Trečiojo reicho urano projekto istorija, kaip paprastai pateikiama, asmeniškai man labai primena knygą suplėšytais lapais. Visa tai atrodo kaip nuolatinių nesėkmių ir nesėkmių istorija, programa su neaiškiais tikslais ir vertingų išteklių švaistymas. Tiesą sakant, buvo sukurtas savotiškas pasakojimas apie Vokietijos atominę programą, kuris yra nelogiškas, kuriame yra didelių neatitikimų, tačiau kuris yra primestas.
Tačiau tam tikra informacija, kurią mums pavyko rasti leidiniuose, įskaitant palyginti naujausius Vokietijos karinės technikos raidos istorijos tyrimus, leidžia į Vokietijos urano projektą pažvelgti visiškai kitaip. Nacius pirmiausia domino kompaktiškas galios reaktorius ir termobranduoliniai ginklai.
Galios reaktorius
Išsamus ir vokiškai skambančio Güntherio Nagelio kūrinys „Wissenschaft für den Krieg“, kuriame yra daugiau nei tūkstantis puslapių, pagrįstų turtinga archyvine medžiaga, suteikia labai įdomios informacijos apie tai, kaip Trečiojo Reicho fizikai įsivaizdavo atominės energijos panaudojimą. Knygoje daugiausia kalbama apie Žemės ginkluotės departamento tyrimų skyriaus slaptą darbą, kuriame taip pat buvo dirbama branduolinės fizikos srityje.
Nuo 1937 m. Šiame skyriuje Kurtas Diebneris atliko tyrimus sprogmenų detonacijos inicijavimo spinduliuotės srityje srityje. Dar prieš pirmąjį dirbtinį urano skilimą 1939 m. Sausį vokiečiai bandė taikyti branduolinę fiziką kariniams reikalams. Sausumos ginkluotės departamentas iš karto susidomėjo urano skilimo reakcija, kuri pradėjo Vokietijos urano projektą ir pirmiausia iškėlė užduotį mokslininkams nustatyti atominės energijos taikymo sritis. Įsakymą davė Karlas Bekeris, Sausumos ginkluotės departamento vadovas, Imperatoriškųjų tyrimų tarybos pirmininkas ir artilerijos generolas. Nurodymą įvykdė fizikas fizikas Siegfriedas Flyugge'as, kuris 1939 m. Liepos mėn. Pateikė ataskaitą apie atominės energijos naudojimą, atkreipė dėmesį į didžiulį skilimo atominio branduolio energijos potencialą ir netgi parengė „urano mašinos“eskizą. yra reaktorius.
„Urano mašinos“konstrukcija buvo Trečiojo Reicho urano projekto pagrindas. Urano mašina buvo galios reaktoriaus prototipas, o ne gamybos reaktorius. Paprastai ši aplinkybė ignoruojama pasakojant apie Vokietijos branduolinę programą, kurią daugiausia sukūrė amerikiečiai, arba ji yra nepakankamai įvertinta. Tuo tarpu energetikos klausimas Vokietijai buvo svarbiausias dėl didelio naftos trūkumo, poreikio gaminti variklį iš anglies ir didelių sunkumų išgaunant, gabenant ir naudojant anglį. Todėl pats pirmasis žvilgsnis į naujo energijos šaltinio idėją juos labai įkvėpė. Guntheris Nagelis rašo, kad „urano mašiną“ji turėjo naudoti kaip stacionarų energijos šaltinį pramonėje ir kariuomenėje, sumontuoti ją dideliuose karo laivuose ir povandeniniuose laivuose. Pastarasis, kaip matyti iš Atlanto mūšio epo, turėjo didelę reikšmę. Povandeninis reaktorius valtį iš nardymo pavertė tikrai povandenine ir padarė ją daug mažiau pažeidžiamą priešininkų povandeninių pajėgų atžvilgiu. Branduoliniam laivui nereikėjo pakilti, kad įkrautų baterijas, o jo veikimo spektras nebuvo ribojamas degalų tiekimo. Netgi vienas branduolinio reaktoriaus laivas būtų labai vertingas.
Tačiau Vokietijos dizainerių susidomėjimas branduoliniu reaktoriumi neapsiribojo tuo. Į mašinų, kuriose jie sumanė įrengti reaktorių, sąrašą, pavyzdžiui, buvo įtrauktos cisternos. 1942 m. Birželio mėn. Hitlerio ir Reicho ginkluotės ministras Albertas Speeris aptarė projektą „didelės kovos mašinos“, sveriančios apie 1000 tonų. Matyt, reaktorius buvo skirtas būtent tokio tipo rezervuarams.
Taip pat raketų mokslininkai susidomėjo branduoliniu reaktoriumi. 1941 m. Rugpjūčio mėn. Peenemünde tyrimų centras paprašė galimybės naudoti „urano mašiną“kaip raketinį variklį. Daktaras Karlas Friedrichas von Weizsackeris atsakė, kad tai įmanoma, tačiau susiduria su techniniais sunkumais. Reaktyvią trauką galima sukurti naudojant atominio branduolio skilimo produktus arba naudojant tam tikrą medžiagą, įkaitintą reaktoriaus šiluma.
Taigi branduolinio reaktoriaus poreikis buvo pakankamai didelis, kad tyrimų institutai, grupės ir organizacijos galėtų pradėti darbą šia kryptimi. Jau 1940 metų pradžioje trys projektai buvo pradėti statyti branduolinį reaktorių: Werneris Heisenbergas Kaiserio Vilhelmo institute Leipcige, Kurtas Diebneris Žemės ginkluotės katedroje netoli Berlyno ir Paulius Harteckas Hamburgo universitete. Šie projektai turėjo padalinti turimas urano dioksido ir sunkiojo vandens atsargas.
Sprendžiant iš turimų duomenų, Heisenbergas sugebėjo surinkti ir paleisti pirmąjį demonstracinį reaktorių 1942 m. 750 kg urano metalo miltelių kartu su 140 kg sunkaus vandens buvo įdėta į du tvirtai prisuktus aliuminio pusrutulius, tai yra į aliuminio rutulį, kuris buvo įdėtas į indą su vandeniu. Iš pradžių eksperimentas pavyko gerai, buvo pastebėtas neutronų perteklius. Tačiau 1942 m. Birželio 23 d. Kamuolys pradėjo perkaisti, vanduo inde pradėjo virti. Bandymas atidaryti balioną buvo nesėkmingas, o galiausiai balionas sprogo, išbarstęs patalpoje urano miltelius, kurie iškart užsidegė. Gaisras buvo užgesintas labai sunkiai. 1944 metų pabaigoje Heisenbergas Berlyne pastatė dar didesnį reaktorių (1,25 tonos urano ir 1,5 tonos sunkaus vandens), o 1945 m. Sausio-vasario mėn. Haigerlocho rūsyje pastatė panašų reaktorių. Heisenbergui pavyko gauti padorų neutronų derlių, tačiau jis nepasiekė kontroliuojamos grandininės reakcijos.
Diebneris eksperimentavo su urano dioksidu ir urano metalu, pastatydamas keturis reaktorius iš eilės nuo 1942 m. Iki 1944 m. Pabaigos Gottow mieste (į vakarus nuo Kummersdorfo bandymų vietos, į pietus nuo Berlyno). Pirmajame reaktoriuje Gottow-I buvo 25 tonos urano oksido 6800 kubelių ir 4 tonos parafino. G-II 1943 m. Jau buvo ant metalinio urano (232 kg urano ir 189 litrai sunkaus vandens; uranas sudarė dvi sferas, kurių viduje buvo sunkusis vanduo, o visas prietaisas buvo įdėtas į indą su lengvu vandeniu).
Vėliau pastatytas G-III išsiskyrė kompaktišku šerdies dydžiu (250 x 230 cm) ir dideliu neutronų kiekiu; jo modifikacija 1944 m. Pradžioje sudarė 564 urano ir 600 litrų sunkaus vandens. Diebneris nuosekliai rengė reaktoriaus projektą, palaipsniui artėdamas prie grandininės reakcijos. Galiausiai jam pavyko, nors ir per daug. 1944 m. Lapkričio mėn. G-IV reaktorius patyrė katastrofą: katilas sprogo, uranas iš dalies ištirpo, o darbuotojai buvo labai apšvitinti.
Iš žinomų duomenų tampa visiškai akivaizdu, kad vokiečių fizikai bandė sukurti suslėgto vandens modifikuotą galios reaktorių, kuriame aktyvi metalinio urano ir sunkaus vandens zona sušildytų jį supantį lengvą vandenį, o po to jis galėtų būti paduodamas į garą. generatorius arba tiesiai į turbiną.
Jie iškart bandė sukurti kompaktišką reaktorių, tinkantį montuoti laivuose ir povandeniniuose laivuose, todėl pasirinko urano metalą ir sunkų vandenį. Matyt, jie nesukūrė grafito reaktoriaus. Ir visai ne dėl Walterio Bothe'o klaidos ar dėl to, kad Vokietija negalėjo pagaminti itin gryno grafito. Greičiausiai grafitinis reaktorius, kurį būtų buvę techniškai lengviau sukurti, pasirodė per didelis ir sunkus, kad būtų galima naudoti kaip laivo jėgainę. Mano nuomone, grafito reaktoriaus atsisakymas buvo apgalvotas sprendimas.
Urano sodrinimo veikla taip pat greičiausiai buvo susijusi su bandymais sukurti kompaktišką galios reaktorių. Pirmasis izotopų atskyrimo įtaisas buvo sukurtas Klauso Klusius 1938 m., Tačiau jo „skiriamasis vamzdis“netiko kaip pramoninis dizainas. Vokietijoje buvo sukurti keli izotopų atskyrimo būdai. Bent vienas iš jų pasiekė pramoninį mastą. 1941 metų pabaigoje daktaras Hansas Martinas pristatė pirmąjį izotopų atskyrimo centrifugos prototipą, ir tuo pagrindu Kylyje buvo pradėta statyti urano sodrinimo gamykla. Jos istorija, kaip pateikė Nagelis, yra gana trumpa. Jis buvo subombarduotas, tada įranga buvo perkelta į Freiburgą, kur požeminėje pastogėje buvo pastatyta pramonės gamykla. „Nagel“rašo, kad sėkmės nebuvo ir gamykla neveikė. Greičiausiai tai nėra visiškai tiesa, ir tikėtina, kad dalis praturtinto urano buvo pagaminta.
Praturtintas uranas kaip branduolinis kuras leido vokiečių fizikams išspręsti tiek grandininės reakcijos, tiek kompaktiško ir galingo lengvo vandens reaktoriaus kūrimo problemas. Sunkus vanduo Vokietijai vis dar buvo per brangus. 1943–1944 m., Norvegijoje sunaikinus sunkaus vandens gamybos įmonę, Leunawerke gamykloje veikė gamykla, tačiau norint gauti toną sunkaus vandens, reikiamai elektros energijai suvartoti prireikė 100 tūkst.. Todėl sunkiojo vandens reaktorius galėtų būti naudojamas ribotai. Tačiau vokiečiams, matyt, nepavyko pagaminti sodrinto urano mėginiams reaktoriuje.
Bandymai sukurti termobranduolinius ginklus
Klausimas, kodėl vokiečiai nesukūrė ir nenaudojo branduolinių ginklų, vis dar yra karštai diskutuojamas, tačiau, mano nuomone, šios diskusijos labiau sustiprino pasakojimo apie Vokietijos urano projekto nesėkmes įtaką nei atsakė į šį klausimą.
Sprendžiant iš turimų duomenų, naciai labai mažai domėjosi urano ar plutonio branduoline bomba, o ypač nebandė sukurti plutonio gamybos reaktoriaus. Bet kodėl?
Pirma, Vokietijos karinė doktrina paliko mažai vietos branduoliniams ginklams. Vokiečiai siekė ne sunaikinti, o užgrobti teritorijas, miestus, karinius ir pramoninius objektus. Antra, 1941 m. Antroje pusėje ir 1942 m., Atominiams projektams įžengus į aktyvaus įgyvendinimo etapą, vokiečiai tikėjo, kad netrukus laimės karą SSRS ir užtikrins dominavimą žemyne. Tuo metu buvo sukurta net daugybė projektų, kurie turėjo būti įgyvendinti pasibaigus karui. Esant tokioms nuotaikoms, jiems nereikėjo branduolinės bombos arba, tiksliau, jie nemanė, kad tai būtina; bet laivo ar laivo reaktoriaus reikėjo būsimiems mūšiams vandenyne. Trečia, kai karas pradėjo linkti į Vokietijos pralaimėjimą ir prireikė branduolinių ginklų, Vokietija pasirinko ypatingą kelią.
Sausumos ginkluotės departamento tyrimų skyriaus vedėjas Erichas Schumannas iškėlė mintį, kad galima bandyti termobranduolinei reakcijai panaudoti lengvus elementus, tokius kaip ličio, ir uždegti, nenaudojant branduolinio užtaiso. 1943 m. Spalio mėn. Schumannas pradėjo aktyvius tyrimus šia kryptimi, o jam pavaldūs fizikai bandė sudaryti sąlygas termobranduoliniam sprogimui patrankos tipo įtaise, kurio metu statinėje buvo suduoti du formos krūviai vienas į kitą, susidūrę, aukšta temperatūra ir slėgis. Pasak Nagelio, rezultatai buvo įspūdingi, tačiau nepakankami, kad būtų pradėta termobranduolinė reakcija. Norint pasiekti norimų rezultatų, taip pat buvo aptarta sprogimo schema. Darbas šia kryptimi buvo sustabdytas 1945 m.
Tai gali atrodyti gana keistas sprendimas, tačiau jis turėjo tam tikrą logiką. Vokietija galėtų techniškai praturtinti uraną iki ginklų kokybės. Tačiau tada urano bombai reikėjo per daug urano - norint gauti 60 kg labai praturtinto urano atominei bombai, reikėjo 10,6–13,1 tonos natūralaus urano.
Tuo tarpu uraną aktyviai absorbavo eksperimentai su reaktoriais, kurie buvo laikomi prioritetiniais ir svarbesniais už branduolinius ginklus. Be to, matyt, urano metalas Vokietijoje buvo naudojamas kaip volframo pakaitalas šarvus pradurtų apvalkalų šerdyse. Paskelbtuose Hitlerio ir Reicho ginkluotės ministro bei šaudmenų Alberto Speerio susitikimų protokoluose matyti, kad 1943 m. Rugpjūčio pradžioje Hitleris įsakė nedelsiant suintensyvinti urano perdirbimą šerdims gaminti. Tuo pat metu buvo atlikti tyrimai dėl galimybės volframą pakeisti metaliniu uranu, kuris baigėsi 1944 m. Tame pačiame protokole minima, kad 1942 m. Vokietijoje buvo 5600 kg urano, aišku, tai reiškia metalinį uraną arba metalo atžvilgiu. Ar tai tiesa, ar ne, liko neaišku. Bet jei bent iš dalies šarvus pradurti korpusai buvo gaminami su urano šerdimis, tai tokiai gamybai taip pat teko sunaudoti tonų ir tonų urano metalo.
Šią programą taip pat rodo keistas faktas, kad urano gamybą „Degussa AG“pradėjo karo pradžioje, prieš pradedant diegti eksperimentus su reaktoriais. Urano oksidas buvo gaminamas gamykloje Oranienbaume (karo pabaigoje jis buvo subombarduotas, o dabar tai yra radioaktyviosios taršos zona), o metalo uranas - gamykloje Frankfurte prie Maino. Bendrovė iš viso pagamino 14 tonų metalo urano miltelių, plokščių ir kubelių pavidalu. Jei buvo išleista daug daugiau, nei buvo panaudota eksperimentiniuose reaktoriuose, tai leidžia teigti, kad urano metalas turėjo ir kitų karinių pritaikymų.
Taigi, atsižvelgiant į šias aplinkybes, Schumanno noras pasiekti nebranduolinį termobranduolinės reakcijos uždegimą yra visiškai suprantamas. Pirma, urano bombai neužtektų turimo urano. Antra, reaktoriams taip pat reikėjo urano kitoms karinėms reikmėms.
Kodėl vokiečiai neturėjo urano projekto? Kadangi, vos pasiekę atomo skilimą, jie išsikėlė itin ambicingą tikslą sukurti kompaktišką galios reaktorių, tinkantį mobiliai jėgainei. Per tokį trumpą laiką ir karinėmis sąlygomis ši užduotis jiems buvo sunkiai techniškai išsprendžiama.
