Povijest projekta urana Trećeg Reicha, kako se obično predstavlja, osobno me jako podsjeća na knjigu s poderanim stranicama. Sve se to pojavljuje kao povijest kontinuiranih neuspjeha i neuspjeha, program s nejasnim ciljevima i rasipanje vrijednih resursa. Zapravo, izgrađena je svojevrsna pripovijest o njemačkom atomskom programu, koja je nelogična, u kojoj postoje značajne nedosljednosti, ali koja se snažno nameće.
Međutim, neki podaci koje smo uspjeli pronaći u publikacijama, uključujući usporedne novije studije o povijesti njemačkog vojno-tehničkog razvoja, omogućuju nam da na njemački projekt urana pogledamo na potpuno drugačiji način. Nacisti su prvenstveno bili zainteresirani za kompaktni reaktor i termonuklearno oružje.
Snažni reaktor
Opsežno i njemačko zvučno djelo Günthera Nagela "Wissenschaft für den Krieg", više od tisuću stranica temeljeno na bogatoj arhivskoj građi, pruža vrlo zanimljive podatke o tome kako su fizičari Trećeg Reicha zamislili korištenje atomske energije. Knjiga se bavi uglavnom tajnim radom istraživačkog odjela Odjela za kopneno naoružanje, u kojem se također radilo na nuklearnoj fizici.
Od 1937. u ovom odjelu Kurt Diebner provodio je istraživanja na području pokretanja detonacije eksploziva pomoću zračenja. Čak i prije nego što je u siječnju 1939. izvršena prva umjetna fisija urana, Nijemci su pokušali primijeniti nuklearnu fiziku u vojnim poslovima. Odjel za kopneno naoružanje odmah se zainteresirao za reakciju fisije urana, čime je pokrenut njemački projekt urana i, prije svega, znanstvenicima postavljen zadatak da odrede područja primjene atomske energije. Naredbu je izdao Karl Becker, voditelj Odjela za kopneno naoružanje, predsjednik Carskog istraživačkog vijeća i general topništva. Upute je ispunio teoretski fizičar Siegfried Flyugge, koji je u srpnju 1939. napravio izvješće o korištenju atomske energije, skrenuo pozornost na golemi energetski potencijal rascijepljive atomske jezgre i čak nacrtao skicu "stroja za uran", koji je, reaktor.
Izgradnja "stroja za uran" bila je osnova projekta urana Trećeg Reicha. Stroj za uran bio je prototip energetskog reaktora, a ne proizvodnog reaktora. Obično se ta okolnost ili zanemaruje u okviru pripovijesti o njemačkom nuklearnom programu, koju su stvorili uglavnom Amerikanci, ili se jako podcjenjuje. U međuvremenu, pitanje energije za Njemačku bilo je najvažnije pitanje zbog akutne nestašice nafte, potrebe za proizvodnjom motornog goriva iz ugljena i značajnih poteškoća u vađenju, transportu i korištenju ugljena. Stoga ih je prvi pogled na ideju novog izvora energije jako nadahnuo. Gunther Nagel piše da je trebao upotrijebiti "stroj za uran" kao stacionarni izvor energije u industriji i vojsci, kako bi ga instalirao na velike ratne brodove i podmornice. Potonji je, kao što se može vidjeti iz epa bitke za Atlantik, bio od velike važnosti. Podmornički reaktor pretvorio je čamac iz ronilačkog u doista podvodni i učinio ga mnogo manje osjetljivim na protivpodmorničke snage protivnika. Nuklearni čamac nije trebao isplivati na površinu za punjenje baterija, a njegov raspon operacija nije bio ograničen opskrbom gorivom. Čak bi i jedan čamac nuklearnog reaktora bio vrlo vrijedan.
No, interes njemačkih dizajnera za nuklearni reaktor nije bio ograničen samo na ovo. Na popisu strojeva na koje su mislili instalirati reaktor bili su, na primjer, spremnici. U lipnju 1942. Hitler i ministar naoružanja Reicha Albert Speer raspravljali su o projektu "velikog borbenog vozila" težine oko 1.000 tona. Očigledno je da je reaktor bio namijenjen upravo ovoj vrsti spremnika.
Također, raketni znanstvenici su se zainteresirali za nuklearni reaktor. U kolovozu 1941. Istraživački centar Peenemünde zatražio je mogućnost uporabe "stroja za uran" kao raketnog motora. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker odgovorio je da je to moguće, ali se suočava s tehničkim poteškoćama. Reaktivni potisak može se stvoriti pomoću produkata raspada atomske jezgre ili pomoću neke tvari zagrijane toplinom reaktora.
Stoga je potražnja za energetskim nuklearnim reaktorom bila dovoljno značajna da istraživački instituti, skupine i organizacije počnu raditi u tom smjeru. Već su početkom 1940. tri projekta započela izgradnju nuklearnog reaktora: Werner Heisenberg na Institutu Kaiser Wilhelm u Leipzigu, Kurt Diebner na Odjelu za kopneno naoružanje u blizini Berlina i Paul Harteck na Sveučilištu u Hamburgu. Ti su projekti morali međusobno podijeliti raspoložive zalihe uranij -dioksida i teške vode.
Sudeći prema dostupnim podacima, Heisenberg je uspio sastaviti i pokrenuti prvi demonstracijski reaktor krajem svibnja 1942. godine. 750 kg metalnog urana u prahu zajedno sa 140 kg teške vode stavljeno je u dvije čvrsto zašrafljene aluminijske hemisfere, odnosno u aluminijsku kuglu koja je stavljena u posudu s vodom. Eksperiment je isprva prošao dobro, zabilježen je višak neutrona. No 23. lipnja 1942. lopta se počela pregrijavati, voda u posudi počela je ključati. Pokušaj otvaranja balona bio je neuspješan, a na kraju je balon eksplodirao, razbacujući u sobi prah urana, koji se odmah zapalio. Požar je ugašen velikom mukom. Krajem 1944. Heisenberg je u Berlinu izgradio još veći reaktor (1,25 tona urana i 1,5 tone teške vode), a u siječnju-veljači 1945. sličan je reaktor izgradio u podrumu u Haigerlochu. Heisenberg je uspio postići pristojan prinos neutrona, ali nije postigao kontroliranu lančanu reakciju.
Diebner je eksperimentirao s uran -dioksidom i metalom urana, gradeći četiri reaktora uzastopno od 1942. do kraja 1944. u Gottowu (zapadno od poligona Kummersdorf, južno od Berlina). Prvi reaktor, Gottow-I, sadržavao je 25 tona uranovog oksida u 6800 kocki i 4 tone parafina kao moderator. G-II 1943. već je bio na metalnom uranu (232 kg urana i 189 litara teške vode; uran je formirao dvije sfere, unutar kojih je stavljena teška voda, a cijeli uređaj je stavljen u posudu s lakom vodom).
G-III, izgrađen kasnije, odlikovao se kompaktnom jezgrom (250 x 230 cm) i visokim prinosom neutrona; njegova je modifikacija početkom 1944. sadržavala 564 urana i 600 litara teške vode. Diebner je dosljedno razrađivao dizajn reaktora, postupno se približavajući lančanoj reakciji. Konačno, uspio je, iako s preobiljem. Reaktor G-IV u studenom 1944. doživio je katastrofu: pukao je kotao, uran se djelomično otopio, a zaposlenici su bili jako ozračeni.
Iz poznatih podataka postaje sasvim očito da su njemački fizičari pokušali stvoriti energetski reaktor s vodom pod tlakom u kojem bi aktivna zona metalnog urana i teške vode zagrijavala laganu vodu koja ga okružuje, a zatim bi se mogla dovoditi u paru generatora ili izravno na turbinu.
Odmah su pokušali stvoriti kompaktni reaktor prikladan za ugradnju na brodove i podmornice, zbog čega su odabrali metal urana i tešku vodu. Očigledno nisu izgradili grafitni reaktor. A uopće ne zbog greške Waltera Bothea ili zato što Njemačka nije mogla proizvesti grafit visoke čistoće. Najvjerojatnije je ispalo da je grafitni reaktor, koji bi tehnički bilo lakše stvoriti, prevelik i težak da bi se mogao koristiti kao brodska elektrana. Po mom mišljenju, napuštanje grafitnog reaktora bila je namjerna odluka.
Aktivnosti obogaćivanja urana također su najvjerojatnije bile povezane s pokušajima stvaranja kompaktnog energetskog reaktora. Prvi uređaj za odvajanje izotopa stvorio je 1938. Klaus Klusius, ali njegova "razdjelna cijev" nije bila prikladna kao industrijski dizajn. U Njemačkoj je razvijeno nekoliko metoda razdvajanja izotopa. Najmanje jedan od njih dosegao je industrijske razmjere. Krajem 1941. dr. Hans Martin lansirao je prvi prototip centrifuge za odvajanje izotopa, a na temelju toga u Kielu se počela graditi tvornica za obogaćivanje urana. Njegova je povijest, kako je prikazao Nagel, kratka. Bombardiran je, zatim je oprema premještena u Freiburg, gdje je izgrađen industrijski pogon u podzemnom skloništu. Nagel piše da nije bilo uspjeha i da pogon nije radio. Najvjerojatnije to nije posve točno i vjerojatno je proizvedeno nešto obogaćenog urana.
Obogaćeni uran kao nuklearno gorivo omogućio je njemačkim fizičarima da riješe i probleme postizanja lančane reakcije i projektiranje kompaktnog i snažnog reaktora na laku vodu. Teška voda bila je i dalje preskupa za Njemačku. 1943.-1944., nakon uništenja pogona za proizvodnju teške vode u Norveškoj, tvornica je radila u tvornici Leunawerke, no za dobivanje tone teške vode bila je potrebna potrošnja od 100 tisuća tona ugljena za proizvodnju potrebne električne energije. Reaktor s teškom vodom mogao se stoga koristiti u ograničenom opsegu. Međutim, Nijemci očito nisu uspjeli proizvesti obogaćeni uran za uzorke u reaktoru.
Pokušaji stvaranja termonuklearnog oružja
Pitanje zašto Nijemci nisu stvorili i koristili nuklearno oružje još uvijek se žestoko raspravlja, ali po mom mišljenju, ove su rasprave više pojačale utjecaj naracije o neuspjesima njemačkog projekta urana, ali su odgovorile na ovo pitanje.
Sudeći prema dostupnim podacima, naciste je jako malo zanimala nuklearna bomba od urana ili plutonija, a posebno nisu pokušali stvoriti proizvodni reaktor za proizvodnju plutonija. Ali zašto?
Prvo, njemačka vojna doktrina ostavila je malo prostora za nuklearno oružje. Nijemci su nastojali ne uništavati, već zauzimati teritorije, gradove, vojne i industrijske objekte. Drugo, u drugoj polovici 1941. i 1942., kada su atomski projekti ušli u fazu aktivne provedbe, Nijemci su vjerovali da će uskoro dobiti rat u SSSR -u i osigurati dominaciju na kontinentu. U to vrijeme stvoreni su čak i brojni projekti koje je trebalo provesti nakon završetka rata. S takvim osjećajima, nije im bila potrebna nuklearna bomba, ili, točnije, nisu smatrali da je to potrebno; ali je za buduće bitke u oceanu bio potreban brod ili brodski reaktor. Treće, kada je rat počeo naginjati porazu Njemačke, a nuklearno oružje postalo potrebno, Njemačka je krenula posebnim putem.
Erich Schumann, voditelj istraživačkog odjela Odjela za kopneno naoružanje, iznio je ideju da je moguće pokušati upotrijebiti lake elemente, poput litija, za termonuklearnu reakciju i zapaliti je bez upotrebe nuklearnog naboja. U listopadu 1943. Schumann je pokrenuo aktivno istraživanje u tom smjeru, a njemu podređeni fizičari pokušali su stvoriti uvjete za termonuklearnu eksploziju u uređaju topovskog tipa, u kojem su dva cijevna naboja ispaljena jedan prema drugom u cijevi, sudarajući se, stvarajući visoku temperaturu i pritisak. Prema Nagelu, rezultati su bili impresivni, ali nedovoljni za početak termonuklearne reakcije. Također se raspravljalo o shemi implozije kako bi se postigli željeni rezultati. Radovi u tom smjeru obustavljeni su početkom 1945. godine.
Možda se čini kao prilično čudno rješenje, ali imalo je određenu logiku. Njemačka bi tehnički mogla obogatiti uran do kvalitete oružja. Međutim, za uranovu bombu tada je bilo potrebno previše urana - za dobivanje 60 kg visoko obogaćenog urana za atomsku bombu bilo je potrebno 10,6 do 13,1 tona prirodnog urana.
U međuvremenu, uran je aktivno apsorbiran eksperimentima s reaktorima, koji su smatrani prioritetnim i važnijim od nuklearnog oružja. Osim toga, očito se metal urana u Njemačkoj koristio kao zamjena za volfram u jezgrama oklopnih čaura. U objavljenim zapisnicima sa sastanaka između Hitlera i ministra naoružanja i streljiva Reicha Alberta Speera naznačeno je da je početkom kolovoza 1943. Hitler naredio hitno intenziviranje prerade urana za proizvodnju jezgri. Istodobno su provedena istraživanja o mogućnosti zamjene volframa metalnim uranijem, što je završilo u ožujku 1944. godine. U istom protokolu spominje se da je 1942. u Njemačkoj bilo 5600 kg urana, očito to znači metal urana ili u smislu metala. Je li to istina ili nije, ostalo je nejasno. No ako su barem djelomično oklopne školjke proizvedene s jezgrama urana, onda je takva proizvodnja također morala potrošiti tone i tone metala urana.
Na ovu primjenu ukazuje i znatiželjna činjenica da je proizvodnju urana pokrenula tvrtka Degussa AG početkom rata, prije početka eksperimenata s reaktorima. Uranov oksid proizveden je u tvornici u Oranienbaumu (bombardiran je krajem rata, a sada je zona radioaktivne kontaminacije), a metal urana proizveden je u tvornici u Frankfurtu na Majni. Tvrtka je ukupno proizvela 14 tona metala urana u prahu, pločama i kockama. Ako je oslobođeno mnogo više nego što je korišteno u eksperimentalnim reaktorima, što nam omogućuje da kažemo da je metal urana imao i druge vojne primjene.
Stoga je u svjetlu ovih okolnosti Schumannova želja da postigne nenuklearno paljenje termonuklearne reakcije sasvim razumljiva. Prvo, raspoloživi uran ne bi bio dovoljan za uranovu bombu. Drugo, reaktorima je također bio potreban uran za druge vojne potrebe.
Zašto Nijemci nisu uspjeli napraviti projekt urana? Jer, jedva postigavši fisiju atoma, postavili su si iznimno ambiciozan cilj stvaranja kompaktnog energetskog reaktora prikladnog za mobilnu elektranu. U tako kratkom vremenu i u vojnim uvjetima taj zadatak za njih nije bio tehnički rješiv.
