Последнему атомному реактору Третьего рейха не хватало половины необходимого урана — ученые
iXBT.com ·
Новый анализ сохранившихся материалов немецкой ядерной программы времен Второй мировой войны показал, что экспериментальный реактор B8 был значительно дальше от достижения самоподдерживающейся цепной реакции, чем впоследствии утверждал руководивший проектом физик Вернер Гейзенберг. По расчетам исследователей, установке требовалось примерно вдвое больше урана и тяжелой воды.
Новый анализ сохранившихся материалов немецкой ядерной программы времен Второй мировой войны показал, что экспериментальный реактор B8 был значительно дальше от достижения самоподдерживающейся цепной реакции, чем впоследствии утверждал руководивший проектом физик Вернер Гейзенберг. По расчетам исследователей, установке требовалось примерно вдвое больше урана и тяжелой воды.
B8 стал последним и наиболее продвинутым экспериментальным реактором немецкой ядерной программы. В 1945 году установку обнаружили американские военные и разобрали. За время работы реактор так и не достиг критического состояния — самоподдерживающаяся цепная реакция деления в нем не возникла.
После войны Гейзенберг описывал эксперимент так, будто ученым не хватило относительно небольшого количества материалов для достижения критичности. Спустя десятилетия исследователи получили возможность проверить эту оценку с помощью сохранившихся урановых кубиков из реакторной программы, технических отчетов, переписки ученых и других архивных материалов.
Команда Тимоти Кета исследовала два кубика из природного урана и сопоставила их характеристики с историческими документами. Реконструкция показала, что проблема B8 была значительно серьезнее небольшой ошибки в конфигурации установки.
Для устойчивой цепной реакции реактору потребовалось бы примерно вдвое больше урана, чем фактически использовалось в эксперименте. Еще существеннее был дефицит тяжелой воды — ключевого компонента конструкции.
B8 использовал природный уран в качестве топлива, а тяжелую воду — в качестве замедлителя нейтронов. При делении ядра урана высвобождаются нейтроны, способные вызвать деление других ядер. Однако быстрые нейтроны с меньшей вероятностью поддерживают такую реакцию, поэтому их необходимо замедлять. В немецкой конструкции эту функцию выполняла тяжелая вода, в которой обычный водород заменен его тяжелым изотопом — дейтерием.
По оценке исследователей, B8 потребовалось бы примерно вдвое больше тяжелой воды, чем завод Norsk Hydro в Веморке произвел за весь период войны. Этот объект был главным источником стратегического материала для Германии, а его производство и поставки неоднократно становились целью операций союзников.
Теоретически альтернативным замедлителем мог служить графит, который впоследствии широко использовался в ядерных реакторах. Однако доступный немецкой программе графит не обладал достаточной чистотой и подходящими характеристиками. Поэтому заменить дефицитную тяжелую воду другим доступным материалом было практически невозможно.
Таким образом, B8 находился гораздо дальше от реальной работы, чем следует из послевоенного описания Гейзенберга. Если бы реактору не хватало лишь небольшого количества материалов или незначительной корректировки конструкции, его можно было бы считать близким к достижению критичности. Но необходимость примерно удвоить запасы сразу двух ключевых компонентов указывала на гораздо более серьезный технологический и логистический барьер.
При этом даже работающий ядерный реактор не означал бы автоматического появления у Германии атомной бомбы. Достижение критичности стало бы лишь одним из первых этапов значительно более длинного процесса, включавшего получение и выделение подходящего делящегося материала и создание работоспособного ядерного оружия.
Именно возможность использовать реакторы для производства делящихся материалов делала немецкие исследования предметом серьезного беспокойства для участников Манхэттенского проекта. Новый анализ показывает, что к 1945 году немецкая программа оставалась существенно дальше даже от первого важного рубежа — устойчиво работающего реактора, — чем следовало из послевоенных слов Гейзенберга.