História projektu uránu Tretej ríše, ako je obvykle prezentovaná, mi osobne veľmi pripomína knihu s roztrhnutými stranami. Všetko sa to javí ako história neustálych zlyhaní a zlyhaní, program s nejasnými cieľmi a plytvaním hodnotnými zdrojmi. V skutočnosti bol vybudovaný akýsi druh príbehu o nemeckom atómovom programe, ktorý je nelogický, v ktorom sú značné nezrovnalosti, ale ktorý sa usilovne ukladá.
Niektoré informácie, ktoré sa nám podarilo nájsť v publikáciách, vrátane porovnateľne najnovších štúdií o histórii nemeckého vojensko-technického vývoja, nám umožňujú pozrieť sa na nemecký uránový projekt úplne iným spôsobom. Nacisti sa zaujímali predovšetkým o kompaktný energetický reaktor a termonukleárne zbrane.
Energetický reaktor
Rozsiahle a nemecky znejúce dielo „Wissenschaft für den Krieg“Günthera Nagela, viac ako tisíc strán založené na bohatom archívnom materiáli, prináša veľmi zaujímavé informácie o tom, ako si fyzici Tretej ríše predstavovali využitie atómovej energie. Kniha sa zaoberá predovšetkým tajnou prácou výskumného oddelenia odboru pozemnej výzbroje, v ktorom sa pracovalo aj na jadrovej fyzike.
Od roku 1937 v tomto oddelení Kurt Diebner vykonával výskum v oblasti iniciácie detonácie výbušnín pomocou žiarenia. Ešte predtým, ako sa v januári 1939 uskutočnilo prvé umelé štiepenie uránu, sa Nemci pokúsili aplikovať jadrovú fyziku na vojenské záležitosti. Oddelenie pozemnej výzbroje sa okamžite začalo zaujímať o reakciu štiepenia uránu, ktorá spustila nemecký uránový projekt a v prvom rade dala vedcom za úlohu určiť oblasti použitia atómovej energie. Rozkaz vydal Karl Becker, vedúci oddelenia pozemnej výzbroje, prezident cisárskej rady pre výskum a generál delostrelectva. Pokyn splnil teoretický fyzik Siegfried Flyugge, ktorý v júli 1939 vypracoval správu o využití atómovej energie, upozornil na obrovský energetický potenciál štiepiteľného atómového jadra a dokonca vypracoval náčrt „uránového stroja“, ktorý je reaktor.
Konštrukcia „uránového stroja“tvorila základ uránového projektu Tretej ríše. Uránový stroj bol prototypom energetického reaktora, nie výrobného. Obvykle sa táto okolnosť buď ignoruje v rámci príbehu o nemeckom jadrovom programe, ktorý vytvorili hlavne Američania, alebo sa hrubo podceňuje. Medzitým bola otázka energetiky pre Nemecko najdôležitejšou otázkou z dôvodu akútneho nedostatku ropy, potreby výroby motorového paliva z uhlia a značných problémov s ťažbou, prepravou a používaním uhlia. Hneď prvý pohľad na myšlienku nového zdroja energie ich preto veľmi inšpiroval. Gunther Nagel píše, že „uránový stroj“mal použiť ako stacionárny zdroj energie v priemysle a v armáde, aby ho nainštaloval na veľké vojnové lode a ponorky. Ten posledný, ako vidno z eposu o bitke o Atlantik, mal veľký význam. Ponorkový reaktor zmenil čln z potápania na skutočne podvodný a urobil ho oveľa menej zraniteľným voči protiponorkovým silám protivníkov. Jadrový čln nepotreboval na nabíjanie batérií hladinu a jeho prevádzkový rozsah nebol obmedzený dodávkou paliva. Aj jeden čln jadrového reaktora by bol veľmi cenný.
Záujem nemeckých konštruktérov o jadrový reaktor sa však neobmedzoval iba na toto. Zoznam strojov, na ktoré uvažovali nainštalovať reaktor, obsahoval napríklad nádrže. V júni 1942 Hitler a ríšsky minister pre vyzbrojovanie Albert Speer diskutovali o projekte „veľkého bojového vozidla“s hmotnosťou asi 1 000 ton. Reaktor bol zrejme určený špeciálne pre tento druh nádrže.
Raketoví vedci sa tiež začali zaujímať o jadrový reaktor. V auguste 1941 výskumné centrum Peenemünde požiadalo o možnosť použitia „uránového stroja“ako raketového motora. Doktor Karl Friedrich von Weizsacker odpovedal, že je to možné, ale čelí technickým problémom. Reaktívny ťah je možné vytvoriť pomocou produktov rozpadu atómového jadra alebo pomocou látky zahriatej teplom reaktora.
Dopyt po energetickom jadrovom reaktore bol teda dostatočne významný na to, aby výskumné ústavy, skupiny a organizácie začali pracovať týmto smerom. Už začiatkom roku 1940 sa začali stavať jadrový reaktor tri projekty: Werner Heisenberg na Inštitúte Kaisera Wilhelma v Lipsku, Kurt Diebner na Katedre pozemnej výzbroje pri Berlíne a Paul Harteck na univerzite v Hamburgu. Tieto projekty museli medzi sebou rozdeliť dostupné zásoby oxidu uraničitého a ťažkej vody.
Súdiac podľa dostupných údajov, Heisenberg bol schopný zostaviť a spustiť prvý demonštračný reaktor na konci mája 1942. 750 kg práškového uránového kovu spolu so 140 kg ťažkej vody bolo umiestnených do dvoch pevne priskrutkovaných hliníkových pologuli, to znamená do hliníkovej gule, ktorá bola umiestnená do nádoby s vodou. Experiment spočiatku prebiehal dobre, bol zaznamenaný nadbytok neutrónov. Ale 23. júna 1942 sa lopta začala prehrievať, voda v nádobe začala vrieť. Pokus o otvorenie balóna bol neúspešný a nakoniec balón explodoval, pričom v miestnosti sa rozprášil uránový prášok, ktorý vzápätí začal horieť. Oheň sa podarilo uhasiť s veľkými ťažkosťami. Koncom roku 1944 postavil Heisenberg v Berlíne ešte väčší reaktor (1,25 tony uránu a 1,5 tony ťažkej vody) a v januári až februári 1945 postavil podobný reaktor v suteréne na Haigerloch. Heisenbergovi sa podarilo dosiahnuť slušný výnos neutrónov, ale nedosiahol kontrolovanú reťazovú reakciu.
Diebner experimentoval s oxidom uraničitým aj s kovom uránu, pričom postupne staval štyri reaktory od roku 1942 do konca roku 1944 v Gottowe (západne od testovacieho miesta Kummersdorf, južne od Berlína). Prvý reaktor Gottow-I obsahoval ako moderátor 25 ton oxidu uránu v 6800 kockách a 4 tony parafínu. G-II v roku 1943 už bol na kovovom uráne (232 kg uránu a 189 litrov ťažkej vody; urán tvoril dve gule, do ktorých bola umiestnená ťažká voda a celé zariadenie bolo umiestnené do nádoby s ľahkou vodou).
G-III, postavený neskôr, sa vyznačoval kompaktnou veľkosťou jadra (250 x 230 cm) a vysokým výťažkom neutrónov; jeho modifikácia na začiatku roku 1944 obsahovala 564 uránu a 600 litrov ťažkej vody. Diebner dôsledne vypracovával návrh reaktora a postupne sa blížil k reťazovej reakcii. Nakoniec sa mu to podarilo, aj keď s nadbytkom. Reaktor G-IV v novembri 1944 postihla katastrofa: došlo k výbuchu kotla, čiastočne sa roztavil urán a zamestnanci boli silne ožiarení.
Zo známych údajov je zrejmé, že nemeckí fyzici sa pokúsili vytvoriť tlakový, vodou riadený energetický reaktor, v ktorom by aktívna zóna kovového uránu a ťažkej vody ohrievala ľahkú vodu, ktorá ju obklopuje, a potom by sa dala privádzať do pary. generátor alebo priamo do turbíny.
Okamžite sa pokúsili vytvoriť kompaktný reaktor vhodný na inštaláciu na lode a ponorky, a preto si vybrali kovový urán a ťažkú vodu. Grafitový reaktor zrejme nepostavili. A už vôbec nie kvôli chybe Waltera Botheho alebo kvôli tomu, že Nemecko nedokázalo vyrobiť vysoko čistý grafit. S najväčšou pravdepodobnosťou sa grafitový reaktor, ktorý by bolo technicky jednoduchšie vytvoriť, ukázal byť príliš veľký a ťažký na to, aby sa dal použiť ako lodná elektráreň. Podľa mňa bolo opustenie grafitového reaktora úmyselné rozhodnutie.
Aktivity súvisiace s obohacovaním uránu boli tiež pravdepodobne spojené s pokusmi o vytvorenie kompaktného energetického reaktora. Prvé zariadenie na separáciu izotopov vytvoril v roku 1938 Klaus Klusius, ale jeho „deliaca trubica“nebola vhodná ako priemyselný vzor. V Nemecku bolo vyvinutých niekoľko spôsobov separácie izotopov. Minimálne jeden z nich dosiahol priemyselný rozsah. Koncom roku 1941 uviedol Dr. Hans Martin na trh prvý prototyp odstredivky na separáciu izotopov a na tomto základe sa v Kieli začala stavať továreň na obohacovanie uránu. Jeho história, ako ju predstavil Nagel, je pomerne krátka. Bolo bombardované, potom bolo zariadenie presunuté do Freiburgu, kde bol v podzemnom kryte vybudovaný priemyselný závod. Nagel píše, že nedošlo k úspechu a závod nefungoval. S najväčšou pravdepodobnosťou to nie je celkom pravda a je pravdepodobné, že sa vyrobilo niečo z obohateného uránu.
Obohatený urán ako jadrové palivo umožnil nemeckým fyzikom vyriešiť problémy s dosiahnutím reťazovej reakcie a navrhnutím kompaktného a výkonného ľahkovodného reaktora. Ťažká voda bola pre Nemecko stále príliš drahá. V rokoch 1943-1944, po zničení závodu na výrobu ťažkej vody v Nórsku, závod fungoval v závode Leunawerke, ale získanie tony ťažkej vody si vyžiadalo spotrebu 100 tisíc ton uhlia na výrobu potrebnej elektrickej energie.. Reaktor na ťažkú vodu by sa preto mohol používať v obmedzenom rozsahu. Nemcom sa však zrejme nepodarilo vyrobiť obohatený urán pre vzorky v reaktore.
Pokusy o výrobu termonukleárnych zbraní
O otázke, prečo Nemci nevytvorili a nepoužili jadrové zbrane, sa stále živo diskutuje, ale podľa môjho názoru tieto debaty viac posilnili vplyv naratívu o zlyhaniach nemeckého projektu uránu na túto otázku.
Súdiac podľa dostupných údajov, nacisti sa veľmi málo zaujímali o jadrovú bombu na urán alebo plutónium a najmä sa nepokúsili vytvoriť výrobný reaktor na výrobu plutónia. Ale prečo?
Po prvé, nemecká vojenská doktrína ponechala malý priestor pre jadrové zbrane. Nemci sa nesnažili ničiť, ale zmocniť sa území, miest, vojenských a priemyselných zariadení. Za druhé, v druhej polovici roku 1941 a v roku 1942, keď atómové projekty vstúpili do štádia aktívnej implementácie, Nemci verili, že čoskoro vyhrajú vojnu v ZSSR a zabezpečia si dominanciu na kontinente. V tejto dobe vzniklo dokonca množstvo projektov, ktoré sa mali realizovať po skončení vojny. S takýmto sentimentom nepotrebovali jadrovú bombu, alebo presnejšie si mysleli, že to nie je potrebné; ale čln alebo lodný reaktor bol potrebný pre budúce bitky v oceáne. Po tretie, keď sa vojna začala prikláňať k porážke Nemecka a keď boli nevyhnutné jadrové zbrane, Nemecko sa vydalo zvláštnou cestou.
Erich Schumann, vedúci výskumného oddelenia odboru pozemnej výzbroje, predložil myšlienku, že je možné pokúsiť sa použiť ľahké prvky, ako napríklad lítium, na termonukleárnu reakciu a zapáliť ich bez použitia jadrového náboja. V októbri 1943 zahájil Schumann v tomto smere aktívny výskum a jemu podriadení fyzici sa pokúsili v zariadení delového typu vytvoriť podmienky pre termonukleárny výbuch, pri ktorom boli do hlavne voči sebe odpálené dva tvarované náboje, ktoré sa zrazili, vytvorili vysoká teplota a tlak. Podľa Nagela boli výsledky pôsobivé, ale nie dostatočné na spustenie termonukleárnej reakcie. Na dosiahnutie požadovaných výsledkov sa diskutovalo aj o schéme implózie. Práce v tomto smere boli začiatkom roku 1945 zastavené.
Môže sa to zdať ako dosť zvláštne riešenie, ale malo to istú logiku. Nemecko by mohlo technicky obohatiť urán na kvalitu zbraní. Uránová bomba však vtedy potrebovala príliš veľa uránu - na získanie 60 kg vysoko obohateného uránu na atómovú bombu bolo potrebných 10,6 až 13,1 tony prírodného uránu.
Medzitým bol urán aktívne absorbovaný experimentmi s reaktormi, ktoré boli považované za prioritné a dôležitejšie ako jadrové zbrane. Okrem toho bol zrejme uránový kov v Nemecku používaný ako náhrada za volfrám v jadrách pancierov prerážajúcich škrupinu. V publikovaných zápisniciach zo stretnutí medzi Hitlerom a ríšskym ministrom pre vyzbrojovanie a strelivo Albertom Speerom je náznak, že začiatkom augusta 1943 Hitler nariadil okamžite zintenzívniť spracovanie uránu na výrobu jadier. Súčasne sa uskutočnili štúdie o možnosti nahradenia volfrámu kovovým uránom, ktoré sa skončili v marci 1944. V tom istom protokole je zmienka, že v roku 1942 bolo v Nemecku 5600 kg uránu, čo samozrejme znamená kovový urán alebo kov. Či to bola pravda alebo nie, zostalo nejasné. Ale ak sa aspoň čiastočne vyrábali panciere prerážajúce škrupiny s uránovými jadrami, potom takáto výroba musela spotrebovať aj tony a tony uránového kovu.
Tejto aplikácii nasvedčuje aj kuriózny fakt, že výrobu uránu spustila spoločnosť Degussa AG na začiatku vojny, pred nasadením experimentov s reaktormi. Oxid uránový sa vyrábal v závode v Oranienbaume (na konci vojny sa bombardovalo a teraz je zónou rádioaktívnej kontaminácie) a kov uránu sa vyrábal v závode vo Frankfurte nad Mohanom. Firma vyrobila 14 ton uránového kovu v prášku, doskách a kockách. Ak sa uvoľnilo oveľa viac, ako sa použilo v experimentálnych reaktoroch, čo nám umožňuje tvrdiť, že kov uránu mal aj ďalšie vojenské aplikácie.
Vo svetle týchto okolností je teda Schumannova túžba dosiahnuť nejadrové zapálenie termonukleárnej reakcie celkom pochopiteľná. Po prvé, dostupný urán by nestačil na uránovú bombu. Za druhé, reaktory potrebovali urán aj na ďalšie vojenské potreby.
Prečo Nemci nemali projekt uránu? Pretože sotva dosiahli štiepenie atómu, stanovili si mimoriadne ambiciózny cieľ vytvoriť kompaktný energetický reaktor vhodný ako mobilná elektráreň. V tak krátkom čase a za vojenských podmienok bola pre nich táto úloha len ťažko technicky riešiteľná.
