A Harmadik Birodalom uránprojektjének története, ahogy azt általában bemutatják, személy szerint nagyon emlékeztet egy szakadt oldalas könyvre. Mindez a folyamatos kudarcok és kudarcok előzményeiként jelenik meg, egy program, amelynek céljai tisztázatlanok és az értékes erőforrások pazarlása. Valójában egyfajta narratíva épült a német atomprogramról, amely logikátlan, amelyben jelentős következetlenségek vannak, de megerőltetve erőltetik.
Azonban néhány olyan információ, amelyet sikerült megtalálnunk a kiadványokban, beleértve a német haditechnikai fejlemények történetéről szóló, viszonylag friss tanulmányokat, lehetővé teszi számunkra, hogy teljesen más szemszögből nézzük a német uránprojektet. A nácikat elsősorban a kompakt teljesítményű reaktor és a termonukleáris fegyverek érdekelték.
Teljesítményreaktor
Günther Nagel "Wissenschaft für den Krieg" kiterjedt és német hangzású munkája, amely több mint ezer oldal, gazdag levéltári anyagon alapul, nagyon érdekes információkkal szolgál arról, hogy a Harmadik Birodalom fizikusai hogyan képzelték el az atomenergia felhasználását. A könyv elsősorban a szárazföldi fegyverkezési osztály kutatási osztályának titkos munkájával foglalkozik, amelyben a nukleáris fizikával is foglalkoztak.
1937 óta ezen a tanszéken Kurt Diebner kutatásokat végzett a robbanóanyagok sugárzással történő felrobbantásának kezdeményezése területén. A németek még az első mesterséges uránhasadás előtt, 1939 januárjában megpróbálták alkalmazni a nukleáris fizikát a katonai ügyekben. A szárazföldi fegyverzeti minisztérium azonnal érdeklődni kezdett az uránhasadási reakció iránt, amely elindította a német uránprojektet, és mindenekelőtt azt a feladatot tűzte ki a tudósok elé, hogy meghatározzák az atomenergia alkalmazási területeit. A parancsot Karl Becker, a szárazföldi fegyverkezési osztály vezetője, a Birodalmi Kutatási Tanács elnöke és a tüzérségi tábornok adta ki. Az utasítást Siegfried Flyugge elméleti fizikus teljesítette, aki 1939 júliusában jelentést készített az atomenergia felhasználásáról, felhívta a figyelmet a hasadó atommag hatalmas energiapotenciáljára, és még egy „urángép” vázlatát is elkészítette. egy reaktor.
Az "urángép" felépítése képezte a Harmadik Birodalom uránprojektjének alapját. Az Urángép egy erőreaktor prototípusa volt, nem termelési reaktor. Általában ezt a körülményt vagy figyelmen kívül hagyják a német atomprogramról szóló narratíva keretében, amelyet főként az amerikaiak alkottak, vagy durván alábecsülik. Eközben az energia kérdése Németország számára a legfontosabb kérdés volt az akut olajhiány, a szén üzemanyag -előállításának szükségessége, valamint a szén kitermelésében, szállításában és felhasználásában bekövetkezett jelentős nehézségek miatt. Ezért az új energiaforrás ötletének első pillantása nagyon inspirálta őket. Gunther Nagel azt írja, hogy az "urángépet" álló energiaforrásként kellett volna használnia az iparban és a hadseregben, hogy nagy hadihajókra és tengeralattjárókra telepítse. Ez utóbbi, amint az az Atlanti -óceáni csata eposzából is látható, nagy jelentőséggel bírt. A tengeralattjáró-reaktor a csónakot egy búvárkodásból egy igazán víz alatti hajóvá változtatta, és sokkal kevésbé volt sebezhető az ellenfelek tengeralattjáró-ellenes erőivel szemben. Az atomcsónaknak nem kellett felszínre kerülnie az akkumulátorok feltöltéséhez, és működési körét nem korlátozta az üzemanyag -ellátás. Még egyetlen atomreaktor -csónak is nagyon értékes lenne.
De a német tervezők érdeklődése az atomreaktor iránt nem korlátozódott erre. A gépek listája, amelyekre a reaktor telepítését gondolták, például tartályokat tartalmazott. 1942 júniusában Hitler és a Reich fegyverkezési minisztere, Albert Speer tárgyalt egy körülbelül 1000 tonna tömegű "nagy harci jármű" projektjéről. Nyilvánvalóan a reaktor kifejezetten ilyen típusú tartályokhoz készült.
Emellett a rakétatudósok is érdeklődni kezdtek az atomreaktor iránt. 1941 augusztusában a Peenemünde Kutatóközpont kérte az "urángép" rakétahajtóműként való felhasználásának lehetőségét. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker azt válaszolta, hogy lehetséges, de technikai nehézségekkel kell szembenéznie. Reaktív tolóerőt lehet létrehozni egy atommag bomlástermékeinek felhasználásával, vagy valamilyen reaktor hője által felmelegített anyag felhasználásával.
Tehát az erőművi atomreaktor iránti igény elég jelentős volt ahhoz, hogy a kutatóintézetek, csoportok és szervezetek ilyen irányú munkát kezdhessenek. Már 1940 elején három projekt kezdett el atomreaktor építését: Werner Heisenberg a lipcsei Kaiser Wilhelm Intézetben, Kurt Diebner a Berlin melletti szárazföldi fegyverzeti tanszéken és Paul Harteck a hamburgi egyetemen. Ezeknek a projekteknek fel kellett osztaniuk a rendelkezésre álló urán -dioxid- és nehézvízkészleteket.
A rendelkezésre álló adatok alapján Heisenberg 1942 májusának végén össze tudta állítani és elindítani az első demonstrációs reaktort. 750 kg urán -fémpor 140 kg nehéz vízzel együtt két szilárdan csavarozott alumínium félgömb belsejébe, azaz egy alumíniumgolyó belsejébe került, amelyet vízzel ellátott edénybe helyeztek. A kísérlet eleinte jól sikerült, neutronfelesleget észleltek. De 1942. június 23 -án a labda túlmelegedett, a tartályban lévő víz forrni kezdett. A léggömb kinyitásának kísérlete sikertelen volt, végül a ballon felrobbant, és uránport szórt a helyiségbe, ami azonnal lángra kapott. A tüzet nagy nehezen eloltották. 1944 végén Heisenberg még nagyobb reaktorot épített Berlinben (1,25 tonna uránt és 1,5 tonna nehéz vizet), majd 1945 január-februárjában épített hasonló reaktort a pincében Haigerlochban. Heisenbergnek sikerült tisztességes neutronhozamot elérnie, de nem ért el kontrollált láncreakciót.
Diebner urán -dioxiddal és uránfémmel is kísérletezett, és 1942 -től 1944 végéig egymás után négy reaktort épített Gottow -ban (a Kummersdorf -teszthelytől nyugatra, Berlintől délre). Az első reaktor, a Gottow-I 25 tonna urán-oxidot tartalmaz 6800 kockában, és 4 tonna paraffint tartalmazott moderátorként. A G-II 1943-ban már fémes uránon volt (232 kg urán és 189 liter nehéz víz; az urán két gömböt alkotott, amelyek belsejében nehéz vizet helyeztek el, és az egész készüléket könnyű vízzel ellátott edénybe helyezték).
A később épített G-III-at kompakt magmérettel (250 x 230 cm) és magas neutronhozammal különböztették meg; 1944 elején történt módosítása 564 uránt és 600 liter nehéz vizet tartalmazott. Diebner következetesen dolgozta ki a reaktor kialakítását, fokozatosan megközelítve a láncreakciót. Végül sikerült, bár túlbőséggel. A G-IV reaktor 1944 novemberében katasztrófát szenvedett: a kazán felrobbant, az urán részben megolvadt, és az alkalmazottak erősen besugárzottak voltak.
Az ismert adatokból nyilvánvalóvá válik, hogy a német fizikusok megpróbáltak egy nyomás alatt álló, vízben mérsékelt erőreaktort létrehozni, amelyben a fémes uránból és nehézvízből álló aktív zóna felmelegíti a körülötte lévő könnyű vizet, majd gőzbe táplálják. generátorhoz vagy közvetlenül egy turbinához.
Azonnal megpróbáltak kompakt reaktorokat létrehozni, amelyek alkalmasak hajókra és tengeralattjárókra történő telepítésre, ezért az uránfémet és a nehézvizet választották. Nyilvánvalóan nem építettek grafitreaktorokat. És egyáltalán nem Walter Bothe hibája miatt, vagy mert Németország nem tudott nagy tisztaságú grafitot előállítani. Valószínűleg a grafitreaktor, amelyet technikailag könnyebb lett volna létrehozni, túl nagynak és nehéznek bizonyult ahhoz, hogy hajóerőműként lehessen használni. Véleményem szerint a grafitreaktor elhagyása szándékos döntés volt.
Az urándúsítási tevékenységek nagy valószínűséggel a kompakt teljesítményű reaktor létrehozásának kísérleteihez is kapcsolódtak. Az első eszközt az izotópok elválasztására 1938 -ban hozta létre Klaus Klusius, de "elválasztó csöve" nem volt alkalmas ipari formatervezésre. Németországban számos izotóp -elválasztási módszert fejlesztettek ki. Közülük legalább az egyik elérte az ipari méreteket. 1941 végén Dr. Hans Martin piacra dobta az izotóp -elválasztó centrifuga első prototípusát, és ennek alapján elkezdték építeni az urándúsító üzemet Kielben. Története, amint azt Nagel bemutatta, meglehetősen rövid. Lebombázták, majd a berendezést Freiburgba helyezték át, ahol egy ipari üzemet építettek egy földalatti menedékházban. A Nagel azt írja, hogy nem járt sikerrel, és az üzem nem működött. Valószínűleg ez nem teljesen igaz, és valószínű, hogy a dúsított urán egy részét előállították.
A dúsított urán, mint nukleáris üzemanyag lehetővé tette a német fizikusok számára, hogy megoldják mind a láncreakció megvalósításának problémáit, mind a kompakt és nagy teljesítményű könnyűvizes reaktor megtervezését. A nehéz víz még mindig túl drága volt Németország számára. 1943-1944-ben, egy nehézvíz-előállító üzem norvégiai megsemmisítése után, a Leunawerke-i üzemben működött egy üzem, de egy tonna nehéz víz megszerzése 100 ezer tonna szén fogyasztását igényelte a szükséges villamos energia előállításához. A nehézvizes reaktor ezért korlátozott mértékben használható. A németek azonban láthatóan nem tudtak dúsított uránt előállítani a reaktorban lévő mintákhoz.
Kísérletek termonukleáris fegyverek létrehozására
Továbbra is heves viták folynak arról a kérdésről, hogy a németek miért nem hoztak létre és nem használtak nukleáris fegyvereket, de véleményem szerint ezek a viták jobban megerősítették a német uránprojekt kudarcairól szóló narratíva hatását, mint válaszoltak erre a kérdésre.
A rendelkezésre álló adatok alapján a nácikat nagyon kevéssé érdekelte egy urán- vagy plutónium -atombomba, és különösen nem tett kísérletet a plutónium előállítására szolgáló termelési reaktor létrehozására. De miért?
Először is, a német katonai doktrína kevés teret hagyott az atomfegyverek számára. A németek nem pusztításra törekedtek, hanem területek, városok, katonai és ipari létesítmények elfoglalására. Másodszor, 1941 második felében és 1942 -ben, amikor az atomprojektek az aktív megvalósítás szakaszába léptek, a németek azt hitték, hogy hamarosan megnyerik a háborút a Szovjetunióban és biztosítják a dominanciát a kontinensen. Ekkor még számos projekt jött létre, amelyeket a háború befejezése után kellett megvalósítani. Ilyen érzelmek mellett nem volt szükségük atombombára, vagy pontosabban nem tartották szükségesnek; de csónakra vagy hajóreaktorra volt szükség a jövőbeni óceáni csatákhoz. Harmadszor, amikor a háború Németország legyőzése felé kezdett hajolni, és atomfegyverek váltak szükségessé, Németország különleges utat választott.
Erich Schumann, a szárazföldi fegyverkezési osztály kutatási osztályának vezetője felvetette azt az elképzelést, hogy meg lehet próbálni könnyű elemeket, például lítiumot használni egy termonukleáris reakcióhoz, és meggyújtani nukleáris töltés használata nélkül. 1943 októberében Schumann aktív kutatásokat indított ez irányban, és a neki alárendelt fizikusok egy ágyú típusú eszközben megpróbáltak feltételeket teremteni egy termonukleáris robbanáshoz, amelyben két alakú töltést lőttek egymás felé a hordóban, összeütközve, magas hőmérséklet és nyomás. Nagel szerint az eredmények lenyűgözőek voltak, de nem elégségesek egy termonukleáris reakció elindításához. A kívánt eredmények elérése érdekében megbeszélési tervet is tárgyaltak. Az ilyen irányú munkát 1945 elején leállították.
Elég furcsa megoldásnak tűnhet, de volt egy bizonyos logikája. Németország technikailag dúsíthatná az uránt fegyverminőségű minőségre. Egy uránbomba azonban ekkor túl sok uránt igényelt - ahhoz, hogy 60 kg erősen dúsított uránt nyerhessen egy atombomba, 10,6–13,1 tonna természetes uránra volt szükség.
Eközben az uránt aktívan felszívták a reaktorokkal végzett kísérletek, amelyeket elsődlegesnek és fontosabbnak tartottak, mint az atomfegyvereket. Ezenkívül nyilvánvalóan a németországi uránfémet a volfrám helyettesítésére használták a páncéltörő kagylók magjában. A Hitler és a Reich fegyverkezési miniszter és Albert Speer lőszerek közötti találkozó nyilvánosságra hozott jegyzőkönyve arra utal, hogy 1943 augusztusának elején Hitler elrendelte, hogy haladéktalanul intenzívebbé tegye az urán feldolgozását a magok előállításához. Ugyanakkor tanulmányokat végeztek a volfrám fémes uránnal való helyettesítésének lehetőségéről, ami 1944 márciusában véget ért. Ugyanebben a jegyzőkönyvben említésre kerül, hogy 1942 -ben 5600 kg urán volt Németországban, ez nyilvánvalóan fém uránt jelent, vagy fém szempontjából. Hogy igaz volt -e vagy sem, az továbbra sem világos. De ha legalább részben páncéltörő kagylókat gyártottak uránmaggal, akkor az ilyen gyártásnak tonna és tonna uránfémet is el kellett fogyasztania.
Ezt az alkalmazást jelzi az a furcsa tény is, hogy az urángyártást a Degussa AG a háború elején, a reaktorokkal végzett kísérletek telepítése előtt indította el. Urán -oxidot egy oranienbaumi üzemben állítottak elő (a háború végén bombázták, most pedig radioaktív szennyezési zóna), és fém uránt egy Frankfurt am Main -i üzemben. A cég összesen 14 tonna uránfémet állított elő por, lemezek és kockák formájában. Ha sokkal többet szabadítottak fel, mint amennyit a kísérleti reaktorokban használtak, ami azt jelenti, hogy azt mondhatjuk, hogy a fém uránnak más katonai alkalmazása is volt.
Tehát e körülmények fényében teljesen érthető Schumann óhaja, hogy elérje a termonukleáris reakció nem nukleáris gyulladását. Először is, a rendelkezésre álló urán nem lenne elég egy uránbombához. Másodszor, a reaktoroknak uránra is szükségük volt más katonai szükségletekhez.
Miért nem sikerült a németeknek uránprojektjük? Mivel ugyanis alig érték el az atom hasadását, azt a rendkívül ambiciózus célt tűzték ki maguk elé, hogy egy mobil erőműnek megfelelő kompakt erőreaktort hozzanak létre. Ilyen rövid idő alatt és katonai körülmények között ez a feladat technikailag alig volt megoldható számukra.
