Новое исследование, опубликованное в журнале PNAS Nexus, показало, что нацистская ядерная программа была гораздо дальше от работающего реактора, чем считалось десятилетиями. Для запуска самоподдерживающейся цепной реакции немцам не хватало примерно вдвое больше урана и более чем вдвое больше тяжёлой воды, чем у них было в наличии.
Это опровергает послевоенные заявления Вернера Гейзенберга — руководителя немецкого ядерного проекта. В 1947 году он утверждал, что его последнему реактору не хватило «относительно небольшого количества урана».
Эти кубики размером около 5 сантиметров — всё, что осталось от реактора B8, собранного в апреле 1945 года в подвале церкви в городке Хайгерлох на юге Германии. Внутри бака с тяжёлой водой висели на цепочках 664 урановых кубика.
Учёные измерили плотность и состав кубиков, изучили архивные документы о чистоте тяжёлой воды и графита, а затем построили компьютерную модель реактора. Модель точно воспроизвела те neutron-измерения, которые немцы проводили в 1945 году, — значит, ей можно доверять.
Чтобы выйти на самоподдерживающуюся реакцию (коэффициент 1,0), B8 требовалось:
Урана: примерно 3000–4100 кг вместо реальных 1538 кг.
Тяжёлой воды: примерно 3300–3800 кг вместо реальных 1549 кг.
Даже если бы немцы собрали все запасы урана и тяжёлой воды со всех своих лабораторий в одном месте, коэффициент поднялся бы только до 0,96 — всё равно недостаточно.
В итоге к концу войны Германия располагала максимум 1,84 тонны чистой тяжёлой воды, а для работающего реактора требовалось почти вдвое больше.
Новое исследование показывает: это преимущество было иллюзией. Разрыв был не в «нескольких кубиках урана», а в сотнях килограммов дефицитных материалов, которые Германия физически не могла произвести в условиях войны и бомбардировок.
При этом учёные подчёркивают: они не оценивают намерения Гейзенберга и не утверждают, что он сознательно саботировал проект. Они лишь показывают, что технически программа была обречена — независимо от того, чего хотели её участники.
Это опровергает послевоенные заявления Вернера Гейзенберга — руководителя немецкого ядерного проекта. В 1947 году он утверждал, что его последнему реактору не хватило «относительно небольшого количества урана».
Что именно изучали учёные?
Исследователи из Университета Мэриленда и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории провели то, что они сами называют «ядерной археологией». В их распоряжении оказались два подлинных урановых кубика из нацистского реактора — один попал к учёному Тимоти Кёту в 2013 году из ящика стола умершего геолога, второй нашли в архивном шкафу.Эти кубики размером около 5 сантиметров — всё, что осталось от реактора B8, собранного в апреле 1945 года в подвале церкви в городке Хайгерлох на юге Германии. Внутри бака с тяжёлой водой висели на цепочках 664 урановых кубика.
Учёные измерили плотность и состав кубиков, изучили архивные документы о чистоте тяжёлой воды и графита, а затем построили компьютерную модель реактора. Модель точно воспроизвела те neutron-измерения, которые немцы проводили в 1945 году, — значит, ей можно доверять.
Почему реактор не заработал?
Для цепной реакции нужно, чтобы каждый раскол урана порождал достаточно нейтронов для следующего раскола. У немцев этот баланс был отрицательным: модель показала коэффициент размножения нейтронов 0,94. Это значит, что из каждых 100 нейтронов в следующем «поколении» выживало только 94 — реакция затухала.Чтобы выйти на самоподдерживающуюся реакцию (коэффициент 1,0), B8 требовалось:
Урана: примерно 3000–4100 кг вместо реальных 1538 кг.
Тяжёлой воды: примерно 3300–3800 кг вместо реальных 1549 кг.
Даже если бы немцы собрали все запасы урана и тяжёлой воды со всех своих лабораторий в одном месте, коэффициент поднялся бы только до 0,96 — всё равно недостаточно.
Главная проблема — тяжёлая вода
Тяжёлая вода нужна для замедления нейтронов без их поглощения. Единственным источником для Германии был завод Norsk Hydro в оккупированной Норвегии. Но производство серьёзно пострадало: норвежские диверсанты взорвали оборудование в 1943 году, а в 1944 году американские бомбардировщики разрушили комплекс. Кроме того, паром с грузом тяжёлой воды был потоплен — на дно ушло около 679 кг.В итоге к концу войны Германия располагала максимум 1,84 тонны чистой тяжёлой воды, а для работающего реактора требовалось почти вдвое больше.
А почему не использовали графит, как американцы?
Американцы в проекте «Манхэттен» использовали в качестве замедлителя графит — он дешевле и доступнее. Немцы тоже могли попробовать, но их графит производился из угольного кокса Рурского региона и содержал примеси бора, который активно поглощает нейтроны. Концентрация бора в немецком графите была примерно в 2,4 раза выше, чем в американском очищенном графите. Моделирование показало: с таким графитом реактор всё равно не заработал бы.Почему это важно?
Десятилетиями после войны существовала версия, что немцы были «в шаге» от реактора, а значит, и от потенциальной возможности создать плутоний для бомбы. Страх перед этим «немецким преимуществом» был одним из стимулов для американского проекта «Манхэттен».Новое исследование показывает: это преимущество было иллюзией. Разрыв был не в «нескольких кубиках урана», а в сотнях килограммов дефицитных материалов, которые Германия физически не могла произвести в условиях войны и бомбардировок.
При этом учёные подчёркивают: они не оценивают намерения Гейзенберга и не утверждают, что он сознательно саботировал проект. Они лишь показывают, что технически программа была обречена — независимо от того, чего хотели её участники.
