Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии
Шрифт:
Доктор Карл Вирц, ведущий физик Института физики в Берлин-Далеме, по распоряжению управления вооружений отправился инспектировать завод в Веморке. Вирц вошел в число ученых, занятых в атомном проекте, благодаря своей довоенной специализации – он занимался тяжелой водой и ее свойствами. Высокий, большеголовый, с нервной быстрой речью, Вирц стал одним из ведущих немецких ученых, работавших над атомным проектом. Он был на «ты» с главным инженером завода в Веморке доктором Йомаром Бруном. Брун вместе с профессором Лейфом Тронстадом был автором исследования плотности тяжелой воды.
Целью поездки Вирца не было определение потенциальных возможностей по увеличению производства тяжелой воды. Было известно, что компания «Norwegian Hydro» выпускала тяжелую воду в количествах, достаточных для удовлетворения только потребностей лабораторий, и, конечно, не могла обеспечить необходимые рейху многие тонны этого вещества. В отчете Вирца указывалось на то, что
Возможно, печальный результат неверных вычислений свойств графитового замедлителя оказался бы менее ощутимым для германской атомной программы, если бы ученым удалось найти оптимальный процесс обогащения урана-235, то есть увеличение концентрации этого изотопа в общей массе урана. Если бы эта задача была решена, то в качестве замедлителя ядерной реакции можно было бы использовать обычную воду. Однако и здесь в начале 1941 года Гартеку и Иенсену пришлось признать свое поражение: при работе с гексафторидом урана оказалось невозможным применение процесса газоотделения Клузиуса – Диккеля. В лаборатории в Гамбурге была установлена четырехметровая двустенная никелевая труба, которая нагревалась за счет поступления пара на ее внутреннюю стенку. Соответственно охлаждение осуществлялось за счет понижения температуры внешней трубы. Между трубами был пропущен гексафторид урана, но все оказалось безрезультатным. Тогда на предприятии «И.Г. Фарбен» в Леверкузене была построена труба еще больших размеров, около пяти метров, и эксперимент был повторен. Однако при работе в заданном температурном режиме с гексафторидом урана результат снова оказался нулевым. Только спустя семнадцать дней, при работе с вдвое превышавшим нормальное содержанием урана-235 в гексафториде урана, удалось получить менее чем однопроцентный показатель обогащения урана. Мюнхенский физик-химик Л. Вальдман предположил, что причиной столь удручающего результата может быть то, что при таких высоких температурах происходил распад гексафторида, но это было не так. Таким образом, оказалось, что у немцев не было выбора: как и предвидел Клузиус, пентахлорид урана был неподходящим материалом для такой реакции, так как даже при отсутствии воды он распадался на тетрахлорид урана и хлор.
В конце 1940 года Р. Флейшман, который проводил подобные эксперименты в Гейдельберге, но с использованием стеклянных трубок, теоретически обосновал возможность получения в ходе процесса искомых изотопов урана. Однако к весне 1941 года все потеряли надежду на успех и этих экспериментов. Поскольку никто заранее не предвидел таких трудностей, ученые не рассматривали альтернативных вариантов обогащения урана, за исключением процесса с применением жидкостей, разработанного Клузиусом и его коллегами в Мюнхене. Они вновь подтвердили свою приверженность принципу «обратного хода», но предупредили, что необходимо найти подходящую форму раствора. В марте, когда ученые встретились на очередном совещании, каждый из них ощущал зловещую тень безысходности, нависшую над программой. Профессор Пауль Гартек проинформировал военных о том, что все работы зашли в тупик.
«Участники конференции считают, что нам срочно предстоит решить две важнейшие проблемы:
1. Производство тяжелой воды.
2. Выделение изотопов урана.
Из этих двух проблем решение первой в ближайшем будущем представляется наиболее важным, поскольку согласно существующей теории при наличии тяжелой воды реактор будет работать даже без обогащенного урана. Кроме того, производство для уранового реактора значительного количества тяжелой воды кажется нам, несомненно, более экономичным и простым процессом, чем двойное или тройное обогащение урана-235, необходимое для того, чтобы перейти к использованию (в качестве замедлителя) обычной воды».
Говоря о второй проблеме, профессор Гартек заключил, что, если в ближайшее время не будет найден лучший способ выделения изотопов урана, к имеющемуся решению следует прибегать «только в особых случаях, когда экономичность не имеет определяющего значения». Под этим Гартек подразумевал получение атомных боеприпасов.
В мае вместе с доктором Вирцем он снова посетил норвежский завод в Веморке. Гартек хотел убедиться, насколько предложения Вирца помогут увеличить производство тяжелой воды. Там он впервые встретился с главным инженером предприятия доктором Бруном. Брун обратил внимание на то, что немцы тщательно избегают разговоров относительно целей использования тяжелой воды. В то же время
он заметил, насколько важным для них является получение значительного количества этой жидкости.Итак, перед немецкими учеными стояла непреодолимая задача по обогащению урана-235. Военные решили поддержать несколько проектов в этой области. Авторство первого из них принадлежало ассистенту Института Гейзенберга в Лейпциге доктору Эриху Багге, который помогал доктору Дибнеру в первые недели работы над атомным проектом.
Через месяц после октябрьского 1940 года совещания в Лейпциге (о нем речь шла ранее) Багге предложил свой способ относительно быстрого выделения редких изотопов, показавшийся руководителям проекта оригинальным и перспективным. В нескольких словах его способ подразумевал создание узкого «молекулярного луча» нужного вещества, который проходит между двумя заслонками, вращающимися на определенной скорости с тем, чтобы зазор между ними приостанавливал прохождение одной «порции» молекул, пропуская другую. По закону распределения скоростей, установленному Максвеллом еще в середине XIX века, более легкие молекулы движутся в «луче» быстрее, чем тяжелые. Таким образом, через какое-то время более легкие изотопы «обгонят» более медленные тяжелые. В случае с ураном предусматривалось отделение движущейся заслонкой более легкого изотопа в специальную емкость.
В начале апреля доктора Багге вызвали на совещание с участием доктора Дибнера и военных чинов в Берлине. Это произошло как раз перед тем, как Гартек представил свой знаменитый отчет. Дибнер сначала перевел Багге в Институт физики имени кайзера Вильгельма в Далеме, а затем 23-го числа отправил его в Париж помогать Жолио-Кюри и Гентнеру в восстановлении циклотрона. Перед тем как отправиться в Париж, Багге оставил руководству описание своего устройства, которое он назвал «изотопным шлюзом». Он все еще был во Франции, когда в конце июля туда прибыл Дибнер с новостью, что работы над выделением урановых изотопов зашли в тупик.
После того как стало понятно, что проект находится в кризисном состоянии, непосредственный руководитель Дибнера доктор Баше отправил проект Багге в Гамбург профессору Гартеку для рассмотрения и оценки. Теперь Багге должен был срочно вернуться в Германию. 2 августа он уже беседовал в Мюнхене с профессором Клузиусом, экспертом по выделению изотопов. «Он считает мое устройство вполне работоспособным», – писал об этой встрече сам Багге.
В течение следующего месяца Багге постоянно перемещается между Берлином, Лейпцигом, снова Берлином и Килем, консультируя соответствующих специалистов относительно своего изобретения. Кроме того, он сам искал нужных специалистов, способных предоставить важнейшую для его аппарата деталь – топку для тяжелых металлов. 11 сентября Багге предстал перед руководителем военных исследований профессором Э. Шуманом. «Мы собрались вместе с доктором Баше, – писал Багге в своем дневнике, – встреча сильно напоминала допрос, но ее результаты обнадеживали». Во время встречи Багге случайно узнал, чем был вызван этот повышенный интерес к выделению изотопов урана. Он услышал, как Дибнер и Баше обсуждали растущую стоимость атомной программы. Они сетовали на то, что люди и средства все больше отвлекаются от работ по получению урана-235, поскольку согласно новой концепции решено сосредоточиться на производстве тяжелой воды и использовать в реакторе природный уран. При этом Дибнер полагал, что, даже если получение урана-235 не является больше наиболее важной проблемой, этот изотоп абсолютно необходим для получения взрывчатого вещества. Таким образом, перед Багге неожиданно открылись новые перспективы.
Дибнер вновь отправил его в Париж, как он сказал, «до середины октября». Однако Багге было суждено вернуться в Берлин только в конце ноября. Ему предстояло представить свой «изотопный шлюз» группе специалистов в соответствующих областях: Гартеку, Клузиусу, Бонхофферу, Коршингу, Вирцу и, конечно, Баше с Дибнером. На совещании было принято окончательное решение приступить к созданию машины Багге. Создание прототипа было поручено берлинской фирме «Bamag-Meguin». Прошло двенадцать месяцев с тех пор, как Багге представил руководству свой первый проект.
В то же время один из лучших ученых группы Гартека в Гамбурге доктор Вильгельм Грот начал разрабатывать устройство, свидетельствующее о том, как далеко немецкие физики продвинулись в атомной программе: ультрацентрифугу, предназначенную для обогащения изотопа урана-235. Три года назад американский ученый Дж. Бимс опубликовал в журнале «Review of modern physics» описание газовой центрифуги. Как и профессор Мартин из Киля, Грот предложил адаптировать это изобретение для работы с гексафторидом урана. Теперь фактор тепловой диффузии можно было не учитывать, поскольку преимущество центрифуги заключалось в том, что разделение изотопов было основано на разнице в массе атомов, в данном случае урана-235 и урана-238. Их абсолютная масса при этом не играла никакой роли. Грот потратил несколько недель, прежде чем нашел предприятие, которое было готово изготовить для него прототип ультрацентрифуги.