"Кубик Гейзенберга" открывает поразительные подробности атомного проекта Гитлера
Пробы урана из последней лаборатории рассказывают удивительную историю проекта – в США ошибочно переоценивали достижения гитлеровских физиков. Когда США начинали развитие атомного оружия, они считали себя участниками соревнования не на жизнь, а на смерть: они боялись, что Гитлер давно заставил своих ученых работать над атомным оружием.
Многочисленные ученые, в том числе Альберт Эйнштейн, предостерегли летом в 1939 года правительство США о мнимо угрожающей опасности. С колоссальными затратами начинали американцы "догонять" воображаемых немцев. Результатом "Манхэттенского проекта" было уничтожение Хиросимы и Нагасаки в 1945 году.
Позднее выявилось, что союзники сильно переоценили состояние немецких ядерных исследований. "Урановый кружок" под руководством нобелевского лауреата по физике Вернера Гейзенберга не намеревался создавать ядерное оружие, таково общепринятое мнение историков. Основной целью ученых был ядерный реактор с самоподдерживающейся ядерной цепной реакцией - подобный современным реакторам на атомных электростанциях.
Теперь исследователи из Института трансурановых элементов в Карлсруэ (институт является Совместным учреждением для исследований при Европейской комиссии), проанализировали некоторые из самых старых из известных проб расщепляющихся материалов в Германии с помощью современных методов.
"Мы впервые экспериментально доказали то, что до сих пор могли заключить только из литературных источников ", говорит химик Klaus Mayer в разговоре с журналистом. "Мы заставили говорить безмолвных свидетелей."
К свидетелям военной поры относятся: урановый кубик, фрагмент другого кубика - и пластина из урана.
Концепция реактора с тяжелой водой
Причина для различных геометрий - пластина и кубик – в том, что немцы испытывали две принципиально различных конструкции реактора. " Урановая пластина соответствует проекту Вернера Гейзенберга", говорит Mayer. Великий теоретик предложил укладывать расщепляющийся уран слоями попеременно с так называемыми замедлителями как парафин, сухой лед или графит. Такие замедлители тормозят разлетающиеся нейтроны. Если нейтроны движутся медленнее, растет вероятность того, что они ловятся ядрами урана и вызывают расщепление ядра. Только так можно получить цепную реакцию.
Уран пригоден как для получение энергии, так и для применение в атомном оружии. Решающим является степень обогащения. Исходный материал - урановая руда состоит на 99,7 процентов из урана-238; а расщепляющийся уран-235 составляет только примерно 0,7 процента. Для использования в ядерных реакторах доля урана-235 должна быть повышена от трех до пяти процентов, для атомной бомбы необходима степень обогащения, по меньшей мере, 90 процентов.
Урановая руда обрабатывается после дробления сначала в виде желтенького порошка, так называемый Yellowcake. Он служит для изготовления горючих элементов реакторов, он может превращаться с целью обогащения также в уран – гексафлюорид (UF6 - Hexafluorid), который существует до 56 градусов Цельсия в кристаллической форме, а потом становится газообразным. Наибольшие устройства для обогащения во всем мире базируются на диффузии газа: газообразный уран - гексафлюорид пропускается сквозь полупроницаемую мембрану, причем уран-235 отделяется от остатка. Процесс считается устаревшим из-за высокой потребности в энергии.
Более современный метод – использование газовых центрифуг, который также экспериментируется в Иране. При этом используют различие масс между обоими изотопами урана: уран – гексафлюорид вводят в центрифугу, молекулы тяжелого урана-238 при вращении до 70.000 оборотов за минуту собираются на внешней периферии в цилиндрах, а молекулы урана -235 напротив остаются в центре цилиндра. Для применения в ядерных реакторах достаточно, если уран-235 будет обогащен от 3 до 5 процентов в горючих элементах. Начиная с 20 процентов уран является высокообогащенным.
Для атомной бомбы требуется степень обогащения, по меньшей мере, 80 процентов, так как иначе было бы необходимо большое количество урана. Уран-235 входил в состав первой атомной бомбы, которая разрушила Хиросиму 6 августе 1945 года. Бомба имела тротиловый эквивалент от около 13 килотонн. Бомба, которая тремя днями позже была сброшена на Нагасаки, достигала 20 килотонн тротилового эквивалента. Ее взрывчатым веществом был, однако, не уран, а плутоний-239, который добывается посредством обстрела нейтронами из урана – 238.
Недостаток предложенного Гейзенбергом расположения слоев заключался в том, что расщепляющийся материал не из всех направлений мог быть обстрелян нейтронами. Поэтому Куртом Дибнером (Kurt Diebner) была разработана конструкция реактора, при который кубик из урана опускался в бассейн с так называемой тяжелой водой, которая служила как замедлитель " Теперь уран мог быть обстрелян нейтронами со всех сторон", говорит Mayer.
Когда американские солдаты в конце войны штурмовали последнюю немецкую атомную лабораторию, находившуюся в подвале под церковью замка городка Хайгерлох в горах Швабии, они нашли 659 урановых кубиков. "Должно было быть 664", говорит Mayer. Где остальной шесть, так и осталось неясным.
Анализ "кубика Гейзенберга"
Разумеется существует подозрение, что Гейзенберг передал их тем, кто его сопровождал. В начале шестидесятых играющие дети нашли один из них в речке Лойзах. Он имел темный металлический отблеск. Это было в нескольких километрах от места жительства семьи Гейзенберга. Хотя кубик имел ребра только пять сантиметров длиной, он весил два с половиной килограмма.
"Когда дети катили его через улицу, из него выбивалась искра ", говорит Mayer. Подобно тому, как в магнии, так и в частицах урана при соприкосновении с воздухом вспыхивает огонь. Потом кубик исчез снова - и внезапно появлялся снова только в девяностые годы в домашнем подвале в той же местности. Нашедший передал его федеральному ведомству по защите от излучений, которое попросила экспертов более точно исследовать находку. Отрезать целую грань от последнего полученного "кубика Гейзенберга", как он называется у исследователей Карлсруэ, не составило труда. Помогло то, что музей “Атомный подвал” в Хайдерлохе, который располагается на бывшем рабочем месте “уранового кружка”, представил им фрагмент еще одного кубика.
При исследованиях выявилось, что оба кубика происходили из различных линий производства, так как они отличались по степени загрязнения. Дальнейший анализ оформлялся трудно. "При так старых и редких пробах нам не хватало сравнительного материала", говорит Mayer. Так как уран слабо радиоактивен и распадается со временем, исследователи могли определять возраст проб посредством соотношения между продуктами распада и исходным материалом...
Никаких следов плутония
Исправный кубик и фрагмент второго кубика производились следовательно самое позднее осенью в 1943 года, а пластина урана - в середине в 1940. На основании выявленных химических загрязнений исследователи могли сравнить пробы с урановой рудой Йоахимсталя. Самый важный результат состоял в том, что " кубик потерял очень мало нейтронов ", так говорит Mayer. Это свидетельствует о том, что “урановый кружок” был далек от создания самоподдерживающейся цепной реакции.
Анализы привели также к главному историческому факту: Гейзенбергу и его коллегам, как показало исследование материала, производство плутония не удалось. Если бы ученые хотели производить атомное оружие, его технически легче создавать на основе плутония. Однако в пробах, исследованных учеными из Карлсруэ, его искали напрасно, хотя плутоний должен был получаться при работе реактора. Американцы же прошли оба пути - и достигали цели на обоих: в бомбе Хиросимы " Little Boy " использовался уран, а в бомбе "Fat" , уничтожившей Нагасаки, был использован плутоний.
|
|
