Физици от Колумбийския университет и Университета на Мериленд преразгледаха историята на нацистката ядрена програма и стигнаха до заключението, че Германия дори не се е доближила до създаването на работещ реактор. За бомба изобщо не е ставало дума.
Според историците „Проект Манхатън“ първоначално е бил отговорът на САЩ на предполагаемото лидерство на нацистка Германия в ядрените технологии. Фактът, че германският реактор така и не е заработил, е известен отдавна. Само че изследователите все още спорят доколко близо са се доближили германските учени до целта си.
Авторите на новото изследване, сред които физиците Патрик Парк и Тимоти Кьот, нарекоха своя подход „ядрена археология“. Първоначално те проучиха историческите документи на „Урановия проект“ (Uranprojekt), така се наричаше германската ядрена програма. След това екипът създаде модел, който възпроизвежда реалистичните размери, отразяващи действителния напредък на програмата.
В центъра на вниманието се оказа B8, последният мащабен експеримент с уран на нацистка Германия, проведен през 1945 г. в Хайгерлох. Две години след края на войната ръководителят на програмата Вернер Хайзенберг заявява, че на реактора е липсвало съвсем малко уран. Ново проучване опровергава тази оценка и твърди, че Германия не е могла да построи нито реактор с тежка вода, нито графитен реактор.
Изследователите пишат в статията:
Нашият нов ядрен анализ показва, че за постигане на критичност на B8 е било необходимо приблизително 2 пъти повече уран и 2,3 пъти повече тежка вода, което значително надвишава оценките на Хайзенберг.
КритичносттаЧислата се отнасят до количеството, което реално е било използвано в експеримента. Под критичност физиците имат предвид състоянието, при което верижната ядрена реакция става самоподдържаща се, тоест всяко делене на урановото ядро предизвиква средно още едно делене. Именно този праг германските съоръжения така и не са достигнали.
Основният проблем се оказа тежката вода, която се използва за забавяне на неутроните. Без забавяне бързите неутрони, възникващи при деленето, се улавят по-слабо от ядрата на уран-235 и верижната реакция в естествения уран не се задейства. Според проучването, на B8 би било необходимо приблизително два пъти повече тежка вода, отколкото заводът Norsk Hydro в окупирана Норвегия, основният доставчик на германската програма, е произвел през цялата война.
Фигурата на Хайзенберг придава особено значение на тази история. Ръководителят на нацистката програма за уран беше именно този учен, който революционизира квантовата физика, формулира принципа на неопределеността и през 1932 г. получава Нобелова награда.
Ролята на Хайзенберг
Хайзенберг се присъединява към германските ядрени изследвания през 1939 г., година след откриването на ядрения разпад. Под негово ръководство са проведени осем мащабни експеримента, в които се проучва възможността за получаване на енергия от урана. B8 е бил последният от тях.
Според авторите на статията военните неуспехи са принудили Германия да отложи ядрените изследвания на заден план. След войната германските ядрени материали „изчезнали в колекциите на американското или съветското разузнаване, или се озовали на черния пазар“. Това „отворило вратичка“ за бившите участници в програмата, включително Хайзенберг, които можели да правят технически твърдения за „Урановия проект“, без да има възможност за независима проверка.
През 1947 г. Хайзенберг публикува статия в списание Nature, в която твърди, че B8 би заработил, ако неговият екип беше получил „относително малко количество уран“. Авторитетът на учения, един от най-изявените физици на своето време, доведе до спорове сред съвременните историци на науката. При това, както отбелязват изследователите, дискусията се основава предимно на анализ на документи, а не на техническа проверка на това, което е било физически осъществимо.
За да запълни тази празнина, екипът провежда криминалистичен и документален анализ на урана, тежката вода и графита, използвани в B8. Първоизточниците на немски език не съдържат химическите характеристики на материалите. Само че учените успяват да получат достатъчно точни оценки с помощта на методи, прилагани по-рано при изследването на следвоенни ядрени съоръжения.
Симулационните моделиСлед това изследователите създават три независими симулационни модели, възпроизвеждащи физическите условия в B8. За сравнение те използват данни от съвременни за онова време съоръжения, по-специално реактора Chicago Pile 3 (Чикагска купчина-3) от проекта Манхатън. Този реактор е работил с природен уран и тежка вода като забавящ агент и по конструкция е бил близък до германския B8.
Анализът показва, че Хайзенберг „значително е подценил“ изискванията за достигане на критичност. Минималните изисквания за B8 са следните:
1,9–2,7 пъти повече уран, отколкото е бил използван 2,1–2,4 пъти повече тежка вода графитът като алтернативен забавящ агент не е бил подходящ поради прекомерното количество примеси
Хайзенберг е заявил, че нацистка Германия е била на път да построи ядрен реактор. Ново проучване показва, че за това е било необходимо около два пъти повече уран, отколкото е имала на разположение
Замърсяването на графита има решаващо значение, тъй като дори малки количества примеси, така например бор, активно поглъщат неутроните и не позволяват на верижната реакция да се развие.
Немският графит, достъпен по време на войната, не е позволявал да се построи работещ реактор, и дори физик от нивото на Хайзенберг не би могъл да заобиколи този проблем.
Резултатите от проучването показват, че страховете от нацистко ядрено оръжие са били предимно продукт на съюзническото разузнаване и следвоенните митове, отколкото реална инженерна заплаха. Това изследване дава ясен отговор как идеологическата догма и липсата на ресурси могат напълно да съсипят дори най-авангардните за времето си технологични амбиции.