Historien om uranprosjektet i Det tredje riket, slik det vanligvis presenteres, minner meg personlig veldig om en bok med revne sider. Alt fremstår som en historie med kontinuerlige feil og feil, et program med uklare mål og sløsing med verdifulle ressurser. Faktisk har det blitt bygget en slags fortelling om det tyske atomprogrammet, som er ulogisk, der det er betydelige inkonsekvenser, men som pålegges kraftig.
Noen opplysninger som vi klarte å finne i publikasjoner, inkludert relativt ferske studier om historien til tysk militærteknisk utvikling, lar oss imidlertid se på det tyske uranprosjektet på en helt annen måte. Nazistene var først og fremst interessert i en kompakt kraftreaktor og termonukleære våpen.
Kraftreaktor
Günther Nagels omfattende og tyskklingende verk "Wissenschaft für den Krieg", mer enn tusen sider basert på rikt arkivmateriale, gir svært interessant informasjon om hvordan fysikere i Det tredje riket så for seg bruk av atomenergi. Boken omhandler hovedsakelig det hemmelige arbeidet til forskningsavdelingen ved Department of Land Armament, der det også ble utført arbeid med kjernefysikk.
Siden 1937, i denne avdelingen, har Kurt Diebner forsket på initiering av detonasjon av eksplosiver ved hjelp av stråling. Allerede før den første kunstige fisjonen av uran ble utført i januar 1939, prøvde tyskerne å bruke kjernefysikk på militære anliggender. Departementet for landbevæpning ble umiddelbart interessert i uranfisjonreaksjonen, som lanserte det tyske uranprosjektet og først og fremst satte forskerne i oppgave å bestemme anvendelsesområdene for atomenergi. Ordren ble gitt av Karl Becker, leder for Department of Land Armaments, president for Imperial Research Council og General of Artillery. Instruksjonen ble oppfylt av teoretisk fysiker Siegfried Flyugge, som i juli 1939 laget en rapport om bruk av atomenergi, gjorde oppmerksom på det enorme energipotensialet til den spaltbare atomkjernen og til og med tegnet en skisse av en "uranmaskin", som er en reaktor.
Byggingen av "uranmaskinen" dannet grunnlaget for uranprosjektet i Det tredje riket. Uranium Machine var en prototype av en kraftreaktor, ikke en produksjonsreaktor. Vanligvis blir denne omstendigheten enten ignorert i rammen av fortellingen om det tyske atomprogrammet, hovedsakelig opprettet av amerikanerne, eller den blir grovt undervurdert. I mellomtiden var energisaken for Tyskland det viktigste spørsmålet på grunn av den akutte mangelen på olje, behovet for å produsere motorbrensel fra kull og betydelige vanskeligheter ved utvinning, transport og bruk av kull. Derfor inspirerte det aller første glimtet av ideen om en ny energikilde dem veldig. Gunther Nagel skriver at den skulle bruke "uranmaskinen" som en stasjonær energikilde i industrien og i hæren, for å installere den på store krigsskip og ubåter. Sistnevnte, som det fremgår av eposet i slaget ved Atlanterhavet, var av stor betydning. Ubåtreaktoren gjorde båten fra en dykking til en virkelig undervannsbåt, og gjorde den mye mindre sårbar for motstander mot ubåt. Atombåten trengte ikke å overflate for å lade batteriene, og driftsområdet var ikke begrenset av tilførsel av drivstoff. Selv en enkelt atomreaktorbåt ville være veldig verdifull.
Men interessen til tyske designere for atomreaktoren var ikke begrenset til dette. Listen over maskiner som de tenkte installere reaktoren på, inkluderte for eksempel tanker. I juni 1942 diskuterte Hitler og rikets bevæpningsminister Albert Speer et prosjekt for et "stort kampvogn" som veide omtrent 1000 tonn. Tilsynelatende var reaktoren beregnet spesielt på denne typen tanker.
Rakettforskerne ble også interessert i atomreaktoren. I august 1941 ba Peenemünde forskningssenter om muligheten til å bruke "uranmaskinen" som rakettmotor. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker svarte at det er mulig, men står overfor tekniske vanskeligheter. Reaktiv skyvekraft kan opprettes ved hjelp av forfallsproduktene til en atomkjerne eller ved å bruke noe stoff som varmes opp av varmen i en reaktor.
Så etterspørselen etter en kraftreaktor var betydelig nok til at forskningsinstitutter, grupper og organisasjoner kunne starte arbeidet i denne retningen. Allerede i begynnelsen av 1940 begynte tre prosjekter å bygge en atomreaktor: Werner Heisenberg ved Kaiser Wilhelm Institute i Leipzig, Kurt Diebner ved Department of Land Armaments nær Berlin og Paul Harteck ved University of Hamburg. Disse prosjektene måtte dele de tilgjengelige forsyningene av urandioksid og tungt vann seg imellom.
Etter de tilgjengelige dataene å dømme, var Heisenberg i stand til å sette sammen og starte den første demonstrasjonsreaktoren i slutten av mai 1942. 750 kg uranmetallpulver sammen med 140 kg tungt vann ble plassert inne i to godt skrudd aluminiumshalvkuler, det vil si inne i en aluminiumskule, som ble plassert i en beholder med vann. Forsøket gikk bra først, et overskudd av nøytroner ble notert. Men 23. juni 1942 begynte ballen å overopphetes, vannet i beholderen begynte å koke. Forsøket på å åpne ballongen mislyktes, og til slutt eksploderte ballongen og spredte uranpulver i rommet, som umiddelbart tok fyr. Brannen ble slukket med store vanskeligheter. I slutten av 1944 bygde Heisenberg en enda større reaktor i Berlin (1,25 tonn uran og 1,5 tonn tungt vann), og i januar-februar 1945 bygde han en lignende reaktor i kjelleren på Haigerloch. Heisenberg klarte å oppnå et anstendig nøytronutbytte, men han oppnådde ikke en kontrollert kjedereaksjon.
Diebner eksperimenterte med både urandioksid og uranmetall, og bygde fire reaktorer på rad fra 1942 til slutten av 1944 på Gottow (vest for Kummersdorf teststed, sør for Berlin). Den første reaktoren, Gottow-I, inneholdt 25 tonn uranoksid i 6800 terninger og 4 tonn parafin som moderator. G-II i 1943 var allerede på metallisk uran (232 kg uran og 189 liter tungt vann; uran dannet to kuler, inne i som ble plassert tungt vann, og hele enheten ble plassert i en beholder med lett vann).
G-III, som ble bygget senere, preget av en kompakt kjernestørrelse (250 x 230 cm) og et høyt nøytronutbytte; modifikasjonen i begynnelsen av 1944 inneholdt 564 uran og 600 liter tungt vann. Diebner utarbeidet konsekvent utformingen av reaktoren og nærmet seg gradvis en kjedereaksjon. Til slutt lyktes han, om enn med en overflod. Reaktor G-IV i november 1944 led en katastrofe: en kjele brast, uran smeltet delvis og ansatte ble sterkt bestrålt.
Fra de kjente dataene blir det ganske åpenbart at tyske fysikere prøvde å lage en vannmoderert kraftreaktor under trykk der en aktiv sone av metallisk uran og tungt vann ville varme det lette vannet som omgir det, og deretter kunne det mates til en damp generator eller direkte til en turbin.
De prøvde umiddelbart å lage en kompakt reaktor egnet for installasjon på skip og ubåter, og derfor valgte de uranmetall og tungt vann. De bygde tilsynelatende ikke en grafittreaktor. Og ikke i det hele tatt på grunn av Walter Botes feil eller fordi Tyskland ikke kunne produsere grafitt med høy renhet. Mest sannsynlig viste det seg at grafittreaktoren, som teknisk sett ville vært enklere å lage, var for stor og tung til å brukes som et skips kraftverk. Etter min mening var å forlate grafittreaktoren en bevisst beslutning.
Uranberikelsesaktiviteter var også mest sannsynlig forbundet med forsøk på å lage en kompakt kraftreaktor. Den første enheten for separasjon av isotoper ble opprettet i 1938 av Klaus Klusius, men hans "delingsrør" var ikke egnet som industriell design. Flere metoder for isotopseparasjon er utviklet i Tyskland. Minst en av dem har nådd en industriell skala. På slutten av 1941 lanserte Dr. Hans Martin den første prototypen av en isotopseparasjonssentrifuge, og på dette grunnlaget begynte det å bygges et anrikningsanlegg for uran i Kiel. Dens historie, som presentert av Nagel, er ganske kort. Det ble bombet, deretter ble utstyret flyttet til Freiburg, hvor et industrianlegg ble bygget i et underjordisk ly. Nagel skriver at det ikke var noen suksess og at anlegget ikke fungerte. Mest sannsynlig er dette ikke helt sant, og det er sannsynlig at noe av det berikede uranet ble produsert.
Beriket uran som kjernebrensel tillot tyske fysikere å løse både problemene med å oppnå en kjedereaksjon og å designe en kompakt og kraftig lettvannsreaktor. Tungt vann var fortsatt for dyrt for Tyskland. I 1943-1944, etter ødeleggelsen av et anlegg for produksjon av tungt vann i Norge, drev et anlegg på Leunawerke-anlegget, men for å få tonnevis med tungt vann kreves forbruket av 100 tusen tonn kull for å generere nødvendig strøm. Tungvannsreaktoren kan derfor brukes i begrenset omfang. Imidlertid klarte tyskerne tilsynelatende ikke å produsere beriket uran for prøver i reaktoren.
Forsøk på å lage termonukleære våpen
Spørsmålet om hvorfor tyskerne ikke skapte og brukte atomvåpen er fortsatt hardt diskutert, men etter min mening forsterket disse debattene innflytelsen fra fortellingen om fiaskoene i det tyske uranprosjektet mer enn besvart dette spørsmålet.
Etter de tilgjengelige dataene å dømme var nazistene svært lite interessert i en atom- eller uranbombe, og gjorde spesielt ikke noen forsøk på å lage en produksjonsreaktor for å produsere plutonium. Men hvorfor?
Først etterlot tysk militærlære lite rom for atomvåpen. Tyskerne søkte ikke å ødelegge, men å gripe territorier, byer, militære og industrielle anlegg. For det andre, i andre halvdel av 1941 og i 1942, da atomprosjekter kom inn på stadiet av aktiv implementering, trodde tyskerne at de snart ville vinne krigen i Sovjetunionen og sikre dominans på kontinentet. På dette tidspunktet ble det til og med opprettet mange prosjekter som skulle implementeres etter krigens slutt. Med slike følelser trengte de ikke en atombombe, eller mer presist trodde de ikke at det var nødvendig; men en båt- eller skipsreaktor var nødvendig for fremtidige slag i havet. For det tredje, da krigen begynte å lene seg mot Tysklands nederlag, og atomvåpen ble nødvendig, tok Tyskland en spesiell vei.
Erich Schumann, leder for forskningsavdelingen ved Department of Land Armaments, la frem ideen om at det er mulig å prøve å bruke lette elementer, for eksempel litium, til en termonukleær reaksjon, og tenne den uten å bruke en atomladning. I oktober 1943 lanserte Schumann aktiv forskning i denne retningen, og fysikerne underordnet ham forsøkte å skape forhold for en termonukleær eksplosjon i en kanontype, der to formede ladninger ble avfyrt mot hverandre i fatet, som kolliderte og skapte høy temperatur og trykk. Ifølge Nagel var resultatene imponerende, men ikke nok til å starte en termonukleær reaksjon. Et implosjonsskjema ble også diskutert for å oppnå de ønskede resultatene. Arbeidet i denne retningen ble stoppet i begynnelsen av 1945.
Det kan virke som en ganske merkelig løsning, men det hadde en viss logikk. Tyskland kan teknisk berike uran til kvalitet av våpen. Imidlertid krevde en uranbombe da for mye uran - for å få 60 kg høyt beriket uran for en atombombe, var det nødvendig med 10,6 til 13,1 tonn naturlig uran.
I mellomtiden ble uran aktivt absorbert av eksperimenter med reaktorer, som ble ansett som prioriterte og viktigere enn atomvåpen. I tillegg ble tilsynelatende uranmetall i Tyskland brukt som erstatning for wolfram i kjernene til rustningsgjennomtrengende skall. I de publiserte protokollene fra møtene mellom Hitler og rikets bevæpnings- og ammunisjonsminister Albert Speer er det en indikasjon på at Hitler i begynnelsen av august 1943 beordret å intensivere behandlingen av uran for produksjon av kjerner. Samtidig ble det utført studier på muligheten for å erstatte wolfram med metallisk uran, som ble avsluttet i mars 1944. I den samme protokollen nevnes det at det i 1942 var 5600 kg uran i Tyskland, åpenbart betyr dette uranmetall eller når det gjelder metall. Om det var sant eller ikke, var uklart. Men hvis det ble produsert minst delvis rustningsgjennomtrengende skall med urankjerner, måtte slik produksjon også forbruke tonn og tonn med uranmetall.
Denne applikasjonen indikeres også av det merkelige faktum at produksjonen av uran ble startet av Degussa AG i begynnelsen av krigen, før utplassering av eksperimenter med reaktorer. Uranoksid ble produsert på et anlegg i Oranienbaum (det ble bombet på slutten av krigen, og nå er det en radioaktiv forurensningssone), og uranmetall ble produsert på et anlegg i Frankfurt am Main. Totalt produserte firmaet 14 tonn uranmetall i pulver, tallerkener og terninger. Hvis det ble frigitt mye mer enn det som ble brukt i eksperimentelle reaktorer, kan vi si at uranmetall også hadde andre militære bruksområder.
Så i lys av disse omstendighetene er Schumanns ønske om å oppnå en ikke-atomantennelse av en termonukleær reaksjon ganske forståelig. For det første ville det tilgjengelige uranet ikke være nok for en uranbombe. For det andre trengte reaktorene også uran for andre militære behov.
Hvorfor klarte ikke tyskerne å ha et uranprosjekt? Fordi de knapt hadde oppnådd atomens fisjon, og satte seg det ekstremt ambisiøse målet om å lage en kompakt kraftreaktor som var egnet som et mobilt kraftverk. På så kort tid og under militære forhold var denne oppgaven neppe teknisk løsbar for dem.
