Текст книги "Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии"

Очевидным препятствием при этом являлись редкость урана-235 и сложность получения значительной массы этого вещества. Так же как и немецкие военные в конце 1939 года, англичане считали, что применение реакции тепловой диффузии Клузиуса – Диккеля поможет преодолеть эти трудности. Реакция состоит из огромного множества (более 100 тысяч) этапов, однако в конце концов позволит получить 90-процентный уран-235.

Во втором меморандуме, подготовленном одновременно с первым, Фриш и Пайерлс коротко и доходчиво описали конструкцию урановой бомбы, ее стратегические преимущества и недостатки.

Ученые предупредили, что, поскольку вся теоретическая часть была исследована и опубликована, они не исключают, что в Германии уже приступили к практическому этапу создания нового оружия. Этот факт будет трудно установить, поскольку для получения нужного изотопа урана не будет необходимости возведения крупного предприятия, которое попало бы в поле зрения секретных служб из-за своих размеров. Они советовали контролировать характер эксплуатации находящихся под контролем Германии месторождений урана, а также закупки этого материала за рубежом. Что касается самого предприятия по производству изотопа урана-235, ученые предположили, что его возглавит доктор К. Клузиус, профессор химии университета в Мюнхене и автор лучших методик по выделению изотопов. Таким образом, необходимую информацию можно будет почерпнуть исходя из его местонахождения и занимаемой должности.

Ученые-эмигранты настаивали на сохранении в тайне необходимости выделения урана-235 для создания нового оружия, поскольку, если этот факт станет известен немецким ученым, они быстро сумеют выйти на правильный путь в создании сверхмощной бомбы. Они подчеркивали, что не существует никакой иной защиты от нового оружия, кроме как немедленное его создание в лагере союзников. Работы следовало начинать немедленно, независимо от наличия сведений об активной работе над подобной программой в Германии.

Британская правительственная комиссия все еще рассматривала оба меморандума, пытаясь взвесить «возможность производства атомной бомбы во время войны», когда в Лондон прибыл французский лейтенант Жак Аллье с неоспоримыми доказательствами работы немцев над атомной программой. Он проинформировал англичан об имевших место в начале года попытках немцев заполучить норвежские запасы тяжелой воды. Речь тогда шла о двух тоннах. Кроме того, на первом же заседании британской комиссии 10 апреля Аллье рассеял все сомнения относительно целей приобретения немцами тяжелой воды: норвежцы рассказали лейтенанту об интересе, который проявляли представители Германии к ходу французской программы по созданию урановой бомбы.

Кроме того, Аллье привез с собой составленный французской разведкой список немецких ученых, работающих над ядерным проектом. Он рекомендовал установить их местонахождение. Список был представлен председательствовавшему на заседании комиссии Генри Тизарду, который, «несмотря на явное волнение, в котором пребывал Аллье, отнесся к заявлению француза скептически»: «Несомненно, факт попытки Германии закупить значительное количество тяжелой воды вызывает интерес». Однако Тизард полагал, что это может быть лишь превентивной мерой, попыткой лишить остальные страны доступа к этим запасам. Ведь, продолжал рассуждать Тизард, другим шагом в этом направлении со стороны немцев должны были стать попытки обратиться к бельгийской фирме «Union Miniere» с аналогичным запросом относительно ее запасов урана. Однако он до сих пор ничего не слышал о том, чтобы немцы обращались в эту компанию с подобным предложением.

Представитель министерства экономического противодействия предложил попытаться лишить Германию возможности закупок оксида урана в Бельгии. В ответ Тизард усомнился в целесообразности закупки тысяч тонн этого материала, настаивая на том, что эти запасы следует просто вывезти с территории Бельгии в Великобританию.

Министерство действовало с присущей ему неповоротливостью, и, когда месяц спустя немецкие армии обрушились на Бельгию, значительная часть этих запасов все еще находилась там.

Вплоть до июня 1940 года компания «Union Miniere» ежемесячно поставляла в Германию не более одной тонны урановых компонентов. Теперь же она получила срочный заказ на поставку немецкой фирме «Auer» до 60 тонн очищенного урана. В течение последующих пяти лет немцы получили с принадлежавших Бельгии месторождений около трех с половиной тысяч тонн соединений урана. Под наблюдением доктора Эгона Иве (руководителя одного из филиалов компании «Auer», завода редкоземельных металлов в Ораниенбурге) эти материалы были переправлены в Центральную Германию в город Штассфурт, где на заброшенных соляных месторождениях были возведены соответствующие объекты по их хранению, принадлежавшие Промышленно-исследовательской ассоциации (WiFo).

Именно отсюда фирма «Auer» теперь получала необходимые ей соединения урана с натрием и аммонием.

В мае того же года в министерстве экономического противодействия узнали, что Германия потребовала от предприятия в Веморке увеличения ежемесячного производства тяжелой воды до 1500 килограммов. Только теперь министерство снабжения приступило к изучению возможного эффекта взрыва нацистской урановой бомбы в сердце столицы Великобритании.

В конце июня 1940 года, сразу же после оккупации Парижа, доктор Курт Дибнер и профессор Эрих Шуман снизошли до посещения лаборатории профессора Фредерика Жолио в «College de France». Наиболее ценной частью оборудования здесь был недостроенный циклотрон американского производства. Все именитые французские физики, за исключением самого Жолио, к тому времени спешно выехали из Парижа в Лондон. Дибнеру удалось заручиться обещанием Жолио-Кюри сотрудничать с немцами и разрешением завершить установку и пользоваться циклотроном. Работы начались в июле, и вскоре была создана «парижская группа» под руководством профессора Вольфганга Гентнера.

Немецким ученым удалось понять и заново организовать работы, которые планировали провести их французские коллеги. Перед тем как покинуть Париж, французы готовились к проведению небольшого эксперимента с использованием 100 литров тяжелой воды, смешанной с оксидом урана. Для немцев было важно то, что независимо и одновременно с профессором Гартеком французы поняли необходимость раздельного размещения в «котле» урана и замедлителя. Французские ученые предложили помещать кубические или сферические блоки замедлителя в массу урана (а не наоборот). Применяя кубы твердого парафина, который с его высоким содержанием водорода является неплохим замедлителем, который сбрасывался в кубическую массу оксида урана, они добились действительно впечатляющих результатов. В дальнейшем французами планировалось продолжение опытов с использованием в качестве топлива оксида урана или даже металлического урана, а в качестве замедлителя – графита или тяжелой воды. Но тут вмешалась война, и ученые были вынуждены отправиться в Англию. Доктор Дибнер был первым из немецких исследователей, применявших в своих опытах материалы кубической формы, однако в его экспериментах форму куба имело урановое топливо, а не замедлитель.

К концу июня 1940 года, когда сражения на полях Европы вновь прекратились, позиция Германии в ядерной гонке была впечатляющей и тревожащей: у немцев было немного тяжелой воды, но был завод по ее производству; Германия располагала тысячами тонн урановых соединений очень высокой степени очистки; немцы почти завершили установку своего циклотрона; страна располагала значительным количеством грамотных физиков, химиков и инженеров, и этот фонд не был еще поглощен ненасытными аппетитами тотальной войны. И наконец, здесь располагалась самая развитая тяжелая химическая промышленность в мире.

Вплоть до того времени немецкие ученые имели доступ к открыто публиковавшимся в американской научной прессе результатам исследований, которые могли способствовать в создании ядерного оружия и которых в самой Германии еще не удавалось достичь. В частности, там были опубликованы статьи, подтверждающие способность деления под воздействием нейтронов ядер урана, тория и крайне редкого протоактиния. При этом атомы первого из перечисленных веществ были способны к делению под воздействием как быстрых, так и медленных нейтронов, а двух других – только при их бомбардировке быстрыми нейтронами. Благодаря опубликованной в американском журнале «Physical Review» статье[7]7
  3 марта ученый из университета в Миннесоте Альфред О'Нир и еще трое физиков Колумбийского университета напечатали в «Physical Review» статью, в которой описывали, как с помощью масс-спектрометра им удалось изолировать небольшое количество урана-235. Опыты показали, что «этот изотоп урана подвержен делению при бомбардировке медленными нейтронами». 3 апреля те же авторы в том же журнале опубликовали подробное описание прежнего опыта, на этот раз проведенного с большим количеством различных изотопов урана.


[Закрыть] немецкие ученые узнали, что экспериментальным путем установлено, что медленные нейтроны лучше применять, чтобы вызвать деление ядер урана-235. Обладающие большей энергией нейтроны более охотно захватываются атомами урана-238; при этом образуется уран-239.

15 июня в журнале появилась еще одна длинная статья, в которой своими исследованиями делились двое ученых: проведя опыты на большом циклотроне в Беркли, они пришли к выводу о существовании нового трансуранового элемента, получившего позже название плутоний. Новый элемент был получен путем воздействия бета-лучами на нестабильный элемент № 93 в периодической таблице, в свою очередь полученный из урана-239. Насколько стабильным являлся новый элемент, видно из примера, приведенного самими авторами: «При альфа-излучении период полураспада альфа-частиц составит порядка миллиона лет и более». Публикация статьи вызвала волну возмущения в Англии, поскольку, если верить теории Бора и Уиллера, экспериментаторы доказали не только практическую ценность самой теории, но и невольно доказали, что открытый ими новый химический элемент № 94, или плутоний, так же подвержен цепной реакции деления, как и уран-235. Многим ученым стран-союзниц показалось, что в условиях войны публикация подобных научных статей вообще недопустима. По просьбе Джеймса Чедвика британские власти направили в США письмо протеста.

Когда британские власти обратились с запросом по поводу хода реализации ядерных исследований в США и достигнутых результатов, в ответ их заверили, что вряд ли эти результаты будут применены в военных целях. Несмотря на то что ряд немецких физиков работают над подобной программой, считалось, что союзникам удалось ввести правительство рейха в заблуждение относительно достигнутых ими успехов и времени начала практического применения результатов исследований и что ученые союзников якобы сосредоточились на решении более срочных задач.

В некоторой степени это соответствовало действительности: по разным причинам видные ученые Германии не предпринимали сколь-либо значительных усилий для того, чтобы заострить интерес руководства рейха на решении задачи по созданию атомной бомбы. И все же физики уже работали в этом направлении. Карл Фридрих фон Вайцзеккер, физик-теоретик, был одним из почитателей журнала «Physical Review». Эта привычка вызывала удивление и подозрительность соседей – пассажиров, когда он просматривал журнал на английском языке, отправляясь в метро из лаборатории домой или наоборот, и молодой ученый не раз ловил на себе настороженные, неприязненные взгляды. В июле, еще не успев получить номер журнала за прошлый месяц, он теоретически пришел к тем же выводам относительно продуктов распада урана-238, которые двое его американских коллег доказали экспериментально. Вайцзеккер сидел в вагоне метро, когда его впервые осенила мысль относительно того, что после захвата нейтронов ядра атомов урана-238 должны преобразоваться в новый элемент, который подобно урану– 235 подлежал дальнейшему распаду. Существенная разница состояла в том, что, отличаясь от урана своими химическими свойствами, новый элемент мог быть довольно просто отделен в реакторе химическим способом от радиоактивного урана. Единственным просчетом в теории фон Вайцзеккера было его предположение, что на этом этапе процесс распада остановится на элементе № 93 (нептуний), который, по мнению ученого, и должен был обладать свойствами, сходными с ураном-235. На самом деле американцы, а также двое физиков Кембриджского университета экспериментальным путем доказали, что нептуний распадался до следующего элемента, занимавшего в периодической таблице № 94 (плутоний), который и обладал свойствами, делающими его пригодным для достижения ядерного взрыва. В июне 1940 года факт существования как нептуния, так и плутония уже был теоретически обоснован физиками из Вены Шинтльмейстером и Гернеггером, однако о результатах своих исследований они заявили только в конце года. В то же время фон Вайцзеккер составил на пяти страницах доклад «О возможности извлечения энергии из урана-238», в котором он указывал три возможных способа применения радиоактивного урана, одним из которых был «взрыв».

До тех пор пока немцы не узнали о возможном альтернативном решении проблемы путем использования плутония, они сосредоточивали усилия на выделении изотопа урана-235 из общей массы соединений урана. При этом, как это предвидели Фриш и Пайерлс, для достижения нужного результата они применяли метод газовой диффузии Клузиуса – Диккеля. Если в наши дни кто-то будет удивлен многочисленными ошибками, допущенными при этом немецкими учеными, ему следует вспомнить, что к концу 1940 года не существовало надежных способов выделения изотопов, за исключением разве что изотопов водорода, да и то последнему способствовала большая разница в их массах.

В течение мая профессор Гартек и доктор Грот в Гамбурге исследовали высокие коррозийные свойства газообразного гексафторида урана. В течение четырнадцати часов они воздействовали на сталь, легкие сплавы и никель этим газом, разогретым до температуры 100 градусов, а затем измеряли вес металла. Оказалось, что сталь не выдерживает такого воздействия. Вес никеля при 100 и даже при 350 градусах, напротив, оставался практически неизменным. Следует отметить, что в те времена никель был одним из самых редких металлов в Германии, что служило еще одним препятствием на пути осуществления германской ядерной программы. 10 июля военное руководство проекта обратилось с письмом к работавшему в Мюнхене профессору Карлу Клузиусу, признанному эксперту в вопросах выделения изотопов. Профессора просили заменить гексафторид урана каким-нибудь другим материалом. Через восемь дней профессор ответил, что единственным летучим соединением урана, обладающим нужными свойствами, является пентахлорид урана, однако использование этого материала представляется ему еще более сложным, чем применение гексафторида урана. В обозримом будущем можно было начать использовать карбонильный уран после его гидрирования или хлорирования, однако сейчас он, Клузиус, не видел альтернативы гексафториду урана. На предприятии «И.Г. Фарбен» в Леверкузене, имевшем большой опыт в получении фторсодержащих соединений, приступили к широкомасштабному производству этого крайне ядовитого газа.

Понимая, что что-то не ладилось с методом Клузиуса – Диккеля, некоторые ученые стали предлагать другие, еще более экзотические способы получения и обогащения урана-235. Сам Клузиус предложил разработать методику применения не газообразных, а жидких соединений урана. Он писал: «Полученный к настоящему моменту негативный опыт использования летучих соединений урана заставляет меня предположить, что только использование жидкостей может привести нас к настоящему прорыву». Примерно в то же время с таким же предложением выступил и физик из Гейдельберга Р. Флейшман. Он предложил несколько модернизировать методику, применявшуюся при получении изотопа азота-15. Как и Клузиус, основываясь на законе распределения Нернста, Флейшман предлагал использовать смесь водяного раствора нитрата урана с эфирным раствором этого же соединения. Теоретически ионы изотопа урана-235 при этом должны будут сконцентрироваться в эфире. В дальнейшем их предполагалось выделить физическим путем.

С начала 1940 года Клузиус начал в Мюнхене экспериментировать над новой методикой; в мае он отрапортовал, что добился «обещающих результатов»: ему удалось выделить ионы натрия и лития. Но когда они с Майерхаусером приступили к опытам над ионами редкоземельных металлов, они столкнулись с трудностями, заставившими их отказаться от более простых экспериментов в пользу более сложных по принципу «от противного». В металлических, а затем в стеклянных колбах мюнхенские ученые пытались найти оптимальные соли урана. Пробные эксперименты с применением солей редкоземельных металлов перхлората неодима и иттрия позволили предположить, что метод применения жидких солей имеет некоторые шансы на успех.

На состоявшейся в октябре 1940 года в Лейпциге специальной конференции, посвященной проблемам выделения изотопов, были отмечены многочисленные трудности, возникшие при разработке методики получения больших масс урана– 235. Выступавший на конференции В. Вальхер описал электромагнитный метод выделения небольшого количества этого изотопа с помощью масс-спектроскопа. Профессор Х. Мартин рассказал о работе своего института в Киле, где была разработана новая методика, основанная на применении ультрацентрифуги в сочетании с особой технологией «накапливания». Еще в первые дни военные потребовали от Мартина предоставить в их распоряжение его методику по выделению изотопов, которая будет применена «в интересах ядерных исследований». Ему было приказано в кратчайшие сроки подготовить первый экземпляр оборудования, но даже теперь еще не все технические проблемы были решены. Казалось, на тот момент не существовало ни одного надежного способа получения нужного количества урана-235. После конференции разочарованные физики вновь взялись за решение этой задачи.

Самой большой помехой на пути германской науки было отношение к ней со стороны правительства. В первый год войны вся экономика Германии была подчинена идее «молниеносной» войны. Эта концепция неожиданно и полностью подтвердила себя победами немецких солдат с помощью обычного оружия в Польше, Норвегии и теперь во Франции. Что бы ни делалось сейчас в многочисленных лабораториях, казалось, что это не имеет никакого значения, поскольку было рассчитано на относительно длительные периоды времени. Если в этих лабораториях чего– то не хватало, маловероятно было, что ученые получат это оборудование в обозримом будущем.

Немецкие ученые остро ощущали отсутствие у них циклотрона, основного средства изучения процессов внутри атомного ядра. Именно с помощью циклотрона американцам удалось получить небольшое количество плутония и определить его основные свойства еще задолго до того, как в США был построен первый урановый реактор. Еще с 1938 года группа физиков Института имени кайзера Вильгельма в Гейдельберге под руководством Боте обращалась с запросом о закупке циклотрона. Однако в суматохе дел и других насущных запросов строительство циклотрона затягивалось, и немецкие ученые получили его в свое распоряжение только к концу 1943 года. В начале 1940 года талантливый инженер барон Манфред фон Арденне попытался убедить профессора Филиппа, отвечавшего за поставку оборудования для лаборатории Отто Гана, обратиться с просьбой о «возведении этого огромного устройства, предназначенного для дробления атомов», непосредственно к рейхсмаршалу Герингу. Однако Филипп ответил, что считает нетактичным обращение через голову руководства известного учреждения имени кайзера Вильгельма. Кроме того, он посетовал на то, что некоторые высшие руководители, в частности министр образования Бернгард Руст, игнорируют важность ядерных исследований.

Фон Арденне кинулся искать источники финансирования и обнаружил, что почтовая служба обладает большим и богатым департаментом исследований. Он позвонил лично министру почтового сообщения Онезорге и рассказал о том, что открытие профессора Гана может привести к созданию урановых бомб. Он отдельно остановился на возможности применения в будущем на кораблях кригсмарине урановых реакторов, а затем перешел к программе строительства новых кораблей в ВМС США. В персональной переписке фон Арденне запросил профессоров Гана и Гейзенберга о том, сколько очищенного урана-235 понадобится для одного атомного взрыва. Ему сказали, что будет достаточно всего несколько килограммов. «Во время этих переговоров, – вспоминал позже фон Арденне[8]8
  Данная беседа приводится в рукописи неопубликованных мемуаров профессора М. фон Арденне.


[Закрыть], – я выразил уверенность в том, что технически получение такого количества урана-235 вполне возможно при помощи мощных электромагнитных сепараторов, проекты которых уже имелись в нашем распоряжении. От правительства рейха требовалось согласие предоставить нам мощности крупных электростанций».

Воодушевленный аргументами фон Арденне, Онезорге немедленно потребовал личной встречи с Адольфом Гитлером, во время которой проинформировал фюрера об урановой бомбе. В конце 1940 года тот, конечно, не придал сообщению Онезорге серьезного значения, поскольку тогда казалось, что победа Германии и так была уже не за горами, что через несколько месяцев правительства всех неприятельских стран запросят у него пощады. Он едко заметил Онезорге, что именно в тот момент, когда все остальные министры озабочены поисками путей достижения победы, оказалось, что они стараются напрасно, ведь его министр почтового сообщения давно уже знает, что и как необходимо для этого предпринять.

Онезорге вернулся от фюрера злой и раздосадованный, но не сломленный. Он решил оказать содействие проекту фон Арденне, пользуясь средствами и возможностями отдела исследований германской почтовой службы. Итак, теперь над ядерной программой работали три независимые организации: группа ученых под руководством доктора Дибнера, куда входили Берке, Джулиус, Герман, Гартвиг и Камин – все сотрудники лаборатории управления вооружений в Готтове; ученые лаборатории фон Арденне и, наконец, сотрудники группы научных учреждений имени кайзера Вильгельма. Уже работающие лаборатории следили за созданием научной группы фон Арденне с подозрением и неудовольствием: его подходы и методика резко отличались от традиционных. В течение четырех семестров фон Арденне изучал в Берлине физику, математику и химию, однако он так и не получил академического образования. Так же мало отношения он имел к группе экзальтированных физиков-теоретиков, собравшихся вокруг профессора Гейзенберга. Возможно, поэтому следует рассматривать как провокационное посещение 10 октября лаборатории фон Арденне Карлом Фридрихом фон Вайцзеккером, который «по секрету» патетическим тоном поведал коллеге, что профессор Гейзенберг да и он сам считают достижение цепной реакции технически невозможным: якобы в ее процессе должно произойти ее самозатухание. Фон Арденне не оставалось ничего иного, как поверить словам коллеги, и поэтому в дальнейшем он сосредоточил усилия на том, чтобы добиться от министерства строительства сооружений для «дробления атомов». Еще до конца 1940 года Онезорге предоставил средства на возведение в лаборатории фон Арденне в Лихтерфельде электростатической машины Ван де Граафа мощностью один миллион вольт. Кроме того, благодаря его усилиям и на средства его ведомства в городке Мирсдорф, неподалеку от Берлина, был построен каскадный генератор фирмы «Philips». На обоих объектах были начаты работы по возведению 60-тонных циклотронов. И тоже на средства почтового ведомства. До окончания строительных работ в распоряжении немцев имелся только циклотрон группы Фредерика Жолио-Кюри в Париже. В сентябре 1940 года в Париж из Калифорнии, где он работал вместе с профессором Эрнестом Лоуренсом (циклотрон которого, построенный в 1931 году, был отмечен Нобелевской премией по физике 1939 года), прибыл ведущий немецкий специалист в области строительства циклотронов профессор Вольфганг Гентнер. Он должен был оказать содействие профессору Жолио во введении в строй циклотрона в Париже.

Среди материалов, захваченных немцами в Бельгии, было большое количество ураната натрия. Две тонны этого вещества были сразу же отправлены в Берлин, где их предполагалось использовать в экспериментах, которые проводились в лаборатории фон Дросте. Соединение включало в себя многочисленные примеси и было очень влажным. Материал поместили в две тысячи бумажных коробок и сложили в форме куба высотой около одного метра. Эксперимент чем-то напоминал опыты Гартека, только, в отличие от него, фон Дросте использовал в качестве своеобразных замедлителей бумагу и воду, а Гартек предпочитал сухой лед. Опыты не дали ничего нового, за тем исключением, что они вновь подтвердили необходимость использовать при строительстве реактора уран, свободный от примесей.

Этот эксперимент был последним из опытов «предварительного этапа», пока не завершилось строительство «Вирус-Хауса» в Далеме. Строительство осуществлялось под руководством доктора Карла Вирца; лаборатории представляли собой несколько деревянных бараков, расположенных на территории Института изучения проблем биологии и вирусологии, неподалеку от здания Института физики. Такое расположение сами создатели объекта объясняли необходимостью избежать заражения всей территории института в случае вредных выбросов. Достопримечательностью «Вирус-Хауса» являлось наличие в заднем здании лаборатории ямы в форме круга глубиной около двух метров, обложенной кирпичом. Снабжение электричеством и водой осуществлялось из лаборатории по выращиванию вирусов. Реакторная яма при необходимости могла заполняться водой, которую предполагалось использовать в качестве защиты и отражателя. Если же было нужно осушить яму, эта операция с помощью мощных насосов заняла бы не более одного часа. Для установки и извлечения реактора из ямы служил подъемный кран. В других помещениях находились насосы, лабораторное и тестирующее оборудование, а также герметичное хранилище для источника нейтронов. Возможность того, что, вопреки всем расчетам, реактор выйдет из-под контроля, почти исключалась. Создатели лаборатории считали, что ее можно игнорировать. Крыша и стены были выполнены из легких и хрупких материалов и вряд ли могли бы спасти здание и людей, произойди серьезная авария. Играя в такую же опасную игру, американцы предпочитали размещать свои реакторы в малонаселенных районах страны, в то время как их немецкие коллеги расположили «Вирус-Хаус» в самом сердце Берлина.

Берлинские ученые хорошо представляли себе опасность, связанную с работами с оксидом урана: даже не будучи радиоактивным, этот материал обладал высокой токсичностью, поэтому прежде, чем войти в лабораторию, физики облачались в защитные комбинезоны, обувь, перчатки и дыхательные маски. Именно здесь в декабре 1940 года профессор Гейзенберг, доктор фон Вайцзеккер, доктор Вирц и еще двое ученых приступили к возведению первого в Германии уранового реактора. Он представлял собой крытый алюминиевый цилиндр высотой и диаметром примерно 1,4 метра. Его установили вертикально и заполнили толстыми слоями оксида урана, отделенными друг от друга тонким слоем твердого парафина, используемого в качестве замедлителя. Затем цилиндр поместили в реакторную яму, которую потом заполнили водой, выполнявшей роль отражателя нейтронов и защитного слоя. Никто не знал, чего ожидать. Согласно последним расчетам К. Хоккера, оксид урана способен вырабатывать нейтроны даже при использовании в качестве замедлителя одного парафина. Источник нейтронов в специальной трубке был помещен внутрь реактора. При этом осуществлялся повсеместный контроль уровня нейтронов. В результате не удалось наблюдать ничего похожего на цепную реакцию: выделенные радий-бериллиевым источником нейтроны были поглощены реактором и потеряны. Через несколько недель эксперимент повторили в несколько измененном виде: свыше шести тонн (около 6800 килограммов) оксида урана разместили в двух блоках внутри реактора. При этом в качестве замедлителя, как и прежде, использовали парафин. Однако и такая конфигурация не дала лучших результатов, чем в декабре 1940 года. Гейзенберг пришел к выводу, что использование обычной воды и парафина не приведет к цепной реакции при использовании в качестве «топлива» оксида урана. Возможно, эксперимент удался бы с применением тяжелой воды, запасов которой было явно недостаточно для проведения опытов такого масштаба.

Профессор Гейзенберг продолжал разрываться между Лейпцигом и Берлином. В Лейпциге профессор Допель также приступил к опытам с использованием оксида урана и парафина. Разница состояла в том, что Допель расположил оксид урана в четыре уровня концентрическими кругами, каждый из которых был отделен от следующего слоем алюминия. Этот сложный эксперимент был запланирован еще в июне 1940 года. Однако Допелю повезло не больше, чем его коллегам в Берлине. Наиболее обнадеживающих результатов добилась группа профессора Вальтера Боте и доктора Фламмерсфельда из Гейдельберга. Ученые смешали в керамической цистерне около 4,5 тонны оксида урана с водой (435 кг) и с высокой степенью точности рассчитали величину роста нейтронов и «резонансную абсорбцию»[9]9
  Резонансными называются нейтроны с энергиями от 0,5 до 1000 электронвольт. Для средних и тяжелых ядер эффективное нейтронное сечение (о нем уже говорилось) достаточно велико, и график зависимости этого сечения от энергии представляет собой по внешнему виду «частокол», то есть большое число острых резонансных всплесков. Важную роль в исследовании этой зависимости сыграли проводившиеся в 1936 году в СССР работы выдающегося физика-экспериментатора Л.В. Шубникова (1901 1937), расстрелянного в годы ежовщины, в которых также участвовал молодой И.В. Курчатов.


[Закрыть]. Кроме того, они пришли к теоретическому выводу о возможности применения в урановом реакторе в качестве «топлива» оксида урана при условии использования в качестве замедлителя тяжелой воды.

НЕМЕЦКАЯ ЯДЕРНАЯ ПРОГРАММА В 1940 ГОДУ

На карте показано расположение основных исследовательских и промышленных центров, задействованных в атомном проекте после захвата Франции

Несмотря на то что ученые не проявляли в этом направлении никакой инициативы, военные сами по себе решили, что окончательные решающие эксперименты будут ставиться с использованием не оксида урана, а металлического урана. Берлинская фирма «Auer», поставлявшая для экспериментов очищенный оксид урана, не обладала возможностями получения металлического урана. Поэтому доктор Риль обратился за содействием к доктору Бэрвинду, возглавлявшему компанию «Degussa», обладавшую большим опытом и авторитетом в области получения редкоземельных металлов, включая золото и серебро. Фирмы «Auer» и «Degussa» сотрудничали с 30-х годов. В те времена «Degussa» нашла способ получения тория из его оксида; в то же время «Auer» позаботилась о коммерческом применении этого мягкого металла. На Гутлейтштрассе во Франкфурте «Degussa» открыла филиал по получению металлического тория под руководством доктора Вайсса. В период с 1938-го до конца 1940 года на предприятии было выделено свыше 200 килограммов тория.

Вскоре подтвердилась важность этого небольшого предприятия, поскольку именно здесь был размещен очень срочный заказ по производству значительного количества металлического урана, получившего кодированное название «особый металл». В силу схожести технологий компания «Degussa» могла работать на оборудовании, предназначенном для получения тория. Поставляемый фирмой «Auer» оксид урана помещался в аргон и обрабатывался при температуре 1100 градусов жидким хлоридом кальция. Полученный металлический уран содержал значительное количество примесей, и все же немцы предпочитали эту реакцию более распространенным в электрометаллургии других стран способам. Они считали, что их путь позволяет получать уран более высокой чистоты. На самом деле уран получался «грязнее», чем исходный оксид урана, за счет захвата различных примесей из применявшегося в реакции кальция. В течение последующих месяцев в Германии пытались другими способами получить более чистый уран, например с помощью электролиза. Доктору Хорсту Коршингу из Берлина удалось таким путем выделить небольшое количество урана, однако, по мнению доктора Риля из компании «Auer», этот способ был неэкономичен.