Historie uranového projektu Třetí říše, jak je obvykle prezentována, mi osobně velmi připomíná knihu s roztrhanými stránkami. Všechno to vypadá jako historie neustálých selhání a selhání, program s nejasnými cíli a plýtvání cennými zdroji. Ve skutečnosti bylo vybudováno jakési vyprávění o německém atomovém programu, což je nelogické, ve kterém existují značné nesrovnalosti, ale které se usilovně vnucuje.
Některé informace, které se nám podařilo najít v publikacích, včetně srovnatelně nedávných studií o historii německého vojensko-technického vývoje, nám umožňují podívat se na německý uranový projekt úplně jiným způsobem. Nacisty zajímal především kompaktní energetický reaktor a termonukleární zbraně.
Energetický reaktor
Rozsáhlé a německy znějící dílo Günthera Nagela „Wissenschaft für den Krieg“, více než tisíc stran založených na bohatém archivním materiálu, poskytuje velmi zajímavé informace o tom, jak si fyzikové Třetí říše představovali využití atomové energie. Kniha se zabývá především tajnou prací výzkumného oddělení odboru pozemní výzbroje, ve kterém se pracovalo i na jaderné fyzice.
Od roku 1937 v tomto oddělení prováděl Kurt Diebner výzkum v oblasti iniciace detonace výbušnin pomocí radiace. Ještě předtím, než bylo v lednu 1939 provedeno první umělé štěpení uranu, se Němci pokusili aplikovat jadernou fyziku na vojenské záležitosti. O reakci štěpení uranu se okamžitě začalo zajímat ministerstvo pozemní výzbroje, které odstartovalo německý uranový projekt a v první řadě stanovilo za úkol vědcům určit oblasti aplikace atomové energie. Rozkaz vydal Karl Becker, vedoucí odboru pozemní výzbroje, prezident Císařské rady pro výzkum a generál dělostřelectva. Pokyn splnil teoretický fyzik Siegfried Flyugge, který v červenci 1939 podal zprávu o využití atomové energie, upozornil na obrovský energetický potenciál štěpného atomového jádra a dokonce vypracoval náčrt „uranového stroje“, který je reaktor.
Konstrukce „uranového stroje“byla základem uranového projektu Třetí říše. Uranový stroj byl prototypem energetického reaktoru, nikoli výrobního reaktoru. Obvykle je tato okolnost buď ignorována v rámci vyprávění o německém jaderném programu vytvořeném převážně Američany, nebo je hrubě podceňována. Mezitím byla otázka energie pro Německo nejdůležitějším problémem kvůli akutnímu nedostatku ropy, potřebě výroby motorového paliva z uhlí a značným obtížím při těžbě, přepravě a používání uhlí. Hned první pohled na myšlenku nového zdroje energie je proto velmi inspiroval. Gunther Nagel píše, že měl „uranový stroj“využívat jako stacionární zdroj energie v průmyslu a v armádě, instalovat jej na velké válečné lodě a ponorky. Ten druhý, jak je vidět z eposu o bitvě o Atlantik, měl velký význam. Ponorkový reaktor změnil loď z potápění na skutečně podvodní a učinil ji mnohem méně náchylnou k protiponorkovým silám protivníků. Jaderný člun nepotřeboval vynořit se k nabíjení baterií a jeho rozsah operací nebyl omezen dodávkou paliva. I jeden člun jaderného reaktoru by byl velmi cenný.
Ale zájem německých konstruktérů o jaderný reaktor se neomezoval pouze na toto. Seznam strojů, na které uvažovali instalovat reaktor, obsahoval například tanky. V červnu 1942 Hitler a říšský ministr pro vyzbrojování Albert Speer diskutovali o projektu „velkého bojového vozidla“o hmotnosti asi 1 000 tun. Reaktor byl podle všeho určen právě pro tento druh tanku.
Raketoví vědci se také začali zajímat o jaderný reaktor. V srpnu 1941 požádalo Peenemünde Research Center o možnost využití „uranového stroje“jako raketového motoru. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker odpověděl, že je to možné, ale čelí technickým potížím. Reaktivní tah může být vytvořen pomocí produktů rozpadu atomového jádra nebo pomocí nějaké látky zahřáté teplem reaktoru.
Poptávka po energetickém jaderném reaktoru byla tedy dostatečně významná, aby výzkumné ústavy, skupiny a organizace zahájily práce tímto směrem. Již na začátku roku 1940 začaly tři projekty výstavby jaderného reaktoru: Werner Heisenberg na institutu Kaisera Wilhelma v Lipsku, Kurt Diebner na katedře pozemní výzbroje poblíž Berlína a Paul Harteck na univerzitě v Hamburku. Tyto projekty musely mezi sebou rozdělit dostupné zásoby oxidu uraničitého a těžké vody.
Soudě podle dostupných údajů byl Heisenberg schopen sestavit a spustit první demonstrační reaktor na konci května 1942. 750 kg práškového kovového uranu spolu se 140 kg těžké vody bylo umístěno do dvou pevně přišroubovaných hliníkových polokoulí, tj. Do hliníkové koule, která byla umístěna do nádoby s vodou. Experiment nejprve probíhal dobře, byl zaznamenán nadbytek neutronů. Ale 23. června 1942 se míč začal přehřívat, voda v nádobě začala vřít. Pokus o otevření balónu byl neúspěšný a nakonec balón explodoval, čímž se v místnosti rozsypal uranový prášek, který se okamžitě vznítil. Oheň se podařilo uhasit s velkými obtížemi. Na konci roku 1944 postavil Heisenberg v Berlíně ještě větší reaktor (1,25 tun uranu a 1,5 tuny těžké vody) a v lednu až únoru 1945 postavil podobný reaktor v suterénu Haigerloch. Heisenbergovi se podařilo dosáhnout slušného výtěžku neutronů, ale nedosáhl řízené řetězové reakce.
Diebner experimentoval jak s oxidem uraničitým, tak s kovem uranu, přičemž postupně stavěl čtyři reaktory od roku 1942 do konce roku 1944 v Gottowu (západně od testovacího místa Kummersdorf, jižně od Berlína). První reaktor Gottow-I obsahoval jako moderátor 25 tun oxidu uranu v 6800 kostkách a 4 tuny parafínu. G-II v roce 1943 již byla na kovovém uranu (232 kg uranu a 189 litrů těžké vody; uran tvořil dvě koule, uvnitř kterých byla umístěna těžká voda a celé zařízení bylo umístěno do nádoby s lehkou vodou).
G-III, postavený později, se vyznačoval kompaktní velikostí jádra (250 x 230 cm) a vysokým výtěžkem neutronů; jeho modifikace na začátku roku 1944 obsahovala 564 uranu a 600 litrů těžké vody. Diebner důsledně zpracovával konstrukci reaktoru a postupně se blížil k řetězové reakci. Nakonec se mu to podařilo, i když s nadbytkem. Reaktor G-IV v listopadu 1944 utrpěl katastrofu: výbuch kotle, částečně roztavený uran a zaměstnanci byli silně ozářeni.
Ze známých údajů je zcela zřejmé, že se němečtí fyzici pokusili vytvořit tlakový vodní moderovaný energetický reaktor, ve kterém by aktivní zóna kovového uranu a těžké vody ohřívala lehkou vodu, která ji obklopuje, a poté by mohla být přiváděna do páry. generátoru nebo přímo k turbíně.
Okamžitě se pokusili vytvořit kompaktní reaktor vhodný pro instalaci na lodě a ponorky, proto zvolili uranový kov a těžkou vodu. Zjevně nepostavili grafitový reaktor. A už vůbec ne kvůli chybě Waltera Botheho nebo kvůli tomu, že Německo nedokázalo vyrobit vysoce čistý grafit. S největší pravděpodobností se grafitový reaktor, který by bylo technicky jednodušší vytvořit, ukázal být příliš velký a těžký na to, aby mohl být použit jako lodní elektrárna. Podle mého názoru bylo opuštění grafitového reaktoru záměrné rozhodnutí.
Činnosti obohacování uranu byly také s největší pravděpodobností spojeny s pokusy o vytvoření kompaktního energetického reaktoru. První zařízení pro separaci izotopů vytvořil v roce 1938 Klaus Klusius, ale jeho „dělící trubka“nebyla vhodná jako průmyslový vzor. V Německu bylo vyvinuto několik metod separace izotopů. Minimálně jeden z nich dosáhl průmyslového měřítka. Na konci roku 1941 uvedl Dr. Hans Martin na trh první prototyp odstředivky pro separaci izotopů a na tomto základě se v Kielu začala stavět továrna na obohacování uranu. Jeho historie, jak ji představil Nagel, je poměrně krátká. Bylo bombardováno, poté bylo zařízení přesunuto do Freiburgu, kde byl v podzemním úkrytu vybudován průmyslový závod. Nagel píše, že nedošlo k úspěchu a závod nefungoval. S největší pravděpodobností to není úplně pravda a je pravděpodobné, že bylo vyrobeno část obohaceného uranu.
Obohacený uran jako jaderné palivo umožnil německým fyzikům vyřešit jak problémy s dosažením řetězové reakce, tak s návrhem kompaktního a výkonného lehkovodního reaktoru. Těžká voda byla pro Německo stále příliš drahá. V letech 1943-1944, po zničení závodu na výrobu těžké vody v Norsku, závod fungoval v závodě Leunawerke, ale získání tuny těžké vody vyžadovalo spotřebu 100 tisíc tun uhlí na výrobu potřebné elektřiny. Těžkovodní reaktor by proto mohl být používán v omezeném měřítku. Němcům se však zjevně nepodařilo vyrobit obohacený uran pro vzorky v reaktoru.
Pokusy o vytvoření termonukleárních zbraní
Otázka, proč Němci nevytvořili a nepoužili jaderné zbraně, se stále živě diskutuje, ale podle mého názoru tyto debaty posílily vliv vyprávění o selháních německého projektu uranu na tuto otázku více než odpověděly.
Soudě podle dostupných údajů se nacisté velmi málo zajímali o uranovou nebo plutoniovou jadernou bombu, a zejména se nepokusili vytvořit produkční reaktor na výrobu plutonia. Ale proč?
Za prvé, německá vojenská doktrína ponechala malý prostor pro jaderné zbraně. Němci se nesnažili ničit, ale zmocnit se území, měst, vojenských a průmyslových zařízení. Za druhé, ve druhé polovině roku 1941 a v roce 1942, kdy atomové projekty vstoupily do fáze aktivní implementace, Němci věřili, že brzy vyhrají válku v SSSR a zajistí si nadvládu na kontinentu. V této době vzniklo dokonce mnoho projektů, které měly být realizovány po skončení války. S takovým sentimentem nepotřebovali jadernou bombu, přesněji si nemysleli, že je to nutné; ale loď nebo lodní reaktor byl potřebný pro budoucí bitvy v oceánu. Za třetí, když se válka začala přiklánět k porážce Německa a byly nutné jaderné zbraně, Německo se vydalo zvláštní cestou.
Erich Schumann, vedoucí výzkumného oddělení odboru pozemní výzbroje, předložil myšlenku, že je možné pokusit se použít světelné prvky, jako je lithium, pro termonukleární reakci a zapálit je bez použití jaderného náboje. V říjnu 1943 zahájil Schumann v tomto směru aktivní výzkum a jemu podřízení fyzici se pokusili vytvořit podmínky pro termonukleární explozi v zařízení dělového typu, při kterém byly do hlavně proti sobě vystřeleny dva tvarované náboje, které se střetávaly, vytvářely vysoká teplota a tlak. Podle Nagela byly výsledky působivé, ale ne natolik, aby spustily termonukleární reakci. Pro dosažení požadovaných výsledků bylo také diskutováno schéma imploze. Práce v tomto směru byly počátkem roku 1945 zastaveny.
Může se to zdát jako dost zvláštní řešení, ale mělo to určitou logiku. Německo by mohlo technicky obohatit uran na kvalitu zbraní. Avšak uranová bomba tehdy vyžadovala příliš mnoho uranu - k získání 60 kg vysoce obohaceného uranu pro atomovou bombu bylo zapotřebí 10,6 až 13,1 tun přírodního uranu.
Mezitím byl uran aktivně absorbován experimenty s reaktory, které byly považovány za prioritní a důležitější než jaderné zbraně. Kromě toho byl podle všeho uranový kov v Německu používán jako náhrada wolframu v jádrech průbojných granátů. Ve zveřejněných zápisech ze schůzek mezi Hitlerem a říšským ministrem pro vyzbrojování a munici Albertem Speerem je náznak, že na začátku srpna 1943 Hitler nařídil okamžitě zintenzivnit zpracování uranu na výrobu jader. Současně byly provedeny studie o možnosti nahrazení wolframu kovovým uranem, které skončily v březnu 1944. Ve stejném protokolu je zmínka o tom, že v roce 1942 bylo v Německu 5600 kg uranu, zjevně to znamená uranový kov nebo pokud jde o kov. Zda to byla pravda nebo ne, zůstalo nejasné. Ale pokud byly alespoň částečně pancéřové náboje vyráběny s uranovými jádry, pak taková výroba také musela spotřebovat tuny a tuny uranového kovu.
Této aplikaci nasvědčuje i kuriózní fakt, že produkci uranu zahájila společnost Degussa AG na začátku války, před nasazením experimentů s reaktory. Oxid uraničitý se vyráběl v závodě v Oranienbaumu (byl bombardován na konci války a nyní je zónou radioaktivní kontaminace) a kov uranu se vyráběl v závodě ve Frankfurtu nad Mohanem. Celkem firma vyrobila 14 tun uranového kovu v prášku, deskách a kostkách. Pokud bylo uvolněno mnohem více, než bylo použito v experimentálních reaktorech, což nám umožňuje říci, že kov uranu měl i jiné vojenské aplikace.
Ve světle těchto okolností je tedy Schumannova touha dosáhnout nejaderného zapálení termonukleární reakce celkem pochopitelná. Zaprvé, dostupný uran by na uranovou bombu nestačil. Za druhé, reaktory také potřebovaly uran pro další vojenské potřeby.
Proč Němci neměli projekt uranu? Protože sotva dosáhli štěpení atomu, stanovili si extrémně ambiciózní cíl vytvořit kompaktní energetický reaktor vhodný jako mobilní elektrárna. Za tak krátkou dobu a za vojenských podmínek pro ně tento úkol byl jen těžko technicky řešitelný.
