Атомный проект. История сверхоружия

Самые интересные результаты были получены в Гейдельберге, где Вальтер Боте и Арнольд Фламмерсфельд смешали в огромном чане почти 4,5 тонны оксида урана с 435 килограммами воды, а затем с большой точностью измерили размножение нейтронов и их «резонансную абсорбцию» в упомянутых веществах. Оба ученых тоже констатировали, что без тяжелой воды реактор на оксиде урана не будет работать.

После этой череды неудач инициативу перехватили военные. Не советуясь с физиками, они решили использовать в опытах не оксид урана, а металлический уран. Однако фирма «Aуэр» не располагала оборудованием для переработки оксида в чистый материал. Поэтому Николай Риль обратился за помощью во Франкфурт, к директору фирмы «Дегусса», которая как-то проделала для Риля схожую работу, превратив оксид тория в металлический торий. Оказалось, процессы восстановления урана и тория очень похожи. Даже оборудование можно было не менять. Очищенный оксид урана помещали в инертную аргоновую атмосферу, нагревали до 1100 °C и восстанавливали с помощью металлического кальция и хлорида кальция. Руководители фирмы были уверены, что получаемый ими уран будет необычайно чист, но в действительности он содержал даже больше примесей, чем исходный оксид. Тем не менее к концу 1940 года «Дегусса» изготовила 280 кг уранового порошка.

В это время лаборанты профессора Вальтера Боте радостно доложили, что эффективным замедлителем может служить не только тяжелая вода, но и графит – материал, чрезвычайно дешевый и имевшийся в изобилии. В качестве критерия была выбрана так называемая «диффузионная длина тепловых нейтронов» – расстояние между той точкой, где нейтрон стал тепловым, и той точкой, где он был поглощен ядром атома окружающего вещества. Понятно, что чем больше такое расстояние, тем лучше для течения цепной реакции. Как показал опыт, ловко поставленный Боте, диффузионная длина тепловых нейтронов в углероде (графит является кристаллической модификацией углерода) составляла 61 сантиметр. Если же очистить графит еще больше, показатель возрастет до 70 сантиметров. Прекрасно! Военные немедленно обратились к фирме «Сименс» с просьбой о поставках чистейшего графита.

В январе 1941 года там же, в Гейдельберге, опыт был повторен. Итог принес разочарование. Хотя образец был изготовлен из чистейшего электрографита фирмы «Сименс», приборы показывали всего 35 сантиметров. Следовательно, графит в замедлители не годится. Мнению Вальтера Боте доверяли, поэтому опыты с графитом прекратились. Только в 1945 году ошибка была обнаружена. Вероятно, причиной неудачи стали примеси азота, попавшего в графит из воздуха.

Отныне работа над немецким урановым проектом резко замедлилась. Большинство историков, изучавших отчеты о немецких ядерных исследованиях, признают ошибку профессора Боте роковой. Кстати, если бы в 1940 году Паулю Хартеку дали провести полноценный опыт с сухим льдом, он измерил бы абсорбцию нейтронов в углероде, и коллеги избежали бы ошибок.

Впрочем, такой же промах допустили и ведущие французские физики Ханс фон Халбан и Лев Коварски, работавшие в Кавендишской лаборатории. Они тоже решили, что графит – плохой замедлитель, и сосредоточили свои усилия на разработке реактора с тяжелой водой. Но когда в 1942 году американским ученым удалось построить и запустить первый в мире урановый реактор, они использовали в качестве замедлителя именно графит.

Итак, немецкие физики, нерадиво поставив важнейший эксперимент, теперь терпеливо дожидались, когда же на далеком норвежском заводе произведут нужное количество тяжелой воды. С инспекцией в Рьюкан направили доктора Карла Вирца. Тот обязался узнать, можно ли увеличить ее выпуск. До того фирма «Норск гидро» обслуживала лишь научные лаборатории, а для их нужд требовались не тонны, а килограммы или даже граммы тяжелой воды. Вирц сообщил, что производство здесь крайне нерентабельно, что на изготовление одного грамма здесь тратят 100 киловатт-часов электроэнергии, то есть 100 рейхсмарок по ценам того времени. Тонны тяжелой воды станут золотыми в буквальном смысле слова. Такая экономика резко расхолаживала даже самых горячих энтузиастов.

Если бы у немецких физиков было достаточно обогащенного урана, то замедлителем в реакторе могла бы стать обыкновенная вода. Но в начале мрачного 1941 года Пауль Хартек признал свое поражение: разделить изотопы урана у него не получилось.

В апреле 1941 года состоялось очередное совещание ведущих ядерных физиков Германии. По итогам Пауль Хартек написал в докладной записке, направленной им в Управление вооружений сухопутных войск:

Перед нами стоят две проблемы.

1. Производство тяжелой воды.

2. Разделение изотопов. …