Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы

В середине сентября 1939 года были определены ключевые исполнители «Уранового проекта», которыми стали: Физический институт Общества кайзера Вильгельма в Берлине, Институт физической химии Гамбургского университета, Берлинский физический институт Высшей технической школы, Физический институт Института медицинских исследований в Гейдельберге и Физико-химический институт Лейпцигского университета. Вскоре число институтов, занятых только на основных направлениях ядерных исследований, превысило два десятка, а общим научным центром, координирующим выполнение «Уранового проекта», был назначен Физический институт Общества кайзера Вильгельма, который перешел в подчинение военного министерства.

В конечном итоге планировалось перевести в Берлин всех ученых, работающих над «Урановым проектом», однако эта в общем-то здравая идея так и не была реализована по нескольким причинам, не последней в списке которых был распад сложившихся коллективов и научных школ.

Во второй половине сентября 1939 года в Управлении армейского вооружения состоялось первое рабочее совещание объединенного «Уранового проекта» с участием высших военных чинов и практически всех ведущих немецких физиков, занимавшихся ядерными исследованиями. Основная тема оживленных дискуссий касалась возможных вариантов выполнения конструкций урановых котлов и режимов их функционирования. При этом предлагались два способа извлечения энергии из урана – либо путем взрывной неконтролируемой цепной реакции, либо с помощью управляемого процесса в урановом котле-реакторе. Главным затруднением для контроля процесса за ядерным делением было дозированное присутствие вещества-замедлителя, которое бы эффективно тормозило быстрые нейтроны в цепной реакции расщепления ядра, но в то же время не поглощало их.

Другой проблемой была наработка довольно редкого изотопа урана-235, поскольку именно при его обстреле нейтронами начиналась цепная реакция деления ядер урана, заканчивающаяся ядерным взрывом. Несмотря на все эти трудности, в резолюции совещания присутствовал весьма сжатый годичный срок выполнения основных целей «Уранового проекта», установленный Управлением вооружения вермахта, причем было принято решение повысить уровень секретности работ.

На следующее совещание, состоявшееся через полгода, по предложению Багге Дибнер пригласил ведущего теоретика Германии Гейзенберга и его коллегу Карла Фридриха фон Вейцзеккера. Основным докладом был отчет об использовании тяжелой воды «во избежание резонансного поглощения в уране-238», в котором было наглядно показано, что тяжелая вода очень эффективно замедляет нейтроны, причем в реакторе урановое топливо и тяжелую воду следует размещать отдельными слоями. Были также доложены решения для выделения легкого изотопа урана-235 и методы определения «эффективных поперечных сечений рассеяния» атомных ядер различных веществ-замедлителей, что в сущности означало оценку вероятности захвата нейтронов атомными ядрами этих материалов. В заключение были рассмотрены новые модели урановых котлов, работающих на медленных нейтронах.

В декабре 1939 года Гейзенберг подготовил обширный обзор «Возможность технического получения энергии при расщеплении урана», где предложил две схемы урановых котлов. В первом реакторе уран и тяжелая вода-замедлитель смешивались в сферическом котле радиусом около 60 сантиметров, охлаждаемом обычной водой, которая и играла роль рабочего тела установки, содержащей около тонны тяжелой воды и 1200 килограмм урана. В другом варианте уран и тяжелая вода не смешивались, а располагались слоями площадью около одного квадратного метра и толщиной в несколько сантиметров, причем после трех слоев урана и тяжелой воды предполагалось разместить дециметровую прослойку чистого углерода, еще один слой которого должен был составлять внешнюю оболочку уранового котла.

В начале января 1940 года Физический институт Общества кайзера Вильгельма был окончательно передан Управлению вооружения вермахта, что самым решительным образом отразилось на судьбе директора института, нидерландского физика-экспериментатора Петера Дебая. Этого выдающегося ученого даже не спасло от увольнения Нобелевское лауреатство, поскольку иностранный подданный никак не мог участвовать в секретных германских проектах. После того как Дебая поставили перед выбором – принятие немецкого гражданства либо увольнение, он эмигрировал в Америку, а «Урановый проект» потерял еще одного ценного сотрудника. На освободившуюся должность был назначен временным «уполномоченным руководителем», поскольку Дебай официально так и не подал в отставку, Дибнер. Считается, что именно с этого момента началась конкуренция, перешедшая в открытое противостояние между научными коллективами, руководимыми Дибнером и Гейзенбергом, которое и замедлило работу над выполнением «Уранового проекта».