Kolmannen valtakunnan uraaniprojektin historia, sellaisena kuin se yleensä esitetään, muistuttaa minua henkilökohtaisesti suuresti kirjasta, jossa on repeytyneitä sivuja. Kaikki tämä näkyy jatkuvien epäonnistumisten ja epäonnistumisten historiana, ohjelmana, jolla on epäselviä tavoitteita ja arvokkaiden resurssien tuhlausta. Itse asiassa Saksan atomiohjelmasta on rakennettu eräänlainen kertomus, joka on epälooginen ja jossa on merkittäviä epäjohdonmukaisuuksia, mutta jota pakotetaan ankarasti.
Jotkut tiedot, jotka onnistuimme löytämään julkaisuista, mukaan lukien verrattain tuoreet tutkimukset Saksan sotilaallisen ja teknisen kehityksen historiasta, antavat meille mahdollisuuden tarkastella Saksan uraanihanketta aivan eri tavalla. Natsit olivat ensisijaisesti kiinnostuneita kompaktista voimareaktorista ja ydinaseista.
Tehoreaktori
Günther Nagelin laaja ja saksankielinen teos "Wissenschaft für den Krieg", yli tuhat sivua, jotka perustuvat runsaaseen arkistomateriaaliin, tarjoaa erittäin mielenkiintoista tietoa siitä, miten kolmannen valtakunnan fyysikot kuvittelivat atomienergian käyttöä. Kirja käsittelee pääasiassa maa -aseistusosaston tutkimusosaston salaista työtä, jossa tehtiin myös ydinfysiikkaa.
Vuodesta 1937 lähtien tällä osastolla Kurt Diebner on tehnyt tutkimusta räjähteiden räjähdyksen aloittamisesta säteilyllä. Jo ennen ensimmäistä keinotekoista uraanin halkeamista tammikuussa 1939 saksalaiset yrittivät soveltaa ydinfysiikkaa sotilasasioihin. Maavoimien osasto kiinnostui välittömästi uraanin halkeamisreaktiosta, joka käynnisti saksalaisen uraaniprojektin ja asetti ensinnäkin tutkijoiden tehtävän määritellä atomienergian käyttöalueet. Määräyksen antoi Karl Becker, maaseudun osaston johtaja, keisarillisen tutkimusneuvoston puheenjohtaja ja tykistön kenraali. Ohjeen täytti teoreettinen fyysikko Siegfried Flyugge, joka teki heinäkuussa 1939 raportin atomienergian käytöstä, kiinnitti huomiota halkeamiskelpoisen atomin ytimen valtavaan energiapotentiaaliin ja jopa piirsi luonnoksen "uraanikoneesta". on reaktori.
"Uraanikoneen" rakentaminen muodosti perustan Kolmannen valtakunnan uraaniprojektille. Uraanikone oli voimareaktorin prototyyppi, ei tuotantoreaktori. Yleensä tämä seikka joko jätetään huomiotta Saksan ydinohjelmaa koskevan kertomuksen puitteissa, jonka ovat luoneet pääasiassa amerikkalaiset, tai se aliarvioidaan karkeasti. Samaan aikaan energiakysymys Saksalle oli tärkein kysymys akuutin öljypulan, moottoripolttoaineen hiilestä valmistamisen tarpeen ja kivihiilen louhinnan, kuljetuksen ja käytön vuoksi. Siksi ensimmäinen vilkaisu ajatuksesta uudesta energialähteestä inspiroi heitä erittäin paljon. Gunther Nagel kirjoittaa, että sen piti käyttää "uraanikoneita" kiinteänä energianlähteenä teollisuudessa ja armeijassa asentaakseen sen suuriin sota- ja sukellusveneisiin. Jälkimmäisellä, kuten voidaan nähdä Atlantin taistelun eepoksesta, oli suuri merkitys. Sukellusvenereaktori muutti veneen sukelluksesta todella vedenalaiseksi ja teki siitä paljon vähemmän alttiita vastustajien sukellusveneiden vastaisille voimille. Ydinveneen ei tarvinnut nousta pinnalle akkujen lataamiseksi, eikä sen toiminta -alaa rajoittanut polttoaineen saanti. Jopa yksi ydinreaktorivene olisi erittäin arvokas.
Mutta saksalaisten suunnittelijoiden kiinnostus ydinreaktoriin ei rajoittunut tähän. Luettelo koneista, joihin he ajattelivat asentaa reaktorin, sisälsi esimerkiksi säiliöitä. Kesäkuussa 1942 Hitler ja valtakunnan aseistusministeri Albert Speer keskustelivat hankkeesta "suuresta taisteluajoneuvosta", joka painaa noin 1000 tonnia. Ilmeisesti reaktori oli tarkoitettu nimenomaan tällaiseen säiliöön.
Myös rakettitieteilijät kiinnostuivat ydinreaktorista. Elokuussa 1941 Peenemünden tutkimuskeskus pyysi mahdollisuutta käyttää "uraanikoneita" rakettimoottorina. Tohtori Karl Friedrich von Weizsacker vastasi, että se on mahdollista, mutta hänellä on teknisiä vaikeuksia. Reaktiivinen työntövoima voidaan luoda käyttämällä atomiytimen hajoamistuotteita tai jotakin reaktorin lämmöllä kuumennettua ainetta.
Voima -ydinreaktorin kysyntä oli siis riittävän merkittävä, jotta tutkimuslaitokset, ryhmät ja organisaatiot voisivat aloittaa työnsä tähän suuntaan. Jo vuoden 1940 alussa ydinreaktorin rakentaminen alkoi kolmessa hankkeessa: Werner Heisenberg Kaiser Wilhelm -instituutissa Leipzigissä, Kurt Diebner Berliinin lähellä sijaitsevassa maa -aseistusosastossa ja Paul Harteck Hampurin yliopistossa. Näiden hankkeiden oli jaettava käytettävissä olevat uraanidioksidin ja raskaan veden tarjonta keskenään.
Käytettävissä olevien tietojen perusteella Heisenberg pystyi koottamaan ja käynnistämään ensimmäisen esittelyreaktorin toukokuun lopussa 1942. 750 kg uraanimetallijauhetta ja 140 kg raskasta vettä laitettiin kahden tiukasti ruuvatun alumiinipallon sisään, toisin sanoen alumiinipallon sisään, joka asetettiin astiaan, jossa oli vettä. Kokeilu sujui aluksi hyvin, neutronien ylimäärä havaittiin. Mutta 23. kesäkuuta 1942 pallo alkoi ylikuumentua, astian vesi alkoi kiehua. Yritys avata ilmapallo ei onnistunut, ja lopulta ilmapallo räjähti ja sirotti huoneeseen uraanijauhetta, joka syttyi välittömästi tuleen. Palo saatiin sammutettua suurella vaivalla. Vuoden 1944 lopussa Heisenberg rakensi vielä suuremman reaktorin Berliiniin (1,25 tonnia uraania ja 1,5 tonnia raskasta vettä), ja tammi-helmikuussa 1945 hän rakensi samanlaisen reaktorin Haigerlochin kellariin. Heisenberg onnistui saamaan kunnollisen neutronisaannon, mutta hän ei saavuttanut hallittua ketjureaktiota.
Diebner kokeili sekä uraanidioksidia että uraanimetallia ja rakensi neljä reaktoria peräkkäin vuodesta 1942 vuoteen 1944 Gottowiin (länteen Kummersdorfin testipaikasta, Berliinin eteläpuolella). Ensimmäinen reaktori, Gottow-I, sisälsi 25 tonnia uraanioksidia 6800 kuutiossa ja 4 tonnia parafiinia moderaattorina. G-II vuonna 1943 oli jo metallisella uraanilla (232 kg uraania ja 189 litraa raskasta vettä; uraani muodosti kaksi palloa, joiden sisällä oli raskasta vettä, ja koko laite asetettiin kevyen veden astiaan).
Myöhemmin rakennetun G-III: n tunnusomaista oli kompakti ydinkoko (250 x 230 cm) ja korkea neutronisaanto; sen muutos vuoden 1944 alussa sisälsi 564 uraania ja 600 litraa raskasta vettä. Diebner kehitti johdonmukaisesti reaktorin suunnittelun lähestyen vähitellen ketjureaktiota. Lopulta hän onnistui, vaikkakin runsaalla määrällä. Reaktori G-IV kärsi katastrofista marraskuussa 1944: kattila räjähti, uraani sulasi osittain ja työntekijät säteilytettiin voimakkaasti.
Tunnetuista tiedoista käy selväksi, että saksalaiset fyysikot yrittivät luoda paineistettua vesimoderoitua voimareaktoria, jossa metallinen uraani ja raskas vesi aktiivinen vyöhyke lämmittäisi sitä ympäröivää kevyttä vettä ja sitten se voitaisiin syöttää höyryyn generaattoriin tai suoraan turbiiniin.
He yrittivät heti luoda kompaktin reaktorin, joka soveltuu asennettavaksi aluksiin ja sukellusveneisiin, minkä vuoksi he valitsivat uraanimetallia ja raskasta vettä. He eivät ilmeisesti rakentaneet grafiittireaktoria. Eikä ollenkaan Walter Boten virheen takia tai siksi, että Saksa ei pystynyt tuottamaan erittäin puhdasta grafiittia. Todennäköisesti grafiittireaktori, jonka luominen olisi ollut teknisesti helpompaa, osoittautui liian suureksi ja raskaaksi käytettäväksi laivan voimalaitoksena. Grafiittireaktorin luopuminen oli mielestäni tietoinen päätös.
Uraanin rikastustoimet liittyivät myös todennäköisimmin yrityksiin luoda kompakti voimareaktori. Ensimmäisen laitteen isotooppien erottamiseksi loi Klaus Klusius vuonna 1938, mutta hänen "jakoputki" ei sopinut teolliseen muotoiluun. Saksassa on kehitetty useita isotooppien erottamismenetelmiä. Ainakin yksi niistä on saavuttanut teollisen mittakaavan. Vuoden 1941 lopussa tohtori Hans Martin lanseerasi ensimmäisen prototyypin isotooppien erotus sentrifugista, ja tämän pohjalta Kieliin alkoi rakentaa uraanin rikastuslaitos. Sen historia, kuten Nagel esitteli, on melko lyhyt. Se pommitettiin, sitten laitteet siirrettiin Freiburgiin, missä teollisuuslaitos rakennettiin maanalaiseen suojaan. Nagel kirjoittaa, että menestystä ei ollut ja tehdas ei toiminut. Todennäköisesti tämä ei ole täysin totta, ja on todennäköistä, että osa rikastetusta uraanista tuotettiin.
Rikastettu uraani ydinpolttoaineena antoi saksalaisille fyysikoille mahdollisuuden ratkaista sekä ketjureaktion saavuttamisen että kompaktin ja tehokkaan kevytvesireaktorin suunnittelun ongelmat. Raskas vesi oli edelleen liian kallista Saksalle. Vuosina 1943-1944 Norjan raskaan veden tuotantolaitoksen tuhoamisen jälkeen Leunawerken tehtaalla toimi laitos, mutta tonnin raskasta vettä tarvittiin 100 000 tonnin hiilen kulutukseen tarvittavan sähkön tuottamiseksi. Raskasvesireaktoria voitaisiin siksi käyttää rajoitetussa mittakaavassa. Saksalaiset eivät kuitenkaan ilmeisesti tuottaneet rikastettua uraania reaktorin näytteille.
Yritykset luoda ydinaseita
Kysymys siitä, miksi saksalaiset eivät luoneet ja käyttäneet ydinaseita, ovat edelleen kiivaita keskusteluja, mutta mielestäni nämä keskustelut vahvistivat Saksan uraanihankkeen epäonnistumisista kertovan kertomuksen vaikutusta enemmän kuin vastasivat tähän kysymykseen.
Käytettävissä olevien tietojen perusteella natsit olivat hyvin vähän kiinnostuneita uraani- tai plutonium -ydinpommista eivätkä varsinkaan yrittäneet luoda tuotantoreaktoria plutoniumin tuottamiseksi. Mutta miksi?
Ensinnäkin Saksan armeijan oppi jätti vähän tilaa ydinaseille. Saksalaiset eivät pyrkineet tuhoamaan vaan valloittamaan alueita, kaupunkeja, sotilas- ja teollisuuslaitoksia. Toiseksi, vuoden 1941 jälkipuoliskolla ja vuonna 1942, kun atomiprojektit siirtyivät aktiivisen toteuttamisen vaiheeseen, saksalaiset uskoivat voittavansa pian sodan Neuvostoliitossa ja varmistavansa valta -aseman mantereella. Tällä hetkellä luotiin jopa lukuisia hankkeita, jotka oli tarkoitus toteuttaa sodan päätyttyä. Tällaisilla tunteilla he eivät tarvinneet ydinpommia tai tarkemmin sanottuna he eivät pitäneet sitä tarpeellisena; mutta vene tai laivareaktori tarvittiin tulevia taisteluja varten meressä. Kolmanneksi, kun sota alkoi kallistua Saksan tappion suuntaan ja ydinaseet tulivat tarpeellisiksi, Saksa otti erityisen tien.
Erich Schumann, maavoimien osaston tutkimusosaston päällikkö, esitti ajatuksen siitä, että on mahdollista yrittää käyttää kevyitä elementtejä, kuten litiumia, ydinreaktioon ja sytyttää se ilman ydinvarausta. Lokakuussa 1943 Schumann aloitti aktiivisen tutkimuksen tähän suuntaan, ja hänen alaisensa fyysikot yrittivät luoda olosuhteita lämpöydinräjähdykselle tykin tyyppisessä laitteessa, jossa kaksi muotoista varausta ammuttiin toisiaan kohti tynnyrissä törmäyksessä ja korkea lämpötila ja paine. Nagelin mukaan tulokset olivat vaikuttavia, mutta eivät riittäviä lämpöydinreaktion käynnistämiseen. Haluttujen tulosten saavuttamiseksi keskusteltiin myös tuhoamismenetelmästä. Työ tähän suuntaan lopetettiin vuoden 1945 alussa.
Se voi tuntua melko oudolta ratkaisulta, mutta sillä oli tietty logiikka. Saksa voisi rikastuttaa uraania teknisesti aseiden laatuun. Kuitenkin uraanipommi vaati sitten liikaa uraania - 60 kg: n erittäin rikastetun uraanin saamiseksi atomipommille tarvittiin 10,6--13,1 tonnia luonnonuraania.
Samaan aikaan uraani imeytyi aktiivisesti reaktorikokeilla, joita pidettiin ensisijaisina ja tärkeämpinä kuin ydinaseita. Lisäksi ilmeisesti uraanimetallia Saksassa käytettiin volframin korvikkeena panssarilävistyskuorien ytimissä. Hitlerin ja Reichin aseistusministerin ja ammusten Albert Speerin välisistä kokouksista julkaistussa pöytäkirjassa on viitteitä siitä, että Hitler määräsi elokuun alussa 1943 tehostamaan välittömästi uraanin käsittelyä ytimien valmistamiseksi. Samaan aikaan tutkittiin mahdollisuutta korvata volframi metallisella uraanilla, joka päättyi maaliskuussa 1944. Samassa pöytäkirjassa mainitaan, että vuonna 1942 Saksassa oli 5600 kg uraania, ilmeisesti tämä tarkoittaa uraanimetallia tai metallia. Oliko se totta vai ei, jäi epäselväksi. Mutta jos ainakin osittain panssaria lävistäviä kuoria valmistettiin uraanisydämillä, niin tällaisen tuotannon oli myös kulutettava tonnia ja tonnia uraanimetallia.
Tätä sovellusta osoittaa myös utelias tosiasia, että Degussa AG aloitti uraanin tuotannon sodan alussa ennen reaktorikokeiden käyttöönottoa. Uraanioksidia tuotettiin Oranienbaumin tehtaalla (se pommitettiin sodan lopussa, ja nyt se on radioaktiivinen saastumisalue), ja uraanimetallia tuotettiin Frankfurt am Mainin tehtaalla. Yhtiö tuotti yhteensä 14 tonnia uraanimetallia jauheena, levyinä ja kuutioina. Jos vapautui paljon enemmän kuin kokeellisissa reaktoreissa, mikä antaa meille mahdollisuuden sanoa, että uraanimetallilla oli myös muita sotilaallisia sovelluksia.
Joten näiden olosuhteiden valossa Schumannin halu saada aikaan ydinvoimainen sytytys lämpöydinreaktiossa on täysin ymmärrettävää. Ensinnäkin käytettävissä oleva uraani ei riittäisi uraanipommille. Toiseksi reaktorit tarvitsivat myös uraania muihin sotilaallisiin tarpeisiin.
Miksi saksalaisilla ei ollut uraanihanketta? Koska he tuskin saavuttivat atomin halkeamisen, he asettivat itselleen erittäin kunnianhimoisen tavoitteen luoda pienikokoinen voimalaitos, joka soveltuu liikkuvalle voimalaitokselle. Niin lyhyessä ajassa ja sotilaallisissa olosuhteissa tämä tehtävä oli heille tuskin teknisesti ratkaistavissa.
