А-бомба
Шрифт:
В истории немецкого Уранового проекта борьба за тяжелую воду занимает особое место. На последнем этапе она переросла в битву с военными действиями, жертвами, успехами и неудачами, но вначале проходила мирно и даже порой комически, когда на пути осуществления планов вермахта встал сам… вермахт. Для чего же была нужна тяжелая вода и почему немецкие ученые именно с ней связывали свои работы?
Дело в том, что для эффективного расщепления ядра надо замедлить нейтроны. Лучший способ — «поставить» на их пути замедлители нейтронов. Эксперименты показали, что такими свойствами обладают немногие вещества, в частности углероды (графит, парафин) и тяжелый водород (дейтерий), входящий в состав тяжелой воды. Американцы в своих реакторах применяли только графит,
В мировой литературе о немецком Урановом проекте указывается только одна причина отказа немецких ученых от графита — ошибка профессора В. Боте при исследовании свойств электрографита фирмы «Сименс». Первым об этом написал Гейзенберг в послевоенной статье «О работах по техническому использованию энергии атомного ядра в Германии» (1946 г.). Ту же версию повторили и другие авторы, называя ошибку Боте, якобы не сумевшего учесть возможность загрязнения графита водородом или азотом воздуха, «роковой для судеб немецкого атомного проекта». Однако такая версия отказа от графита, может быть и удобная для некоторых руководителей Уранового проекта, не подтверждается фактами, и больше того — противоречит им.
Свойства замедлителей изучались в Германии Гейзенбергом, Дёпелем, Боте, Йенсеном и другими учеными. Исследования проводились вплоть до 1945 г., но больше половины работ было завершено в 1940–1941 гг., а работы Фламмерсфельда и Боте выполнены в первой половине 1940 г. Именно в это время наиболее интенсивно выбирался материал для замедлителей. Боте действительно исследовал свойства электрографита фирмы «Сименс». Ожидалось, что длина пробега нейтрона в графите составит около 70 см, но она оказалась почти в 2 раза меньше. Вот выдержка из одного немецкого отчета (с сохранением принятой в то время терминологии):
Измерения Боте и Йенсена на электрографите плотностью 1,7 дали l==36+-2 см, откуда при ss=4 следует
sa=(7,5+-1)x10– 27 см
С таким сечением захвата машина с углеродом невозможна. Но истинное сечение захвата, вероятно, меньше, поскольку точное исследование использованного электрографита, проведенное позже, обнаружило в нем небольшое содержание бора. Так как углерод более высокой степени чистоты, чем использованный, практически не может быть изготовлен, то, пожалуй, он едва ли сможет приниматься в расчет как замедлитель.
Отсюда видно, что графит, исследованный Боте, не был «чистейшим», а был загрязнен, и не азотом или водородом, а бором, и ученые об этом знали; они браковали не графит вообще, а только графит, загрязненный бором.
Таким образом, тезис об «ошибке Боте» неверен по той простой причине, что Боте не сделал никакой ошибки. Его заключение справедливо и сегодня, ибо, как известно, даже самое малое содержание бора в графите мешает ядерным цепным реакциям.
Указанное выше сечение захвата нейтронов в электрографите фирмы «Сименс» было установлено Боте в марте — апреле 1940 г. Немецкие ученые в то время очень надеялись на использование графита и, чтобы не впасть в ошибку, приняли меры к перепроверке опыта. Эту работу провел профессор Физического института Гиссенского университета доктор В. Ханле. Он разработал новую методику определения бора в угле, провел дополнительные измерения, проверил результаты опыта Боте и более ранних аналогичных работ Гейзенберга и Гольдшмидта и пришел к выводу, что имеющийся в Германии углерод чрезмерно загрязнен бором. Насколько обстоятельно проводилось это исследование, можно увидеть из простого перечисления исследованных веществ: каменный уголь, уголь букового дерева, электроды дуговых ламп, уголь из крупнокристаллического, пищевого и виноградного сахара, уголь
Результаты опытов Боте и Ханле были изложены ими в апреле и июне 1940 г. в соответствующих отчетах.
Ни Боте, ни другие ученые не скрывали своего заключения. Отчеты посылались в Управление армейского вооружения и министерство вооружения и боеприпасов, т. е. были известны военным руководителям и заказчикам Уранового проекта, которые имели полную возможность проверить, действительно ли промышленность не может выпускать более чистый графит, провести дополнительные замеры, дать в конце концов поручение на разработку новых методов очистки графита, т. е. организовать и провести целеустремленный отбор наиболее оптимальных вариантов. Но ничего подобного сделано не было.
Таким образом, графит как замедлитель не был использован в немецком Урановом проекте не из-за ошибки Боте и не из-за «общего состояния дел в немецкой науке», как пишет Д. Ирвинг, а вследствие несостоятельности военных властей как руководителей сложного комплекса ядерных исследований. Непосредственную ответственность за выполнение работ по Урановому проекту в то время несло Управление армейского вооружения, в котором группу ядерной физики возглавлял доктор К. Дибнер. Однако он в своих воспоминаниях совершенно не касается исследований графита.
Но, так или иначе, графит в качестве замедлителя немецкими учеными не применялся, и всю ставку они делали на тяжелую воду. За нее началась длительная борьба, на первом этапе которой немецкие ученые в союзе с крупнейшими промышленниками были вынуждены выступить против неповоротливости… собственного вермахта.
Для проверки свойств тяжелой воды как замедлителя Управление армейского вооружения осенью 1939 г. поручило концерну «ИГ Фарбениндустри» приобрести 25 кг тяжелой воды (D2O). Заказ поступил в фирму «Норск-Гидро» уже после того, как она продала французам 180 кг тяжелой воды. Несмотря на это, фирма приняла немецкий заказ и выполнила его даже с некоторым превышением: «ИГ Фарбениндустри» в первой половине 1940 г., т. е. еще до оккупации Норвегии, получила 27 кг тяжелой воды.
После захвата Норвегии в мае 1940 г. в военно-хозяйственный штаб Норвегии была направлена телеграмма с требованием расширить производство тяжелой воды, но, как выяснилось впоследствии, в штабе подумали, что речь идет о каких-то высокомолекулярных соединениях углеводорода, и не приняли мер к увеличению ее выпуска. В первой половине мая по поручению главного командования армии в Норвегию выезжал директор немецкого азотного синдиката доктор Остер, который наряду с другими вопросами обсуждал также вопрос о поставке тяжелой воды (фирма «Норск-Гидро» была крупным производителем азота).
Остеру сообщили, что «Норск-Гидро» в состоянии ежемесячно производить только 10 кг тяжелой воды, но установка легко может быть перестроена на получение 45 кг в месяц. Затраты на расширение были бы невелики (около 20 тыс. крон), срок строительства — два месяца. По мнению Остера, имелась возможность повышения производства тяжелой воды до 196 кг в месяц, но при этом резко усложнилось бы техническое решение.
Остер высказал свои соображения о характере будущих взаимоотношений с фирмой «Норск-Гидро». По его мнению, норвежская промышленность по возможности должна была остаться независимой, поскольку ее отношение к немецкому хозяйству и к немецким службам лояльно. В связи с этим Остер счел наиболее целесообразным поддерживать связь с фирмой «Норск-Гидро» по частнохозяйственному пути и предложил свои услуги. Возможность связи с «Норск-Гидро» через главное командование армии или непосредственно через Управление армейского вооружения Остер считал нецелесообразной, так как это можно было истолковать как нажим на фирму, что было бы излишним. На будущее он рекомендовал приобрести у «Норск-Гидро» лицензию на производство тяжелой воды для изготовления ее в Германии. Было решено, что Остер во время своей очередной поездки в Норвегию в ближайшую неделю проведет дополнительные переговоры с «Норск-Гидро».