Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии - Дэвид Ирвинг

К зиме, когда Берлин начал содрогаться под бомбами союзников, здание института в Далеме было странно опустевшим. Гейзенберг не уехал в эвакуацию, поскольку ему был необходим доступ к высоковольтному ускорителю частиц. Кроме того, вместе с профессором Боте он планировал начать новую серию на реакторе, установленном в специально построенном бункере. В Берлине остались и Багге, и Вирц. И все же распыление лабораторий и персонала, наступившая в связи с этим необходимость совершать частые утомительные поездки из одного края Германии в другой, несомненно, самым пагубным образом сказались на германской науке.

Однако были и другие факторы, непреодолимым барьером вставшие перед германским атомным проектом. К числу самых значительных из них относится упрямство и неуступчивость некоторых наиболее именитых немецких ученых. В середине октября это стало явно видно на состоявшейся в Национальном бюро по стандартам в Берлине трехдневной научной конференции под председательством профессора Эсау. Об этом красноречиво свидетельствовал тот факт, что из 44 выступивших на конференции ученых ни один не принадлежал к ближайшему окружению профессора Гейзенберга. При этом все остальные директора Института физики имени кайзера Вильгельма (Ган, Боте и Раевски) выступали с докладами. Доктор Эрих Багге писал по этому поводу:

«Выступал на встрече расширенного состава уранового клуба с сообщением об обогащении легких изотопов серебра методом изотопного шлюза. (В присутствии Эсау, Витцеля, представителя из министерства Шпеера и прочих.) Конференция проходила в Бюро стандартов».

Самыми важными были, пожалуй, первые два из прозвучавших на конференции выступлений: Фюнфер и Боте рассказали о проведенных ими экспериментах с небольшими реакторами, работавшими на тяжелой воде и уране. Ученые пытались изменять расположение уровней топлива и замедлителя относительно друг друга. В свою очередь, выступление профессора Позе и профессора Рексера из бывшей военной группы было посвящено «экспериментам с различным геометрическим расположением оксида урана и парафина».

В результате предыдущих экспериментов учеными было сформулировано «правило большого пальца», согласно которому для реактора является оптимальным примерно одинаковое соотношение урана и тяжелой воды; при этом при заданной толщине урановых пластин один сантиметр оптимальным слоем тяжелой воды между слоями урана должно быть примерно двадцать сантиметров. Последующие эксперименты, проведенные уволенными из военной группы профессорами Позе и Рексером (к сожалению, им пришлось использовать оксид урана и парафин), вновь подняли вопрос о том, действительно ли пластины являются оптимальной формой для применяемого в реакторе урана. В ходе серии малозначительных экспериментов в лаборатории профессора Эсау эти физики доказали, что пластины, вне всякого сомнения, являлись худшим из предполагаемых вариантов: «Кубическая форма более удобна, чем урановые прутья, применение которых, в свою очередь, намного удобнее использования пластин». Такими были их выводы.

Поскольку в случае применения урана в кубиках более сложным считалось решение проблемы отвода тепла из образуемой им сложной решетки, некоторые из ученых высказывались за использование урана в форме прутьев. Однако никто уже больше не высказывался за производство урановых пластин, тем более что их изготовление и обеспечение защиты от коррозии представляло собой значительную техническую проблему. Единственным аргументом в защиту урановых пластин было замечание, сделанное профессором Гейзенбергом в беседе с профессором Гартеком, которое повергло последнего в состояние глубокой озабоченности. Нобелевский лауреат заявил, что он настаивал на продолжении использования в большом реакторе (находящемся в берлинском бункере) урана в пластинах, поскольку применение пластин было более удобным для теоретических выводов, чем сложная кубическая решетка.

В итоге вся программа должна была стоять на месте до тех пор, пока не будут изготовлены необходимые формы и другое литейное оборудование для тяжелых урановых плит. Предполагалось построить новую формовочную печь большой производительности. Кроме того, компания «Auer» и другие лаборатории взялись провести широкий спектр исследований в области антикоррозийного покрытия готовых плит. Лаборатория профессора Эсау разработала технологию покрытия урановых плит слоем алюминия или олова, от которой, впрочем, пришлось отказаться по причине отсутствия урана должной степени очистки. В ноябре компания «Auer» успешно освоила технологию защиты урановых плит фосфатной эмалью, обеспечивавшей защиту от пара даже при температуре 150 градусов и давлении пять атмосфер. В конце 1943 года компания «Auer» начала литье и прокатку урановых плит, необходимых для экспериментов в большом реакторе Гейзенберга в Берлине.

В конце своего выступления на конференции в октябре 1943 года, в котором было доказано превосходство применения урана в кубической форме, Позе и Рексер рекомендовали приступить к масштабному производству кубиков урана. На состоявшейся в ноябре того же года конференции в штаб-квартире компании «Auer» в Берлине Эсау и Дибнер предложили компании начать производство некоторого количества кубиков урана; при этом они требовали, чтобы параллельно фирма «Auer» продолжала выпуск урановых пластин. После этого компания «Auer» создала отдельное литейное производство урана в кубиках для Дибнера и его группы в городе Готтов.

В своем предыдущем эксперименте Дибнер поместил в реактор 108 самодельных кубиков урана, применив в качестве замедлителя тяжелый лед.

Ему удалось избежать использования в качестве дополнительного материала алюминия, участие которого в реакции осложнило бы вычисления. Теперь он запланировал два последующих эксперимента, в ходе одного из которых планировал использовать вдвое больше кубиков урана, чем прежде. На этот раз в качестве замедлителя в реакторе должна была использоваться тяжелая вода; кубики урана должны были подвешиваться в тяжелой воде с помощью специальных тонких нитей, изготовленных из металлических сплавов. Цилиндрическая алюминиевая емкость, в которую предполагалось поместить уран и тяжелую воду, была перевезена в Готтов и закопана в землю на том же месте, где был проведен первый эксперимент. Для экономии твердого парафина Дибнер поставил алюминиевый бак на деревянные шпалы и наполнил его парафином на 160 сантиметров. В нижней части слоя парафина располагалось имевшее форму шара углубление размером 102 сантиметра. Вертикальный цилиндр с твердым парафином был подвешен над углублением со стальной балки. Таким образом, для того, чтобы обеспечить доступ в углубление, было достаточно приподнять этот цилиндр. Именно в этом углублении планировалось построить оба реактора.

Первый реактор «для контроля» решили сделать такого же размера, как и предыдущий, в котором использовался тяжелый лед. Соображения геометрической симметрии на этот раз не позволили использовать 108 кубиков урана, поэтому в реакторе разместили 106 таких кубиков. Они были натянуты на металлических нитях, ведущих от крышки бака с парафином и прикрепленных к металлической балке звеньями по восемь и по девять штук. Каждый кубик был покрыт специальной эмульсией из полистирола, разработанной компанией «Auer». Профессор Хаксель лично испытал эту эмульсию и убедился в том, что ее применение практически сводит к нулю поглощение нейтронов. Кубики не располагались симметрично относительно центра реактора; каждый из них находился на одинаковом расстоянии 14,5 сантиметра от своих двенадцати соседей. Конструкция этой сложной кубической решетки была настолько продуманной, что ее установка заняла всего один день.

«Контрольный» реактор должен был содержать 254 килограмма урана и 4,3 тонны твердого парафина, примененного в качестве защитного отражателя. Сначала в пока еще пустующее углубление был помещен радий-бериллиевый источник нейтронов, который крепился на крае металлического прута с помощью небольшого магнита. После измерения интенсивности испускания нейтронов туда же поместили уран и заполнили яму 610 килограммами тяжелой воды. Затем, после новых измерений, из реакторной шахты с помощью лебедки подняли крышку и извлекли уран. И наконец, провели последние измерения концентрации тяжелой воды, взяв на пробу небольшое количество. Одновременно с этим шла подготовка к следующему эксперименту с использованием большего количества урана. Поскольку основные усилия компания «Auer» сосредоточила на производстве урановых пластин для реактора Гейзенберга, она смогла предоставить в распоряжение Дибнера всего 180 кубиков урана. Однако, ничуть не растерявшись, профессор решил использовать оставшиеся в его распоряжении после предыдущих опытов 240 самодельных кубиков. Эти импровизированные кубики были выполнены из сложенных вместе наподобие бутербродов кусочков пластин урана. Вес таких кубиков был несколько меньшим (2,2 кг) по сравнению с материалом, изготовленным промышленным способом (2,4 кг). Однако это не должно было повлиять на результаты эксперимента.