Lịch sử của dự án uranium của Đệ tam Đế chế, như nó thường được trình bày, cá nhân tôi nhắc nhở tôi rất nhiều về một cuốn sách với những trang rách nát. Tất cả nó hiện lên như một lịch sử của những thất bại và thất bại liên tục, một chương trình với những mục tiêu không rõ ràng và sự lãng phí các nguồn lực quý giá. Trên thực tế, một kiểu tường thuật về chương trình nguyên tử của Đức đã được xây dựng, phi logic, trong đó có những điểm mâu thuẫn đáng kể, nhưng đang được áp đặt một cách gay gắt.
Tuy nhiên, một số thông tin mà chúng tôi tìm được trong các ấn phẩm, bao gồm các nghiên cứu tương đối gần đây về lịch sử phát triển quân sự-kỹ thuật của Đức, cho phép chúng tôi nhìn dự án uranium của Đức theo một cách hoàn toàn khác. Đức Quốc xã chủ yếu quan tâm đến một lò phản ứng năng lượng nhỏ gọn và vũ khí nhiệt hạch.
Lò phản ứng công suất
Tác phẩm rộng lớn và mang âm hưởng Đức của Günther Nagel "Wissenschaft für den Krieg", hơn một nghìn trang dựa trên tài liệu lưu trữ phong phú, cung cấp thông tin rất thú vị về cách các nhà vật lý của Đệ tam Đế chế hình dung về việc sử dụng năng lượng nguyên tử. Cuốn sách chủ yếu đề cập đến công việc bí mật của bộ phận nghiên cứu thuộc Cục Trang bị trên đất liền, trong đó công việc cũng được thực hiện về vật lý hạt nhân.
Từ năm 1937, tại bộ phận này, Kurt Diebner đã tiến hành nghiên cứu trong lĩnh vực bắt đầu kích nổ chất nổ bằng phương pháp phóng xạ. Ngay cả trước khi quá trình phân hạch nhân tạo đầu tiên của uranium được thực hiện vào tháng 1 năm 1939, người Đức đã cố gắng áp dụng vật lý hạt nhân vào các vấn đề quân sự. Bộ Trang bị trên bộ ngay lập tức quan tâm đến phản ứng phân hạch uranium, khởi động dự án uranium của Đức và trước hết, đặt ra nhiệm vụ cho các nhà khoa học là xác định các lĩnh vực ứng dụng của năng lượng nguyên tử. Mệnh lệnh được đưa ra bởi Karl Becker, người đứng đầu Cục Trang bị trên bộ, Chủ tịch Hội đồng Nghiên cứu Đế quốc và Tổng bộ Pháo binh. Hướng dẫn đã được thực hiện bởi nhà vật lý lý thuyết Siegfried Flyugge, người vào tháng 7 năm 1939 đã thực hiện một báo cáo về việc sử dụng năng lượng nguyên tử, đã thu hút sự chú ý đến tiềm năng năng lượng khổng lồ của hạt nhân nguyên tử có thể phân hạch và thậm chí còn vẽ ra một bản phác thảo của một "cỗ máy uranium", rằng là, một lò phản ứng.
Việc chế tạo "cỗ máy uranium" đã hình thành nên cơ sở cho dự án uranium của Đệ tam Đế chế. Máy Uranium là một nguyên mẫu của một lò phản ứng năng lượng, không phải là một lò phản ứng sản xuất. Thông thường, tình huống này hoặc bị bỏ qua trong khuôn khổ câu chuyện về chương trình hạt nhân của Đức, chủ yếu do người Mỹ tạo ra, hoặc nó bị đánh giá quá thấp. Trong khi đó, vấn đề năng lượng đối với Đức là vấn đề quan trọng nhất do tình trạng thiếu dầu trầm trọng, nhu cầu sản xuất nhiên liệu động cơ từ than và những khó khăn đáng kể trong khai thác, vận chuyển và sử dụng than. Vì vậy, ngay cái nhìn đầu tiên về ý tưởng về một nguồn năng lượng mới đã truyền cảm hứng cho họ rất nhiều. Gunther Nagel viết rằng người ta đã sử dụng "cỗ máy uranium" như một nguồn năng lượng tĩnh trong công nghiệp và trong quân đội, để lắp đặt nó trên các tàu chiến và tàu ngầm lớn. Điều thứ hai, như có thể thấy từ sử thi Trận chiến Đại Tây Dương, có tầm quan trọng rất lớn. Lò phản ứng của tàu ngầm đã biến con thuyền từ lặn thành một chiếc dưới nước thực sự và khiến nó ít bị tổn thương hơn nhiều trước lực lượng chống tàu ngầm của đối thủ. Con thuyền hạt nhân không cần phải nổi lên mặt nước để sạc pin và phạm vi hoạt động của nó không bị giới hạn bởi nguồn cung cấp nhiên liệu. Ngay cả một chiếc thuyền lò phản ứng hạt nhân cũng rất có giá trị.
Nhưng sự quan tâm của các nhà thiết kế Đức đối với lò phản ứng hạt nhân không chỉ giới hạn ở điều này. Danh sách các máy mà họ nghĩ sẽ lắp đặt lò phản ứng, chẳng hạn như xe tăng. Vào tháng 6 năm 1942, Hitler và Bộ trưởng Bộ Vũ trang Albert Speer đã thảo luận về một dự án cho một "phương tiện chiến đấu lớn" nặng khoảng 1.000 tấn. Rõ ràng, lò phản ứng được thiết kế đặc biệt cho loại xe tăng này.
Ngoài ra, các nhà khoa học tên lửa cũng quan tâm đến lò phản ứng hạt nhân. Vào tháng 8 năm 1941, Trung tâm Nghiên cứu Peenemünde đã yêu cầu khả năng sử dụng "cỗ máy uranium" làm động cơ tên lửa. Tiến sĩ Karl Friedrich von Weizsacker trả lời rằng có thể, nhưng phải đối mặt với những khó khăn về kỹ thuật. Lực đẩy phản ứng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các sản phẩm phân rã của hạt nhân nguyên tử hoặc sử dụng một số chất được đốt nóng bằng nhiệt của lò phản ứng.
Vì vậy, nhu cầu về một lò phản ứng hạt nhân năng lượng là đủ lớn để các viện nghiên cứu, các nhóm và tổ chức bắt đầu công việc theo hướng này. Ngay từ đầu năm 1940, ba dự án đã bắt đầu xây dựng một lò phản ứng hạt nhân: Werner Heisenberg tại Viện Kaiser Wilhelm ở Leipzig, Kurt Diebner tại Sở Trang bị trên đất liền gần Berlin và Paul Harteck tại Đại học Hamburg. Các dự án này đã phải phân chia nguồn cung cấp uranium dioxide và nước nặng sẵn có cho nhau.
Đánh giá dựa trên các dữ liệu có sẵn, Heisenberg đã có thể lắp ráp và khởi động lò phản ứng trình diễn đầu tiên vào cuối tháng 5 năm 1942. 750 kg bột kim loại uranium cùng với 140 kg nước nặng được đặt bên trong hai bán cầu bằng nhôm được vặn chặt, nghĩa là bên trong một quả cầu nhôm, được đặt trong một thùng chứa nước. Lúc đầu, thí nghiệm diễn ra tốt đẹp, người ta ghi nhận có sự dư thừa của neutron. Nhưng đến ngày 23 tháng 6 năm 1942, quả cầu bắt đầu quá nóng, nước trong bình bắt đầu sôi. Nỗ lực mở quả bóng bay không thành công, cuối cùng quả bóng bay phát nổ, làm vương vãi bột uranium trong phòng, ngay lập tức bốc cháy. Đám cháy được dập tắt rất khó khăn. Vào cuối năm 1944, Heisenberg đã xây dựng một lò phản ứng thậm chí còn lớn hơn ở Berlin (1,25 tấn uranium và 1,5 tấn nước nặng), và vào tháng 1 đến tháng 2 năm 1945, ông đã xây dựng một lò phản ứng tương tự trong tầng hầm ở Haigerloch. Heisenberg đã cố gắng thu được một sản lượng neutron khá, nhưng ông đã không đạt được phản ứng dây chuyền có kiểm soát.
Diebner đã thử nghiệm với cả uranium dioxide và kim loại uranium, xây dựng liên tiếp 4 lò phản ứng từ năm 1942 đến cuối năm 1944 tại Gottow (phía tây bãi thử Kummersdorf, phía nam Berlin). Lò phản ứng đầu tiên, Gottow-I, chứa 25 tấn uranium oxide trong 6800 khối và 4 tấn parafin làm chất điều chế. G-II năm 1943 đã có trên uranium kim loại (232 kg uranium và 189 lít nước nặng; uranium tạo thành hai quả cầu, bên trong chứa nước nặng và toàn bộ thiết bị được đặt trong một thùng chứa nước nhẹ).
G-III, được chế tạo sau này, được phân biệt bởi kích thước lõi nhỏ gọn (250 x 230 cm) và năng suất neutron cao; lần sửa đổi của nó vào đầu năm 1944 chứa 564 uranium và 600 lít nước nặng. Diebner liên tục đưa ra thiết kế của lò phản ứng, dần dần tiến tới phản ứng dây chuyền. Cuối cùng, anh ấy đã thành công, mặc dù với số tiền dư thừa. Lò phản ứng G-IV vào tháng 11 năm 1944 gặp phải một thảm họa: nổ lò hơi, uranium nóng chảy một phần và nhân viên bị chiếu xạ nhiều.
Từ những dữ liệu đã biết, rõ ràng là các nhà vật lý người Đức đã cố gắng tạo ra một lò phản ứng công suất điều tiết bằng nước có áp suất trong đó một vùng hoạt động của uranium kim loại và nước nặng sẽ làm nóng nước nhẹ xung quanh nó, và sau đó nó có thể được cung cấp thành hơi nước. máy phát điện hoặc trực tiếp đến tuabin.
Họ ngay lập tức cố gắng tạo ra một lò phản ứng nhỏ gọn phù hợp để lắp đặt trên tàu thủy và tàu ngầm, đó là lý do tại sao họ chọn kim loại uranium và nước nặng. Họ dường như không xây dựng một lò phản ứng than chì. Và hoàn toàn không phải do sai lầm của Walter Bothe hay do nước Đức không thể sản xuất than chì có độ tinh khiết cao. Rất có thể, lò phản ứng graphite, lẽ ra về mặt kỹ thuật dễ tạo ra hơn, hóa ra lại quá lớn và nặng để được sử dụng làm nhà máy điện trên tàu. Theo tôi, việc từ bỏ lò phản ứng than chì là một quyết định có chủ ý.
Các hoạt động làm giàu uranium rất có thể liên quan đến nỗ lực tạo ra một lò phản ứng năng lượng nhỏ gọn. Thiết bị đầu tiên để tách các đồng vị được tạo ra vào năm 1938 bởi Klaus Klusius, nhưng "ống phân chia" của ông không phù hợp như một thiết kế công nghiệp. Một số phương pháp tách đồng vị đã được phát triển ở Đức. Ít nhất một trong số họ đã đạt đến quy mô công nghiệp. Cuối năm 1941, Tiến sĩ Hans Martin cho ra đời nguyên mẫu đầu tiên của máy ly tâm tách đồng vị, và trên cơ sở này, một nhà máy làm giàu uranium bắt đầu được xây dựng ở Kiel. Lịch sử của nó, như Nagel đã trình bày, khá ngắn. Nó bị đánh bom, sau đó thiết bị được chuyển đến Freiburg, nơi một nhà máy công nghiệp được xây dựng trong một hầm trú ẩn dưới lòng đất. Nagel viết rằng không có thành công và nhà máy không hoạt động. Rất có thể, điều này không hoàn toàn đúng, và rất có thể một số uranium đã được làm giàu đã được sản xuất.
Việc làm giàu uranium làm nhiên liệu hạt nhân cho phép các nhà vật lý Đức giải quyết cả hai vấn đề đạt được phản ứng dây chuyền và thiết kế một lò phản ứng nước nhẹ nhỏ gọn và mạnh mẽ. Nước nặng vẫn còn quá đắt đối với Đức. Vào năm 1943-1944, sau khi nhà máy sản xuất nước nặng ở Na Uy bị phá hủy, một nhà máy đang hoạt động tại nhà máy Leunawerke, nhưng để thu được một tấn nước nặng cần tiêu thụ 100 nghìn tấn than để tạo ra điện năng cần thiết.. Do đó, lò phản ứng nước nặng có thể được sử dụng ở quy mô hạn chế. Tuy nhiên, người Đức dường như đã thất bại trong việc sản xuất uranium làm giàu cho các mẫu trong lò phản ứng.
Nỗ lực tạo ra vũ khí nhiệt hạch
Câu hỏi tại sao người Đức không chế tạo và sử dụng vũ khí hạt nhân vẫn còn đang được tranh luận sôi nổi, nhưng theo tôi, những cuộc tranh luận này đã củng cố ảnh hưởng của câu chuyện về những thất bại của dự án uranium của Đức hơn là trả lời câu hỏi này.
Đánh giá theo dữ liệu hiện có, Đức Quốc xã rất ít quan tâm đến bom hạt nhân uranium hoặc plutonium, và đặc biệt, đã không thực hiện bất kỳ nỗ lực nào để tạo ra một lò phản ứng sản xuất plutonium. Nhưng tại sao?
Thứ nhất, học thuyết quân sự của Đức để lại rất ít chỗ cho vũ khí hạt nhân. Người Đức không tìm cách phá hủy mà chiếm giữ các vùng lãnh thổ, thành phố, các cơ sở quân sự và công nghiệp. Thứ hai, vào nửa cuối năm 1941 và năm 1942, khi các dự án nguyên tử bước vào giai đoạn triển khai tích cực, người Đức tin rằng họ sẽ sớm giành chiến thắng trong cuộc chiến ở Liên Xô và đảm bảo quyền thống trị trên lục địa. Vào thời điểm này, thậm chí nhiều dự án đã được tạo ra được cho là sẽ được thực hiện sau khi chiến tranh kết thúc. Với tình cảm như vậy, họ không cần bom hạt nhân, hay chính xác hơn là họ không nghĩ rằng điều đó là cần thiết; nhưng một lò phản ứng thuyền hoặc tàu là cần thiết cho các trận chiến trong tương lai trên đại dương. Thứ ba, khi cuộc chiến bắt đầu nghiêng về phía thất bại của Đức, và vũ khí hạt nhân trở nên cần thiết, Đức đã đi một con đường đặc biệt.
Erich Schumann, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu của Cục Trang bị trên đất liền, đưa ra ý tưởng rằng có thể thử sử dụng các nguyên tố nhẹ, chẳng hạn như lithium, cho phản ứng nhiệt hạch và đốt cháy nó mà không cần sử dụng điện tích hạt nhân. Vào tháng 10 năm 1943, Schumann khởi động nghiên cứu tích cực theo hướng này, và các nhà vật lý dưới quyền của ông đã cố gắng tạo điều kiện cho một vụ nổ nhiệt hạch trong một thiết bị kiểu pháo, trong đó hai điện tích hình dạng được bắn về phía nhau trong nòng súng, va chạm, tạo ra nhiệt độ và áp suất cao. Theo Nagel, kết quả rất ấn tượng, nhưng không đủ để bắt đầu phản ứng nhiệt hạch. Một kế hoạch nổ cũng đã được thảo luận để đạt được kết quả mong muốn. Công việc theo hướng này đã bị dừng vào đầu năm 1945.
Nó có vẻ giống như một giải pháp khá kỳ lạ, nhưng nó có một logic nhất định. Đức có thể làm giàu uranium về mặt kỹ thuật với chất lượng tương đương vũ khí. Tuy nhiên, một quả bom uranium sau đó đòi hỏi quá nhiều uranium - để có được 60 kg uranium làm giàu cao cho một quả bom nguyên tử, cần 10,6 đến 13,1 tấn uranium tự nhiên.
Trong khi đó, uranium được hấp thụ tích cực bởi các thí nghiệm với lò phản ứng, vốn được coi là ưu tiên và quan trọng hơn vũ khí hạt nhân. Ngoài ra, rõ ràng, kim loại uranium ở Đức được sử dụng để thay thế cho vonfram trong lõi của các loại đạn xuyên giáp. Trong biên bản được công bố về các cuộc họp giữa Hitler và Bộ trưởng Vũ khí và Đạn dược Albert Speer, có dấu hiệu cho thấy vào đầu tháng 8 năm 1943, Hitler đã ra lệnh tăng cường ngay lập tức chế biến uranium để sản xuất lõi. Đồng thời, các nghiên cứu được thực hiện về khả năng thay thế vonfram bằng uranium kim loại, kết thúc vào tháng 3 năm 1944. Trong cùng một giao thức, có đề cập rằng vào năm 1942 có 5600 kg uranium ở Đức, rõ ràng điều này có nghĩa là kim loại uranium hoặc về mặt kim loại. Cho dù nó có đúng hay không vẫn chưa rõ ràng. Nhưng nếu ít nhất một phần đạn xuyên giáp được sản xuất bằng lõi uranium, thì việc sản xuất như vậy cũng phải tiêu tốn hàng tấn uranium kim loại.
Ứng dụng này cũng được chỉ ra bởi một thực tế gây tò mò rằng việc sản xuất uranium đã được Degussa AG đưa ra vào đầu chiến tranh, trước khi triển khai các thí nghiệm với các lò phản ứng. Uranium oxide được sản xuất tại một nhà máy ở Oranienbaum (nó đã bị đánh bom vào cuối chiến tranh, và bây giờ nó là một vùng ô nhiễm phóng xạ), và kim loại uranium được sản xuất tại một nhà máy ở Frankfurt am Main. Tổng cộng, công ty đã sản xuất 14 tấn uranium kim loại ở dạng bột, tấm và hình khối. Nếu nhiều hơn lượng được sử dụng trong các lò phản ứng thí nghiệm, điều này cho phép chúng ta nói rằng kim loại uranium cũng có các ứng dụng quân sự khác.
Vì vậy, trong hoàn cảnh đó, mong muốn của Schumann đạt được phản ứng nhiệt hạch đánh lửa phi hạt nhân là điều khá dễ hiểu. Thứ nhất, uranium hiện có sẽ không đủ cho một quả bom uranium. Thứ hai, các lò phản ứng cũng cần uranium cho các nhu cầu quân sự khác.
Tại sao người Đức không có dự án uranium? Bởi vì, hầu như không đạt được sự phân hạch của nguyên tử, họ đã đặt cho mình mục tiêu cực kỳ tham vọng là tạo ra một lò phản ứng năng lượng nhỏ gọn phù hợp như một nhà máy điện di động. Trong một thời gian ngắn và trong điều kiện quân sự, nhiệm vụ này khó có thể giải quyết được về mặt kỹ thuật đối với họ.
