Немецкая ядерная программа | это... Что такое Немецкая ядерная программа? (original) (raw)

Копия немецкого ядерного реактора в современном музее в Германии.

Немецкая ядерная программа — работы, направленные на создание ядерного оружия, которые осуществлялись в нацистской Германии в 1939—1945 годах.

Содержание

Предыстория

В декабре 1938 года немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман впервые в мире осуществили искусственное расщепление ядра атома урана.

24 апреля 1939 года в высшие военные инстанции Германии поступило письмо за подписью профессора Гамбургского университета Пауля Хартека и его сотрудника доктора В. Грота, в котором указывалось на принципиальную возможность создания нового вида высокоэффективного взрывчатого вещества. В нём говорилось, что «та страна, которая первой сумеет практически овладеть достижениями ядерной физики, приобретёт абсолютное превосходство над другими». 29 апреля 1939 года имперское министерство науки, воспитания и народного образования по поручению руководителя специального отдела физики имперского исследовательского совета — государственного советника профессора Абрахама Эзау провело обсуждение вопроса «о самостоятельно распространяющейся ядерной реакции» на которое, среди прочих, был приглашён профессор Э. Шуман, руководитель исследовательского отдела Управления вооружений сухопутных сил III Рейха.

Письмо Хартека и Грота было передано физику Курту Дибнеру из научного отдела Управления вооружений. По настойчивым просьбам Дибнера Управление вооружений, не дожидаясь принятия официального решения высших военных властей, освободило Дибнера от выполнения всех побочных работ и поручило ему заниматься только вопросами ядерной физики, создав для этого специальное отделение. В июне 1939 года Дибнер организовал сооружение первой в Германии реакторной сборки на полигоне Куммерсдорф под Берлином.

В 1939 году рабочая группа профессора А. Эзау по проблеме ядерной энергии при рейхсминистерстве образования инициировала принятие закона о запрете вывоза урана из Германии. У бельгийской фирмы Union Miniere в Бельгийском Конго было срочно закуплено большое количество урановой руды.

Начало практических работ по созданию ядерного оружия

26 сентября 1939 года Управление армейских вооружений для рассмотрения вопроса о способах создания ядерного оружия собрало специалистов в области ядерной физики[1], на которое были приглашены Пауль Гартек, Ганс Вильгельм Гейгер, Вальтер Боте, Курт Дибнер, а также Карл-Фридрих фон Вайцзеккер и Вернер Гейзенберг[2]. На нём было принято решение засекретить все работы, имеющие прямое или косвенное отношение к урановой проблеме. Осуществление программы, получившей название «Урановый проект» — (нем. Uranprojekt Kernwaffenprojekt) Участники совещания считали возможным создание ядерного оружия за 9-12 месяцев.

Всего в Германии было 22 научные организации, напрямую связанные с атомным проектом, в числе которых ключевые функции выполняли:

Разработками ведал имперский министр вооружений Альберт Шпеер, административным руководителем группы Гейзенберга, Отто Гана, Вайцзеккера и др., стал физик Эрих Шуман[2].

Концерн «ИГ Фарбениндустри» начал изготовление шестифтористого урана, пригодного для получения урана-235, а также сооружение полупромышленной установки по разделению изотопов. Она представляла собой две концентрические трубы, одна из которых (внутренняя) нагревалась, а вторая (наружная) охлаждалась. Между ними должен был подаваться газообразный шестифтористый уран и при этом более легкие изотопы (уран-235) должны были бы подниматься вверх быстрее, а более тяжелые (уран-238) медленнее, что позволило бы отделять их друг от друга (метод Клузиуса — Диккеля).

Тогда же Вернер Гейзенберг начал теоретические работы по конструированию ядерного реактора. В своём отчёте «Возможность технического получения энергии при расщеплении урана», законченном в декабре 1939 г., Гейзенберг пришёл к следующему выводу: «В целом можно считать, что при смеси уран — тяжелая вода в шаре радиусом около 60 см, окружённом водой (около 1000 кг тяжелой воды и 1200 кг урана), начнется спонтанное выделение энергии». Одновременно Гейзенберг рассчитал параметры другого реактора, в котором уран и тяжёлая вода не смешивались, а располагались слоями. По его мнению, «процесс расщепления поддерживался бы долгое время», если бы установка состояла из слоёв урана толщиной 4 см и площадью около 1 м2, перемежаемых слоями тяжелой воды толщиной около 5 см, причем после трехкратного повторения слоев урана и тяжелой воды необходим слой чистого углерода (10-20 см), а весь реактор снаружи также должен быть окружен слоем чистого углерода.

На основании этих расчетов фирма «Ауэрге» получила заказ на изготовление небольших количеств урана, а норвежская фирма Norsk Hydro должна была поставить тяжёлую воду. Во дворе Физического института в Берлине для подтверждения расчётов Гейзенберга началось сооружение реакторной сборки.

5 января 1940 г. доктором Телыповым от имени Общества кайзера Вильгельма и 17 января 1940 г. генералом Беккером от Управления вооружений был подписан договор о передаче Физического института в ведение армии на время войны.

Первой неудачей германского ядерного проекта стало то, что установка для разделения изотопов по методу Клузиуса — Диккеля, смонтированная в Леверкузене, оказалась неработающей, и в начале 1941 г. учёные вынуждены были признать, что разделение изотопов урана этим методом невозможно. В результате немецкие учёные потратили на бесплодные эксперименты около года.

Немецкие физики разработали не менее пяти способов обогащения урана. И закономерно то, что среди них наиболее перспективным считался «инерционный способ» — то есть разделение изотопов с помощью специальной центрифуги. Считается, что проект центрифугирования не был реализован, потому что у доктора Грота, занимавшегося строительством центрифуги, не хватило терпения и денег, чтобы довести работу до конца. Также есть мнения, что близок к успеху был и барон М. фон Арденне, в лаборатории которого был построен «электромагнитный сепаратор», по своим характеристикам не уступавший аналогичному американскому устройству.[3]

В конце 1940 г. Гейзенберг проводил эксперимент по созданию реакторной сборки на основе выполненных им ранее расчётов, но цепную реакцию вызвать не удалось и Гейзенбергу и его сотрудникам стало ясно, что теоретические расчёты, положенные в основу эксперимента, неверны.

Существует мнение, что немецкие учёные не смогли осуществить самоподдерживающуюся ядерную реакцию в связи с тем, что в Германии не было достаточного количества тяжёлой воды как материала замедлителя нейтронов, тогда как более доступный графит в качестве замедлителя нейтронов немцы не использовали из-за знаменитой «ошибки Боте» (профессора Вальтера Боте)[4]. Но это не совсем так. Боте не сделал никакой ошибки, просто исследуемый им графит не был достаточно чистым, а руководители проекта не занялись вопросом исследования возможности получения более чистого графита.[5]

В серии опытов, проведённых в августе — сентябре 1941 г. в Лейпциге, В. Гейзенберг, К. Ф. фон Вайцзеккер и Р. Дёпель добились положительного результата размножения нейтронов, что служило доказательством протекавшей в массе урана цепной реакции, однако эта реакция ещё не была самоподдерживавшейся.

В записке от 27 ноября 1941 г. Гейзенберг предложил все работы по урановому проекту разделить на необходимые, важные и неважные. Необходимыми он считал только такие, которые делают возможным строительство в кратчайший срок по меньшей мере одного действующего реактора, важными те, которые могут повысить качество работы реактора, прочие работы Гейзенберг причислил к неважным.

К февралю 1942 года был построен первый немецкий реактор[источник не указан 1113 дней]. Это был опытный реактор Лейпцигского института, разработанный профессором Гейзенбергом и профессором Р. Дёпелем[источник не указан 1113 дней].

«Урановая машина» (так называли реактор[источник не указан 1113 дней]) состояла из двух алюминиевых полусфер, с помещенными внутри 572 килограммами урана в виде порошка и 140 килограммами тяжёлой воды. Вес реактора, размещённого внутри резервуара с водой, приближался к тонне. Внутри сферы с урановой начинкой был помещен своеобразный импульсный нейтронный инициатор в виде радий-бериллиевого первичного источника нейтронов. Измерения потока нейтронов из загруженного реактора показали, что поверхности реактора достигало гораздо больше нейтронов, чем излучал их первичный радий-бериллиевый источник и Р. Дёпель послал сообщение в отдел вооружений вермахта, что реактор работает[источник не указан 1113 дней].

Несколько позже «урановая машина» взорвалась. Считается, что «тепловой взрыв» произошёл в результате обычной химической реакции урана в виде тонкоизмельчённого порошка с проникшей через оболочку тяжёлой водой[источник не указан 1113 дней]. Но такая версия не выдерживает критики, так как странно было бы предполагать, что немецким учёным были неизвестны химические свойства давно открытого и изученного элемента. Невозможно предположить и то, что немцы, выпускавшие в то время уже практически предсерийные турбореактивные двигатели с крайне малыми механическими допусками, не смогли устранить утечку воды под атмосферным давлением внутрь оболочки реактора. Существуют предположения, что реактор всё же вышел на критическую точку, и его взрыв последовал именно из-за начавшей расти температуры внутри реактора и последующего разрушения оболочки активной зоны, приведшей к химической реакции урана с тяжёлой водой, пожару и остановке реактора[источник не указан 1113 дней].

4 июня 1942 г. имперским министром вооружения и боеприпасов А. Шпеером было созвано совещание военного руководства и учёных по ядерной проблеме. На нём Гейзенберг сказал, что решение производственно-технических проблем должно занять не менее двух лет, и то при условии, если каждое требование учёных будет выполняться. В результате для проекта были выделены денежные средства, фонды на дефицитные материалы, были утверждены минимальные сроки строительства бункера для атомного реактора в Берлине, изготовления металлического урана и поставки оборудования для разделения изотопов.

В феврале 1943 г. норвежским диверсантам, засланным из Великобритании удалось уничтожить завод по производству тяжелой воды в Норвегии.

В марте 1943 г. в связи с настроениями руководства страны Управление вооружений отказалось от работ по Урановому проекту и они были переданы в ведение имперского исследовательского совета.

Группа доктора Дибнера также разрабатывала схему ядерного взрывного устройства в виде шара из взрывчатого вещества, внутри которого находился шар из делящегося материала[источник не указан 1113 дней].

Доктор Тринкс разрабатывал даже не ядерную, а водородную бомбу. Эта работа сохранилась в шестистраничном документальном отчёте «Опыты возбуждения ядерных реакций с помощью взрывов». Доктор Тринкс пытался резко нагреть тяжёлый водород при помощи обжатия серебряного шара обычным взрывчатым веществом. Тринкс рассчитывал, что сможет создать ядерную бомбу на таком принципе. Тринкс несколько раз повторял попытки инициирования термоядерных реакций в тяжёлом водороде, но не обнаружил выхода радиоактивного излучения.

В январе 1944 г. Гейзенберг получил литые урановые пластины для большой реакторной сборки в Берлине, для которой сооружался специальный бункер.

Последний эксперимент по получению цепной реакции был намечен на январь 1945 г., но 31 января все оборудование спешно демонтировали и отправили на юг Германии.

Немецкий экспериментальный ядерный реактор в Хайгерлохе, апрель 1945

В конце февраля 1945 г. реактор B VIII прибыл из Берлина в деревню Хайгерлох недалеко от швейцарской границы. Реактор состоял из активной зоны, состоящей из 664 кубиков урана общим весом 1525 кг, окружённой графитовым замедлителем-отражателем нейтронов весом 10 тонн. В марте 1945 г. в активную зону дополнительно влили ещё 1,5 тонны тяжёлой воды. 23 марта 1945 г. профессор Герлах позвонил в Берлин и доложил, что реактор работает. Но радость была преждевременна — реактор не сумел достичь критической точки. После перерасчётов оказалось, что количество урана необходимо увеличить ещё на 750 кг, а кроме того увеличить количество тяжёлой воды, запасов которой уже не оставалось. Конец Третьего рейха неумолимо приближался, и 23 апреля в Хайгерлох вошли американские войска[источник не указан 1113 дней]. Реактор был вывезен в США[источник не указан 1113 дней].

Заявление интернированных немецких учёных для прессы

3 июля 1945 г. группа немецких учёных и аппаратура была доставлена в бывшую усадьбу Фарм-Холл в Англии, где была установлена подслушивающая техника. 6 августа 1945 г. старший офицер усадьбы Фарм-Холл майор Ритнер, подтвердил взрыв атомной бомбы при первой в мире атомной бомбардировке Японии Соединённым Штатами. Учёные, которых обескуражили известия о состоявшемся американском атомном проекте, составили отзыв на газетные публикации, которые были к тому времени им доступны[6].

В последних сообщениях печати был допущен ряд неточностей в освещении якобы производившихся в Германии работ по созданию атомной бомбы. В связи с этим нам хотелось бы кратко охарактеризовать немецкие работы по урановой проблеме.

  1. Деление атомного ядра урана открыто Ганом и Штрассманом в Институте кайзера Вильгельма в декабре 1938 г. Это результат чисто научных исследований, не имевших ничего общего с прикладными целями. Лишь после опубликования сообщений о том, что подобное открытие почти одновременно сделано в разных странах, появилась мысль о возможности цепной ядерной реакции и её практического использования для атомных энергетических установок.
  2. В начале войны была образована группа из учёных, которые получили указания исследовать практические применения этого открытия. В конце 1941 г. предварительные исследования показали, что атомную энергию можно использовать для получения пара и, следовательно, для приведения в движение различных машин. С другой стороны, учитывая технические возможности, доступные в Германии, в тот момент нельзя было создать атомную бомбу. Поэтому все последующие работы были направлены на создание атомного двигателя, для чего, кроме урана, появилась необходимость в тяжёлой воде.
  3. Для получения больших количеств тяжёлой воды был переоборудован норвежский завод в Рьюкане. Однако, действиями сначала партизан, а затем авиации этот завод был выведен из строя и снова начал работать лишь к концу 1943 г.
  4. Одновременно во Фрейбурге проводились эксперименты по усовершенствованию метода, не требующего тяжёлой воды и основанного на увеличении концентрации редкого изотопа урана — урана-235.
  5. Опыты по получению энергии, в которых использовался наличный запас тяжёлой воды, проводились в Берлине, а впоследствии в Хайгерлоке (Вюртемберг). К моменту окончания войны они продвинулись настолько, что установка по получению энергии могла бы быть построена за короткое время.

Причины неудачи проекта

Вопрос о возможности создания учёными Третьего рейха атомной бомбы остается открытым до сих пор.

В 1939—1941 годах нацистская Германия располагала соответствующими условиями для создания атомного оружия: она имела необходимые производственные мощности в химической, электротехнической, машиностроительной промышленности и цветной металлургии, а также достаточные финансовые средства и материалы общего назначения. Научный потенциал также был очень высок, и имелись необходимые знания в области физики атомного ядра.

Часто утверждается, что атомная бомба в нацистской Германии не была создана, потому что тоталитарный нацистский режим препятствовал развитию научного творчества, нетерпимо относился к учёным еврейской национальности, то есть созданию атомной бомбы препятствовал существующий в Германии политический строй. Существует другая точка зрения о том, что в стране, фактически стоявшей у истоков открытия ядерной энергии (Отто Ган, Лиза Мейтнер, Макс Борн, Отто Фриш, истинный отец атомной бомбы Рудольф Пайерлс[источник не указан 1113 дней]), существовало достаточно учёных, принявших нацистский режим достаточно спокойно и продолжавших успешно и творчески трудиться. В Германии даже после отъезда многих учёных, не принявших нацизм или испытывающих трудности в связи с еврейским происхождением, оставалось много учёных, не менее прославленных и плодотворных, чем уехавшие, например Вернер Гейзенберг, Карл фон Вайцзеккер, Вальтер Боте, Манфред фон Арденне и многие другие.

Общепринято мнение, что, помимо ряда вышеизложенных ошибок учёных в начале работ, проект не был успешно реализован ввиду выбора «тяжёловодного» пути, неоптимального с точки зрения быстроты достижения цепных ядерных реакций, необходимой для создания ядерного оружия. На осуществление этой методики, как и развёрнутого только к концу работ «графитового» пути, не хватило времени до военного разгрома Рейха.

Распространённо мнение об игнорировании руководителями рейха (в частности Гиммлером, Герингом, Кейтелем, Борманом) атомной проблемы. Вывод об этом иногда делается на том основании, что они лично не участвовали в соответствующих совещаниях. Однако и на совещаниях по ракетной программе ни Гиммлер, ни Геринг, ни другие руководители рейха не участвовали, что не мешало им быть в курсе проблем.[7] В то же время, известно, что в середине войны в руководстве страны возобладали настроения о необходимости сосредоточения научных, производственных и финансовых ресурсов только на проектах, дающих скорейшую отдачу в виде создания новых видов оружия. В связи с этим Урановый проект был передан из приоритетной военной науки в гражданскую, что затормозило его осуществление так же, как и быстрое доведение до боевого применения первых в мире боевых баллистических ракет Фау-2 и создание по проекту «Америка» межконтинентальных ракет A-9/A-10 и частично-орбитального бомбардировщика Silbervogel и ряда других проектов.

Известно также, что на германские атомные исследования было затрачено в двести раз меньше средств и в них было занято в полторы тысячи раз меньше людей, чем в американском «Манхэттенском проекте».[8]

Использование немецких учёных в СССР

С 1945 г., одновременно с поиском на территории поверженной Германии немецких учёных и инженеров всех специальностей, имеющих хотя бы косвенное отношение к военным исследованиям и производству, начинается поиск и вывоз на территорию СССР лучших немецких учёных-ядерщиков.

Часть вывезенных в СССР немцев-учёных была найдена в лагерях для военнопленных. Всего было выявлено 1600 человек, имевших отношение к ядерным исследованиям, среди них 111 докторов физико-математических наук.

Из обнаруженных немецких физиков-ядерщиков для вывоза в СССР было отобрано около 300—400 специалистов. М. Г. Первухин и А. П. Завенягин писали Л. Берия: « …Отобрано 208 специалистов. Кроме ранее направленных в институты „А“ и „Г“ и лабораторию „В“ 89 военнопленных специалистов, считать возможным дополнительно направить на объекты 9-го управления МВД СССР 190 человек, в том числе в институты „А“ и „Г“ — 93 человека; в лабораторию „В“ — 41 человек; в институт „Б“ — 37 человек; в группу проф. Дёпелля — 19 человек…»

Среди вывезенных для работы над советской атомной бомбой специалистов были такие корифеи мировой науки как профессор Г. Герц, профессор М.Фольмер, профессор P.Дёпель, профессор Х.Позе, профессор М. фон Арденне, профессор П.Тиссен, Др. М.Штеенбек, Др. Н.Риль и многие др.

Профессор Густав Герц (лауреат Нобелевской премии) возглавил институт под шифром «Г» в г. Сухуми, занимающийся проблемой разделения изотопов методом газовой диффузии. Арденне возглавляет институт под шифром «А», занимающийся разделением изотопов магнитным способом.

Профессор Х.Позе возглавил институт под шифром «В» в Обнинске, занимающийся разработкой ядерных реакторов и общей теорией ядерных процессов.

Профессора Р. Дёпель и М.Фольмер трудились в знаменитом сейчас «Плутониевом институте» НИИ-9. Доппель создает аппаратуру для измерений кинетики ядерных взрывов, а Фольмер проектирует завод по производству тяжёлой воды.

Доктор М.Штеенбек в институте «А» спроектировал первые в СССР центрифуги для разделения изотопов урана методом газового центрифугирования. До этого, всю свою сознательную жизнь, он занимался в основном физикой газового разряда, физикой плазмы. В Сухуми впервые был вынужден заняться проблемой разделения изотопов, после неудачных попыток тестирования метода конденсации, им совместно с инженерами Гернотом Циппе и Рудольфом Шефлером был разработана оригинальная газовая центрифуга Циппе для разделения изотопов урана, основная схема и узлы, которой используются до сих пор во всех странах. Профессор П.Тиссен разрабатывает и создает диафрагмы для газодиффузионных установок разделения изотопов, которые начали производить под его руководством в Электростали и были успешно применены на заводе в Новоуральске. Уже после взрыва первой советской атомной бомбы многие учёные-атомщики из Германии получили высшие советские правительственные награды. Профессор Н. Риль получил звание Героя Социалистического Труда СССР. Многие немецкие специалисты были награждены наградами СССР или большими денежными премиями. Фон Арденне был также награждён государственной премией СССР. Под руководством профессора Риля в г. Ногинске были отработаны промышленные технологии получения чистого урана. Документы того времени говорят: «Сейчас производство урана через четырёхфтористую соль (по методу доктора Риля) быстро увеличивается, и в настоящее время цеха основного завода переходят на работу полностью по этому методу».[источник не указан 1309 дней]

Участники проекта

См. также

Примечания

  1. ↑ Всеволод Овчинников. Горячий пепел. Хроника тайной гонки за обладание атомным оружием./М.1984 — С.20.
  2. ↑ 1 2 Всеволод Овчинников. Горячий пепел. Хроника тайной гонки за обладание атомным оружием./М.1984 — С.21.
  3. ↑ Антон Первушин Чудо-оружие третьего рейха
  4. ↑ Роковая ошибка — Телефон — Другие книги и материалы — Материалы — Mobilemanual.org
  5. ↑ Иойрыш Абрам Исаакович, Морохов Игорь Дмитриевич, Иванов Сергей Кузьмич А-бомба
  6. ↑ Гровс Л. «Теперь об этом можно рассказать», Глава двадцать четвертая. Реакция немецких учёных. — М.: Атомиздат, 1964.
  7. ↑ Дорнбергер В. ФАУ-2 М.: Центрполиграф, 2004, стр. 242
  8. ↑ В.Овчинников. Горячий пепел

Литература

В сентябре 2011 г. впервые на русском языке выходит книга о Николаусе Риле тиражом 1000 экз.![2] «Николаус Риль в Атомном проекте СССР» (автор-составитель Владимир Ананийчук) подготовлена редакционно-издательской группой Российского федерального ядерного центра — ВНИИТФ под руководством Галины Казаченковой. Помощь и финансовую поддержку оказали органы власти Снежинска. В этой книге публикуются ранее секретные материалы и впервые на русском языке — мемуары Николауса Риля «Десять лет в золотой клетке» (переводчик Нина Антонова).

На русском языке

На иностранных языках

Ссылки

Атомные проекты середины XX века
Союз Советских Социалистических Республик Создание советской атомной бомбы • Соединённые Штаты Америки Манхэттенский проект • Германия Немецкая ядерная программа