Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии - [20]

В июле 1940 года на территории Института биологии и вирусологии имени кайзера Вильгельма, рядом с Институтом физики, началось строительство небольшого деревянного здания, выделенного под новую лабораторию. Именно здесь был построен первый немецкий урановый реактор.

Для того чтобы избежать визитов нежелательных гостей, лаборатория получила название «Вирус-Хаус».

Глава 3 Альтернатива: плутоний

Уже в первую военную зиму все понимали, что, если Германия хотела достичь своей цели и создать урановую бомбу, следовало начинать со строительства уранового реактора. Создание реактора преследовало двойную цель: во-первых, только таким образом можно было осуществить практическую проверку всех теоретических выводов, сделанных в рамках работы по программе. Во-вторых, правительство и военные власти получили бы материальное подтверждение реальности будущих успехов, поскольку каждый уже тогда понимал, что создание новой сверхмощной бомбы будет связано с огромными трудностями и значительными расходами. В течение двух последующих лет в Германии практически перестали упоминать об атомной бомбе как таковой: все усилия были сосредоточены на выполнении промежуточной задачи, создании уранового реактора. Это, конечно, не означало, что в Германии отказались от самой идеи создания бомбы.

Еще во время первых совещаний в Берлине все поняли, что перед ними имеются два возможных варианта действий: они могли наугад использовать различные сочетания урана или урановых соединений вместе с различными веществами-замедлителями, отслеживая и фиксируя результаты. Такой эмпирический подход имел свои преимущества. С другой стороны, этот метод был довольно рискованным и подразумевал наличие в распоряжении ученых самого широкого спектра необходимых компонентов. Второй вариант подразумевал действия на основании предварительных теоретических выводов относительно хода цепной реакции. Кто-то мог тщательно просчитать многочисленные «ядерные константы»: эффективное сечение используемых материалов в зависимости от расчетной энергии, которая будет получена при бомбардировке нейтронами. Измерение этих констант требовало значительного времени и высокой квалификации ученого. Однако при таком методе работы значительно снижался расход материалов. В 1940 году, когда уран, чистый углерод, бериллий и тяжелая вода были чрезвычайной редкостью, экономия материалов была очень значительным фактором. В Германии того времени, как и в других европейских странах, возможности экспериментаторов были сильно ограничены имевшимися в их распоряжении реальными ресурсами.

В 1940 году была проведена серия экспериментов в Лейпциге, Берлине, Гейдельберге, Вене и Гамбурге. Ученые пытались определить значения констант для различных материалов, применяемых в ядерной реакции. В июне профессор Боте в Гейдельберге рассчитал рассеивание тепловых нейтронов в графите. Позднее профессора Гейзенберг и Допель (последнему помогала жена) вычислили это значение для тяжелой воды, а той же осенью были определены показатели для оксида урана. Возможно, работы Боте являлись наиболее значительными из перечисленных выше, поскольку углерод по сравнению с тяжелой водой, несомненно, является более распространенным материалом. Боте доказал, что углерод очень высокой степени очистки может быть использован в ядерной реакции в качестве замедлителя. В то же время физики из Лейпцига настаивали на применении в реакторе тяжелой воды, поскольку в этом случае они считали возможным использовать в качестве ядерного топлива природный уран. В некоторых других институтах и лабораториях достигли значительных успехов в определении критической массы и энергии, выделяемой в результате реакции деления ядра урана.

После того как стали более или менее ясными значения констант, ученые в Берлине приступили к изучению переменных, а также к разработке самого реактора. Физики-теоретики Института имени кайзера Вильгельма во главе с фон Вайцзеккером сделали необходимые расчеты и пришли к заключению, что загрузка многоуровневого реактора конструкции, предложенной Гартеком, составит около двух тонн оксида урана и примерно полтонны тяжелой воды. Эту массу предполагалось разместить в пять или шесть уровней в реакторе, высота которого составит от 70 до 90 сантиметров.

В качестве альтернативы был предложен вариант построения сферического многоуровневого реактора, в котором топливо и замедлитель располагались бы концентрическими уровнями; при этом общая загрузка составила бы всего 320 литров тяжелой воды на 1,2 тонны оксида урана. Однако было очевидным то, что второй вариант было бы более сложно воплотить с технической точки зрения. Кроме того, ученые рассчитали, что размещение вокруг реактора дополнительного отражающего углеродного слоя, который, отталкивая нейтроны, воспрепятствовал бы их утечке из реактора наружу, позволило бы еще более сократить размеры реактора. Примерно в это же время профессор Боте поделился с Гейзенбергом сомнениями относительно собственных выводов, сделанных в декабре 1939 года в докладе в военном ведомстве. И действительно, когда Гейзенберг через два месяца провел математический анализ доклада Боте, оба с сожалением пришли к заключению, что чистый графит не настолько эффективен в роли замедлителя ядерной реакции, как это казалось на первый взгляд. По тем же причинам немецкие ученые были склонны отказаться от гелия, так как в случае применения этого газа в качестве замедлителя недопустимо росли размеры реактора. Оказалось, что никакой другой материал не мог здесь конкурировать с тяжелой водой.