Kolmanda Reichi uraaniprojekti ajalugu, nagu seda tavaliselt esitatakse, meenutab mulle isiklikult väga rebitud lehtedega raamatut. Kõik see ilmneb pidevate ebaõnnestumiste ja ebaõnnestumiste ajaloona, ebaselgete eesmärkide ja väärtuslike ressursside raiskamisena. Tegelikult on Saksa aatomiprogrammi kohta üles ehitatud omamoodi narratiiv, mis on ebaloogiline, milles on küll olulisi ebakõlasid, kuid mida surutakse peale.
Kuid teatud teave, mida meil õnnestus väljaannetest leida, sealhulgas suhteliselt hiljutised uuringud Saksa sõjalis-tehniliste arengute ajaloo kohta, võimaldavad meil vaadata Saksamaa uraaniprojekti hoopis teisiti. Natsid olid huvitatud eelkõige kompaktsest reaktorist ja termotuumarelvadest.
Jõureaktor
Günther Nageli ulatuslik ja saksakeelne teos "Wissenschaft für den Krieg", mis sisaldab rohkem kui tuhat lehekülge rikkaliku arhiivimaterjali põhjal, annab väga huvitavat teavet selle kohta, kuidas Kolmanda Reichi füüsikud aatomienergia kasutamist ette kujutasid. Raamat käsitleb peamiselt maavarustuse osakonna uurimisosakonna salajast tööd, milles tehti tööd ka tuumafüüsika alal.
Alates 1937. aastast viis selles osakonnas Kurt Diebner läbi uuringuid lõhkeainete plahvatuse algatamise valdkonnas kiirguse abil. Juba enne esimest uraani lõhustamist jaanuaris 1939 üritasid sakslased tuumafüüsikat sõjaväeasjades rakendada. Maavarustuse osakond hakkas kohe huvi tundma uraani lõhustumise reaktsiooni vastu, mis käivitas Saksamaa uraaniprojekti ja seadis ennekõike teadlastele ülesandeks määrata aatomienergia rakendusvaldkonnad. Selle käsu andis Karl Becker, maarelvastuse osakonna juhataja, keiserliku uurimisnõukogu president ja suurtükiväe kindral. Juhendi täitis teoreetiline füüsik Siegfried Flyugge, kes tegi juulis 1939 aruande aatomienergia kasutamise kohta, juhtis tähelepanu lõhustuva aatomituuma tohutule energiapotentsiaalile ja koostas isegi eskiisi "uraanimasinast", et on reaktor.
"Uraanimasina" ehitus oli kolmanda Reichi uraaniprojekti aluseks. Uraanimasin oli jõureaktori prototüüp, mitte tootmisreaktor. Tavaliselt ignoreeritakse seda asjaolu Saksamaa tuumaprogrammi käsitleva narratiivi raames, mille on loonud peamiselt ameeriklased, või alahinnatakse seda jämedalt. Vahepeal oli Saksamaa jaoks energiaküsimus kõige olulisem küsimus, kuna oli terav naftapuudus, vajadus toota söest mootorikütust ning olulised raskused söe kaevandamisel, transportimisel ja kasutamisel. Seetõttu inspireeris uus energiaallika idee esimene pilk neid väga. Gunther Nagel kirjutab, et see pidi kasutama "uraanimasinat" statsionaarse energiaallikana tööstuses ja sõjaväes, et paigaldada see suurtele sõja- ja allveelaevadele. Viimane, nagu nähtub Atlandi lahingu eeposest, oli suure tähtsusega. Allveelaeva reaktor muutis paadi sukeldumisest tõeliselt veealuseks ja muutis selle tunduvalt vähem haavatavaks vastaste allveelaevavastaste jõudude suhtes. Tuumalaev ei pidanud akude laadimiseks pinnale tõusma ning selle tööulatust ei piiranud kütusevarustus. Isegi üks tuumareaktori paat oleks väga väärtuslik.
Kuid Saksa disainerite huvi tuumareaktori vastu ei piirdunud sellega. Masinate nimekiri, kuhu nad arvasid reaktori paigaldada, sisaldas näiteks paake. 1942. aasta juunis arutasid Hitler ja Reichi relvastusminister Albert Speer projekti, mille eesmärk oli "suur lahingumasin", mis kaalus umbes 1000 tonni. Ilmselt oli reaktor mõeldud just seda tüüpi paakidele.
Samuti hakkasid raketiteadlased huvi tuumareaktori vastu. 1941. aasta augustis taotles Peenemünde uurimiskeskus võimalust kasutada "uraanimasinat" raketimootorina. Dr Karl Friedrich von Weizsacker vastas, et see on võimalik, kuid seisab silmitsi tehniliste raskustega. Reaktiivset tõukejõudu saab luua aatomituuma lagunemisproduktide abil või mõne reaktori kuumusega kuumutatud aine abil.
Seega oli nõudlus elektrilise tuumareaktori järele piisavalt suur, et uurimisinstituudid, rühmitused ja organisatsioonid saaksid selles suunas tööd alustada. Juba 1940. Need projektid pidid jagama olemasolevad uraandioksiidi ja raske vee varud omavahel.
Olemasolevate andmete põhjal otsustades suutis Heisenberg 1942. aasta mai lõpus kokku panna ja käivitada esimese näidisreaktori. 750 kg uraanimetallipulbrit koos 140 kg raske veega pandi kahe kindlalt kruvitud alumiiniumist poolkera sisse, see tähendab alumiiniumkuuli sisse, mis pandi veega anumasse. Eksperiment läks esialgu hästi, täheldati neutronite liia. Kuid 23. juunil 1942 hakkas pall üle kuumenema, anumas olev vesi hakkas keema. Katse õhupalli avada ebaõnnestus ja lõpuks õhupall plahvatas, puistates tuppa uraanipulbrit, mis kohe süttis. Tulekahju kustutati suure vaevaga. 1944. aasta lõpus ehitas Heisenberg Berliini veelgi suurema reaktori (1,25 tonni uraani ja 1,5 tonni rasket vett) ning jaanuaris-veebruaris 1945 ehitas taolise reaktori Haigerlochi keldrisse. Heisenbergil õnnestus saada korralik neutronisaak, kuid ta ei saavutanud kontrollitud ahelreaktsiooni.
Diebner katsetas nii uraandioksiidi kui ka uraanimetalliga, ehitades 1942. aastast kuni 1944. aasta lõpuni neli reaktorit Gottow'sse (Kummersdorfi katsekohast läänes, Berliinist lõuna pool). Esimene reaktor Gottow-I sisaldas 6800 kuubikus 25 tonni uraanoksiidi ja moderaatorina 4 tonni parafiini. G-II oli 1943. aastal juba metallilise uraani peal (232 kg uraani ja 189 liitrit rasket vett; uraan moodustas kaks kera, mille sisse pandi rasket vett ja kogu seade pandi kerge veega anumasse).
Hiljem ehitatud G-III eristus kompaktse südamiku suuruse (250 x 230 cm) ja suure neutronisaagisega; selle muudatus 1944. aasta alguses sisaldas 564 uraani ja 600 liitrit rasket vett. Diebner töötas järjekindlalt välja reaktori konstruktsiooni, lähenedes järk -järgult ahelreaktsioonile. Lõpuks see tal õnnestus, ehkki üleküllusega. Reaktorit G-IV tabas 1944. aasta novembris katastroof: katel lõhkes, uraan sulas osaliselt ja töötajad olid tugevalt kiiritatud.
Teadaolevatest andmetest selgub, et saksa füüsikud üritasid luua survestatud veega modereeritud jõureaktorit, milles metallilise uraani ja raske vee aktiivne tsoon soojendaks seda ümbritsevat kerget vett ja seejärel saaks selle aurule juhtida generaatorile või otse turbiinile.
Kohe prooviti luua kompaktne reaktor, mis sobiks paigaldamiseks laevadele ja allveelaevadele, mistõttu valisid nad uraanimetalli ja raske vee. Nad ilmselt ei ehitanud grafiitreaktorit. Ja sugugi mitte Walter Bothe vea tõttu või sellepärast, et Saksamaa ei suutnud toota ülipuhast grafiiti. Suure tõenäosusega osutus grafiitreaktor, mille loomine oleks olnud tehniliselt lihtsam, laeva elektrijaamana kasutamiseks liiga suur ja raske. Minu arvates oli grafiitreaktorist loobumine teadlik otsus.
Uraani rikastamise tegevused olid tõenäoliselt seotud ka katsetega luua kompaktne reaktor. Esimese seadme isotoopide eraldamiseks lõi 1938. aastal Klaus Klusius, kuid tema "eraldustoru" ei sobinud tööstusdisainilahenduseks. Saksamaal on välja töötatud mitmeid isotoopide eraldamise meetodeid. Vähemalt üks neist on jõudnud tööstusliku mastaabini. 1941. aasta lõpus käivitas dr Hans Martin esimese isotoopide eraldamise tsentrifuugi prototüübi ja selle põhjal hakati Kielisse ehitama uraani rikastamise tehast. Selle ajalugu, nagu esitas Nagel, on üsna lühike. See pommitati, seejärel viidi seadmed Freiburgi, kus maa -aluses varjualuses ehitati tööstusettevõte. Nagel kirjutab, et edu ei tulnud ja tehas ei töötanud. Tõenäoliselt pole see täiesti tõsi ja tõenäoliselt toodeti osa rikastatud uraanist.
Rikastatud uraan kui tuumkütus võimaldas Saksa füüsikutel lahendada nii ahelreaktsiooni saavutamise kui ka kompaktse ja võimsa kergeveereaktori projekteerimise probleeme. Raske vesi oli Saksamaa jaoks endiselt liiga kallis. Aastatel 1943–1944, pärast Norras raske vee tootmise tehase hävitamist, töötas Leunawerke tehases tehas, kuid tonni raske vee hankimine nõudis vajaliku elektrienergia tootmiseks 100 tuhat tonni kivisütt.. Seetõttu võiks raskevee reaktorit kasutada piiratud ulatuses. Sakslased aga ei suutnud ilmselt reaktoris proovide jaoks rikastatud uraani toota.
Katsed luua termotuumarelvi
Küsimuse üle, miks sakslased tuumarelvi ei loonud ega kasutanud, arutatakse endiselt tuliselt, kuid minu arvates tugevdasid need arutelud narratiivi mõju Saksa uraaniprojekti ebaõnnestumistest rohkem kui sellele küsimusele vastasid.
Olemasolevate andmete põhjal otsustasid, et natsid olid uraani- või plutooniumi tuumapommist väga vähe huvitatud ning eriti ei üritanud nad plutooniumi tootmiseks tootmisreaktorit luua. Aga miks?
Esiteks jättis Saksa sõjaline doktriin tuumarelvadele vähe ruumi. Sakslased püüdsid mitte hävitada, vaid vallutada territooriumid, linnad, sõjaväe- ja tööstusrajatised. Teiseks, 1941. aasta teisel poolel ja 1942. aastal, kui aatomiprojektid jõudsid aktiivse rakendamise järku, uskusid sakslased, et nad võidavad peagi sõja NSV Liidus ja kindlustavad mandril domineerimise. Sel ajal loodi isegi arvukalt projekte, mis pidid ellu viima pärast sõja lõppu. Selliste tunnetega ei vajanud nad tuumapommi või täpsemalt ei pidanud seda vajalikuks; kuid tulevasteks lahinguteks ookeanis oli vaja paati või laevareaktorit. Kolmandaks, kui sõda hakkas kalduma Saksamaa lüüasaamise poole ja tuumarelvad muutusid vajalikuks, läks Saksamaa erilist teed.
Maavarustuse osakonna uurimisosakonna juhataja Erich Schumann pakkus välja idee, et termotuumareaktsiooniks on võimalik proovida kasutada kergeid elemente, näiteks liitiumit, ja süüdata see ilma tuumalaengut kasutamata. Oktoobris 1943 alustas Schumann selles suunas aktiivseid uuringuid ning temale alluvad füüsikud püüdsid luua tingimused suurtükituumaplahvatuseks suurtükitüüpi seadmes, mille käigus tünnis tulistati üksteise suunas kaks kujulaengut, mis põrkasid kokku, tekitades kõrge temperatuur ja rõhk. Nageli sõnul olid tulemused muljetavaldavad, kuid mitte piisavad termotuumareaktsiooni käivitamiseks. Soovitud tulemuste saavutamiseks arutati ka lõhkumisskeemi. Tööd selles suunas lõpetati 1945. aasta alguses.
See võib tunduda üsna kummaline lahendus, kuid sellel oli teatav loogika. Saksamaa võiks uraani tehniliselt rikastada relvade kvaliteediga. Kuid uraanipomm nõudis siis liiga palju uraani - 60 kg kõrgelt rikastatud uraani saamiseks aatomipommi jaoks oli vaja 10,6–13,1 tonni looduslikku uraani.
Vahepeal imendus uraan aktiivselt eksperimentidega reaktoritega, mida peeti prioriteediks ja tähtsamaks kui tuumarelvad. Lisaks kasutati ilmselt Saksamaal uraanimetalli soomust läbistavate kestade tuumades volframi asendajana. Hitleri ning Reichi relvastusministri ja laskemoona Albert Speeri kohtumiste avaldatud protokollis on märke, et 1943. aasta augusti alguses andis Hitler korralduse viivitamatult intensiivistada tuumade tootmiseks mõeldud uraani töötlemist. Samal ajal viidi läbi uuringud, mis käsitlevad volframi asendamist metallilise uraaniga, mis lõppes 1944. aasta märtsis. Samas protokollis on mainitud, et 1942. aastal oli Saksamaal 5600 kg uraani, ilmselgelt tähendab see uraanmetalli või metalli mõttes. Kas see oli tõsi või mitte, jäi ebaselgeks. Aga kui vähemalt osaliselt soomust läbistavaid kestasid toodeti uraanisüdamikega, siis pidi ka selline tootmine tarbima tonni ja tonni uraanimetalli.
Sellele rakendusele viitab ka kurioosne tõsiasi, et Degussa AG alustas uraani tootmist sõja alguses, enne reaktoritega tehtavate katsete kasutuselevõttu. Uraanoksiidi toodeti Oranienbaumi tehases (seda pommitati sõja lõppedes ja nüüd on see radioaktiivse saastatuse tsoon) ning metallist uraanit toodeti tehases Frankfurt am Mainis. Kokku tootis ettevõte 14 tonni uraani metalli pulbrina, plaatide ja kuubikutega. Kui vabastati palju rohkem, kui seda kasutati eksperimentaalsetes reaktorites, mis lubab öelda, et uraanmetallil oli ka muid sõjalisi rakendusi.
Nii et neid asjaolusid arvestades on Schumanni soov saavutada tuumareaktsiooni tuumarelvata süütamine üsna mõistetav. Esiteks, uraanipommi jaoks ei piisa saadaolevast uraanist. Teiseks vajasid reaktorid uraani ka muudeks sõjalisteks vajadusteks.
Miks sakslastel puudus uraaniprojekt? Sest olles vaevu saavutanud aatomi lõhustumise, seadsid nad endale ülimalt ambitsioonika eesmärgi luua mobiilne elektrijaamana sobiv kompaktne reaktor. Nii lühikese aja jooksul ja sõjalistes tingimustes oli see ülesanne neile tehniliselt vaevalt lahendatav.
