величину этого сечения можно сравнить с размером мишени в тире – чем больше мишень, тем вероятнее попадание). В-третьих, понять, может ли урановый реактор работать на медленных нейтронах.
Далее распределили роли. Гейзенберг изучает теоретические основы цепной реакции. Багге возвращается в Лейпциг, исследует «эффективное поперечное сечение» дейтерия. Профессор Хартек доводит до конца «термодиффузию» изотопа урана U-235. Различные задания получили и другие ученые. Всем было обещано, что «деньги на это найдутся».
В заключение профессор Шуман (на этот раз ему не удалось променять физику на музыку) сообщил, что Институт физики имени императора Вильгельма, находящийся в берлинском районе Далем, передан в ведение отдела вооружений сухопутных войск. Институт располагает отличной аппаратурой. Туда будут переведены все ученые, работающие над «урановым проектом». Их соберут, так сказать, «под одной крышей».
Эта идея сама по себе была хороша. Но что прикажете делать с самолюбием? Как упрятать его «под одну крышу»? Как заставить «провинциальных светил», боготворимых у себя в Гамбурге, Лейпциге и т. д., переехать в берлинскую «золотую клетку», где их образ явно потускнеет от соприкосновения со множеством таких же, как они «гениев», «талантов» и т. д., и т. п. Идея «научной шарашки» на немецкий манер была встречена в штыки. Работать над хорошо финансируемым проектом хотели все, переезжать в Берлин все же наотрез отказывались.
Хартек писал начальнику отдела вооружений: «Мне нужно остаться здесь, в Гамбурге… В случае надобности я могу каждую неделю на несколько дней приезжать в Берлин». Его можно понять: в ту пору поезд из Гамбурга в Берлин добирался всего за два часа. Другим ведущим ученым, представлявшим Гейдельберг, Мюнхен, Вену, приходилось бы проводить в пути гораздо больше времени, но и они не хотели срываться с насиженных мест.
Впрочем, проблема объединения светил могла пока подождать. Для начала неплохо было бы раздобыть достаточное количество урана для опытов. Берлинская фирма «Auer» занималась обработкой редкоземельных металлов. К ней и обратились армейские чины с необычной просьбой: нужно изготовить несколько тонн чистого оксида урана. Их направили в центральную лабораторию, коей руководил доктор Николаус Риль, 38-ми лет, уроженец Петербурга, ученик Гана и Майтнер.
Когда в 1939 году Германия захватила Чехословакию, фирма «Ауэр» одной из первых стала осваивать тамошние урановые рудники. В ту пору всех интересовал радий. Уран считался побочным продуктом, но фирма располагала некоторыми его запасами в виде оксида урана и неочищенного ураната натрия. Доктор Риль моментально оценил перспективы проекта и лично занялся очисткой урана. Он будет заниматься этим до конца войны.
Всего за несколько недель Риль наладил производство урана на небольшом заводике в Ораниенбурге. Каждый месяц здесь выпускалось около тонны очищенного оксида урана. Первая тонна была отгружена военным в первые недели 1940 года.
До этого всеми запасами уранового оксида в Германии ведал незабвенный «ариец и партиец» Абрахам Эзау. Теперь он перестал быть монополистом.
А если учесть, что один за другим в армию были призваны те немногие «правоверные» физики, что еще не покинули «кланчик» Эзау – Йоос, Ханле, Маннкопф – то стало ясно: звезда Эзау закатилась. И когда тот вновь пришел поплакаться своему шефу, Менцель встретил его холодно. По его словам, выходило, что военные уже много лет занимаются «урановым проектом», а Эзау крадет их идеи.
В тот же день ученый написал гневное письмо генералу Беккеру, клянясь и божась, что речь идет не о том, что то или иное ведомство должно в одиночку вести урановые исследования, не допуская к ним никого. Лучше всего работать совместно. Именно он, Эзау, поспешил запастись ураном, именно он первым заинтересовался свойствами урана, и вот теперь работу над его проектом прерывают «самым жестоким образом», используя возможности, доступные лишь военному ведомству. Это несправедливо…
Однако жалоба возымела своеобразный эффект. Терпение генерала Беккера, читавшего письмо, в конце концов лопнуло. Эзау, лишенный своих «правоверных», теперь был и «обокраден». Его запасы урана конфисковали и передали институтам в Далеме. И работа над проектом, наконец, началась.
В первых числах декабря Багге, шедшего по институтскому коридору в Лейпциге, кто-то окликнул. Это был Гейзенберг. Он торопливо увел молодого ученого в свой кабинет и стал говорить, что понял, как стабилизировать цепную реакцию, тут же начертав на доске пару формул. Как явствовало из них, по мере того как будет расти температура в реакторе, эффективное поперечное сечение станет уменьшаться. При определенной температуре реакция автоматически замедлится. Зависит эта температура от размеров реактора. По-видимому, речь идет о сотнях, а не тысячах градусов Цельсия. Как показывает пример, если взять 1,2 тонны урана и тонну тяжелой воды, смешать их в виде пасты и поместить в шар радиусом 60 см, реакция внутри подобного агрегата стабилизируется при восьмистах градусах Цельсия.
Шестого декабря Гейзенберг сообщил в отдел вооружений сухопутных войск, что предложение Хартека отделить уран от замедлителя не очень удачно, поскольку реактор окажется слишком маленьким.
Любопытна последняя часть этой докладной записки: «Возможность технического использования энергии, получаемой при расщеплении урана». Вот ее краткое содержание.
Согласно имеющимся данным, процесс расщепления урана, открытый Ганом и Штрассманом, можно использовать для производства энергии. Самым надежным методом является обогащение изотопа урана U-235. Только это позволит уменьшить размеры «урановой машины» до одного кубического метра, позволит создать взрывчатые вещества, чья мощь в тысячи раз превзойдет мощь известных нам взрывчатых веществ.
Впрочем, для производства энергии можно использовать и обычный уран, не прибегая к разделению его изотопов. Для этого нужно добавить к урану вещество, способное замедлять излучаемые нейтроны, не поглощая их. Вода тут не годится. Согласно имеющимся у нас сведениям, этим требованиям отвечают лишь «тяжелая вода» и очищенный уголь. Однако при малейшем их загрязнении выработка энергии прекратится.
В заключение профессор Гейзенберг предупреждал, что реактор является очень интенсивным источником вредного нейтронного и гамма-излучения.
Известно, что тяжелая вода – это вода, в которой атомы обычного водорода заменены атомами дейтерия, его тяжелого изотопа (помимо протона их ядра содержат еще и нейтрон). «Эта вода» примерно на 11 процентов тяжелее обычной; она замерзает при 3,81 и кипит при 101,42 градусах Цельсия. Но самое главное: она замедляет нейтроны до такой скорости, что изотопы урана U-238 не могут их уловить, зато эти нейтроны все еще способны расщепить изотопы U-235.
В канун Второй мировой войны единственной фирмой, выпускавшей тяжелую воду в «промышленных количествах», была норвежская «Norsk-Hydro». Она действовала при Веморкской гидроэлектростанции, близ городка Рьюкан на юге Норвегии (станция, вырабатывавшая 120 000 киловатт дешевой электроэнергии, располагалась рядом с гигантским водопадом Рьюканфосс).
Тяжелая вода являлась побочным продуктом водородного электролиза. Еще в 1932 году американский ученый Г. К. Юри доказал, что вода, остающаяся после электролиза в ячейках, содержит гораздо больше тяжелого водорода, чем обычно. Если подвергать электролизу 100 000 литров воды до тех пор, пока в ячейках не останется всего литр воды, то в этом литре содержание тяжелой воды достигнет 99 процентов. По этому принципу фирма «Norsк-Hydro» и изготавливала тяжелую воду. Ее чистота достигала 99,5 процентов. Немецкий ученый, присланный проинспектировать эту установку вскоре после оккупации Норвегии, назвал ее «шедевром, созданным трудом норвежских ученых и инженеров».
Установка начала действовать в 1934 году. До 1938 года здесь изготовили всего 40 килограммов тяжелой воды. Потом ее производство увеличилось, но и в конце 1939 года здесь выпускали не более десяти килограммов воды в месяц. Впрочем, выбора у немецких военных не было. Ведь мощность самой крупной в Германии установки по водородному электролизу не превышала 8000 киловатт.
Вопрос был лишь в том, согласятся ли норвежцы поставлять тяжелую воду в Германию?
Тем временем военные власти принялись выполнять свое собственное решение о передаче Института физики в Далеме в их ведение и сразу же столкнулись с проблемой. «Есть человек – есть проблема». Этим человеком был директор института, знаменитый нидерландский физик-экспериментатор Петер Дебай, лауреат Нобелевской премии 1936 года. Иностранец не мог возглавить секретный немецкий проект. Это противоречило всем принципам. Великого ученого поставили перед выбором: либо принять немецкое гражданство, либо покинуть институт. Неожиданное приглашение из США разрешило дилемму. Ученого, прожившего в Германии почти всю свою жизнь, просили выступить с циклом «лекций». В 1940 году Дебай переехал в Америку и более не возвращался.
Так немецкий атомный проект потерял первого ценного сотрудника.
Шуман же предложил назначить директором института своего ставленника, доктора Дибнера. Но тут воспротивился новый президент Общества имени императора Вильгельма, Альберт Феглер. Разве можно сравнивать с самим Дебаем какого-то Дибнера? В конце концов, того назначили временным «уполномоченным руководителем» института в Далеме – «на время отсутствия Дебая».
Так наметился раскол между «самозванцем Дибнером», с одной стороны, и «учителем Гейзенбергом» и его многочисленной свитой, с другой стороны. Этот раскол в среде немецких физиков немало навредил общему делу и замедлил работу над «урановым проектом».
Тем временем, в июле 1940 года, по соседству с Институтом физики, на участке, принадлежавшем Институту биологии и вирусных исследований, начали строить небольшую деревянную лабораторию. Здесь собирались разместить первый в Германии «докритический» урановый реактор. Чтобы отпугнуть непрошеных гостей, над дверями здания повесили табличку «Лаборатория вирусов».
Уже в первую военную зиму немецким ученым стало ясно, что строительством уранового реактора их работа не ограничится. Впереди их ждет «урановая бомба». Создать реактор нужно по двум причинам: во-первых, тогда ученые могут проверить теорию практикой, а во-вторых, что еще важнее, если удастся построить реактор, то и правительство, и вермахт убедятся, что ученым по плечу и создание бомбы, несмотря на те огромные трудности, которые они теперь все яснее сознавали.
В последующие два года ученые почти не вспоминали о бомбе. Все их помыслы были заняты ближайшей, пусть и промежуточной, целью: урановым реактором. Это вовсе не означает, – как порой пытаются убедить нас некоторые историки, – что немцы вовсе не думали о создании «супербомбы». Нет, они лишь предпочитали постепенно идти от победы к победе. Правда, оглядываясь на путь, ими пройденный, мы можем выразиться и иначе: «От поражения к поражению».
Первые совещания, проходившие в Берлине, показали, что действовать можно двумя способами. Во-первых, поступать эмпирически: меняя наугад те или иные замедлители, меняя схему расположения топлива, выбирать лучший вариант. У этого метода есть свои плюсы, но многое здесь зависит от случайности. Другой способ основан на теоретических изысканиях. Мы можем заранее судить о том, как будет протекать цепная реакция деления ядер урана. Для этого нам надо знать, например, «эффективные поперечные сечения» различных материалов при разных скоростях обстрела их нейтронами. Такие показатели можно измерить заранее, хотя это отнимает много времени и требует особого умения. Зато для проведения таких измерений нужны крохотные пробы материала, что немаловажно в 1940 году, когда в Германии не хватало урана, тяжелой воды, чистого углерода и бериллия. В конце концов, немецкие ученые, как и их западные коллеги, избрали третий путь. Они попытались совместить оба метода, действуя то по теории, то наугад.
В 1940 году в различных немецких лабораториях – в Лейпциге, Берлине, Гейдельберге, Вене и Гамбурге – был проведен ряд важных экспериментов. Так, летом и осенью 1940 года Гейзенберг и Депель (вместе с женой) ставят опыты с оксидом урана и тяжелой водой. Судя по всему, в реакторе на тяжелой воде можно использовать обычный уран, а не обогащенную смесь U-235.
Не менее важен эксперимент профессора Боте из Гейдельберга, проведенный в июне 1940 года. Он показывает, что абсолютно чистый углерод тоже можно использовать в качестве замедлителя, а ведь получить это вещество куда проще, чем тяжелую воду.
В Берлине, в Институте физики, Вейзцзеккер и его помощники начали конструировать будущий реактор. В конце февраля его решили строить «по схеме профессора Хартека»: две тонны оксида урана и полтонны тяжелой воды расположатся вперемешку, в пять или шесть слоев. Высота реактора – 70–90 сантиметров.
Можно было построить и сферический реактор, хотя это намного труднее. Зато топлива и тяжелой воды для него требуется меньше: 1,2 тонны и 320 литров. Кстати, расчеты показали, что, если покрыть любой реактор отражательной оболочкой из углерода, нейтроны не будут его покидать и размеры еще можно уменьшить.
Впрочем, в феврале 1940 года Гейзенберг, вернувшись к докладной записке, поданной два месяца назад, дополнил ее подробным математическим расчетом. К сожалению для немецкой науки, он пришел к выводу, что использовать чистый графит в качестве замедлителя вовсе не так эффективно, как показалось поначалу. Гелий тоже не годится, ибо реактор окажется слишком громоздким. Остается тяжелая вода.
Дибнер провел совещание, на котором обсуждались все проблемы, связанные с тяжелой водой. Участвовавшие в нем Гейзенберг, физик Карл Вирц и специалист по физической химии Карл Фридрих Бонхеффер, пришли к заключению, что трудностей впереди еще очень много.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73