Die geskiedenis van die uraanprojek van die Derde Ryk, soos dit gewoonlik aangebied word, herinner my persoonlik baie aan 'n boek met geskeurde bladsye. Dit alles verskyn as 'n geskiedenis van deurlopende mislukkings en mislukkings, 'n program met onduidelike doelwitte en 'n vermorsing van waardevolle hulpbronne. In werklikheid is 'n soort narratief oor die Duitse atoomprogram gebou, wat onlogies is, waarin daar aansienlike teenstrydighede is, maar wat streng toegepas word.
'N Paar inligting wat ons in publikasies kon vind, insluitend relatief onlangse studies oor die geskiedenis van Duitse militêre-tegniese ontwikkelinge, stel ons egter in staat om 'n heeltemal ander manier na die Duitse uraanprojek te kyk. Die Nazi's was hoofsaaklik geïnteresseerd in 'n kompakte kragreaktor en termonucleaire wapens.
Kragreaktor
Günther Nagel se uitgebreide en Duits-klinkende werk "Wissenschaft für den Krieg", meer as duisend bladsye gebaseer op ryk argiefmateriaal, bied baie interessante inligting oor hoe fisici van die Derde Ryk die gebruik van atoomenergie voorgestel het. Die boek handel hoofsaaklik oor die geheime werk van die navorsingsafdeling van die Departement van Landbewapening, waarin ook gewerk is aan kernfisika.
Sedert 1937 het Kurt Diebner in hierdie afdeling navorsing gedoen oor die aanvang van die ontploffing van plofstof deur middel van bestraling. Selfs voordat die eerste kunsmatige splitsing van uraan in Januarie 1939 uitgevoer is, het die Duitsers probeer om kernfisika toe te pas op militêre aangeleenthede. Die Departement van Landbewapening het onmiddellik belanggestel in die uraanklitsingsreaksie, wat die Duitse uraanprojek van stapel gestuur het en eerstens die taak van wetenskaplikes gestel om die toepassingsgebiede van atoomenergie te bepaal. Die bevel is gegee deur Karl Becker, hoof van die Departement van Landbewapening, president van die Imperial Research Council en generaal van artillerie. Die opdrag is vervul deur die teoretiese fisikus Siegfried Flyugge, wat in Julie 1939 'n verslag oor die gebruik van atoomenergie gemaak het, die aandag gevestig het op die enorme energiepotensiaal van die splitsbare atoomkern en selfs 'n skets van 'n 'uraanmasjien' opgestel het is, 'n reaktor.
Die konstruksie van die 'uraanmasjien' was die basis van die uraanprojek van die Derde Ryk. Die Uranium -masjien was 'n prototipe van 'n kragreaktor, nie 'n produksiereaktor nie. Gewoonlik word hierdie omstandigheid in die raamwerk van die vertelling oor die Duitse kernprogram, wat hoofsaaklik deur die Amerikaners geskep is, geïgnoreer, of dit word erg onderskat. Intussen was die kwessie van energie vir Duitsland die belangrikste kwessie as gevolg van die akute tekort aan olie, die noodsaaklikheid om motorbrandstof uit steenkool te produseer en beduidende probleme met die ontginning, vervoer en gebruik van steenkool. Daarom het die eerste blik op die idee van 'n nuwe energiebron hulle baie geïnspireer. Gunther Nagel skryf dat dit veronderstel was om die "uraanmasjien" as 'n stilstaande bron van energie in die nywerheid en in die weermag te gebruik om dit op groot oorlogskepe en duikbote te installeer. Laasgenoemde was, soos blyk uit die epos van die Slag om die Atlantiese Oseaan, van groot belang. Die duikbootreaktor het die boot van 'n duik in 'n werklik onderwaterboot verander en dit baie minder kwesbaar gemaak vir teen-duikbootmagte van teenstanders. Die kernboot hoef nie op die oppervlak te kom om die batterye te laai nie, en die omvang van sy werking is nie beperk deur die toevoer van brandstof nie. Selfs 'n enkele kernreaktorboot sal baie waardevol wees.
Maar die belangstelling van Duitse ontwerpers in die kernreaktor was nie hierop beperk nie. Die lys van masjiene waarop hulle gedink het om die reaktor te installeer, het byvoorbeeld tenks ingesluit. In Junie 1942 bespreek die minister van Hitler en die Ryksbewapening, Albert Speer, 'n projek vir 'n 'groot gevegsvoertuig' wat ongeveer 1 000 ton weeg. Die reaktor was blykbaar spesifiek bedoel vir hierdie tipe tenk.
Die vuurpylwetenskaplikes het ook belanggestel in die kernreaktor. In Augustus 1941 versoek die Peenemünde -navorsingsentrum die moontlikheid om die 'uraanmasjien' as vuurpylmotor te gebruik. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker het geantwoord dat dit moontlik is, maar dat hy tegniese probleme ondervind. Reaktiewe stuwing kan geskep word met behulp van die vervalprodukte van 'n atoomkern of deur middel van 'n stof wat deur die hitte van 'n reaktor verhit word.
Die vraag na 'n kragreaktor was dus groot genoeg vir navorsingsinstitute, groepe en organisasies om in hierdie rigting te begin. Reeds aan die begin van 1940 het drie projekte begin om 'n kernreaktor te bou: Werner Heisenberg by die Kaiser Wilhelm Instituut in Leipzig, Kurt Diebner by die Departement van Landbewapening naby Berlyn en Paul Harteck aan die Universiteit van Hamburg. Hierdie projekte moes die beskikbare voorraad uraniumdioksied en swaar water onder mekaar verdeel.
Te oordeel na die beskikbare gegewens, kon Heisenberg einde Mei 1942 die eerste demonstrasie -reaktor bymekaarbring en begin. 750 kg uraanmetaalpoeier saam met 140 kg swaar water is in twee stewig vasgeskroefde aluminium hemisfere geplaas, dit wil sê binne -in 'n aluminiumbal wat in 'n houer met water geplaas is. Die eksperiment het aanvanklik goed verloop, 'n oormaat neutrone is opgemerk. Maar op 23 Junie 1942 begin die bal oorverhit, die water in die houer begin kook. Die poging om die ballon oop te maak was tevergeefs, en uiteindelik het die ballon ontplof en uraanpoeier in die kamer gestrooi, wat onmiddellik aan die brand geslaan het. Die brand is met groot moeite geblus. Einde 1944 bou Heisenberg 'n nog groter reaktor in Berlyn (1,25 ton uraan en 1,5 ton swaar water), en in Januarie-Februarie 1945 bou hy 'n soortgelyke reaktor in die kelder by Haigerloch. Heisenberg het 'n ordentlike neutronopbrengs behaal, maar hy het nie 'n beheerde kettingreaksie behaal nie.
Diebner het eksperimenteer met uraandioksied en uraanmetaal en het vier reaktore opeenvolgend van 1942 tot einde 1944 op Gottow (wes van die Kummersdorf -toetslokaal, suid van Berlyn) gebou. Die eerste reaktor, Gottow-I, bevat 25 ton uraanoksied in 6800 blokkies en 4 ton paraffien as moderator. G-II in 1943 was reeds op metaal uraan (232 kg uraan en 189 liter swaar water; uraan het twee sfere gevorm, waarbinne swaar water geplaas is, en die hele toestel in 'n houer met ligte water geplaas is).
Die G-III, wat later gebou is, word gekenmerk deur 'n kompakte kerngrootte (250 x 230 cm) en 'n hoë neutronopbrengs; die aanpassing daarvan aan die begin van 1944 bevat 564 uraan en 600 liter swaar water. Diebner het konsekwent die ontwerp van die reaktor uitgewerk en geleidelik 'n kettingreaksie benader. Uiteindelik het hy daarin geslaag, al was dit met 'n oorvloed. Reaktor G-IV het in November 1944 'n katastrofe opgedoen: 'n ketel het gebars, uraan het gedeeltelik gesmelt en werknemers was baie bestraal.
Uit die bekende gegewens word dit baie duidelik dat Duitse natuurkundiges probeer het om 'n water-gemodereerde kragreaktor onder druk te skep waarin 'n aktiewe sone van metaal uraan en swaar water die ligte water rondom dit sou verhit, en dit dan na 'n stoom kon voer kragopwekker of direk na 'n turbine.
Hulle het dadelik probeer om 'n kompakte reaktor te skep wat geskik is vir installasie op skepe en duikbote, en daarom het hulle uraanmetaal en swaar water gekies. Hulle het blykbaar nie 'n grafietreaktor gebou nie. En glad nie as gevolg van Walter Bothe se fout of omdat Duitsland nie grafiese suiwerheid kon vervaardig nie. Waarskynlik, die grafietreaktor, wat tegnies makliker sou gewees het om te skep, blyk te groot en swaar te wees om as skeepsaanleg gebruik te word. Na my mening was dit 'n doelbewuste besluit om die grafietreaktor te laat vaar.
Uraniumverrykingsaktiwiteite het waarskynlik ook verband gehou met pogings om 'n kompakte kragreaktor te skep. Die eerste apparaat vir die skeiding van isotope is in 1938 deur Klaus Klusius geskep, maar sy 'verdeelbuis' was nie geskik as industriële ontwerp nie. Verskeie metodes van isotoopskeiding is in Duitsland ontwikkel. Ten minste een van hulle het 'n industriële skaal bereik. Aan die einde van 1941 het dr. Hans Martin die eerste prototipe van 'n isotoopskeidingsentrifuge geloods, en op hierdie basis is 'n uraanverrykeringsaanleg in Kiel begin bou. Die geskiedenis daarvan, soos aangebied deur Nagel, is taamlik kort. Dit is gebombardeer, en die toerusting is na Freiburg verskuif, waar 'n nywerheidsaanleg in 'n ondergrondse skuiling gebou is. Nagel skryf dat daar geen sukses was nie en dat die aanleg nie werk nie. Dit is heel waarskynlik nie heeltemal waar nie, en dit is waarskynlik dat sommige van die verrykte uraan geproduseer is.
Verrykte uraan as kernbrandstof het Duitse natuurkundiges toegelaat om beide die probleme van die bereiking van 'n kettingreaksie en die ontwerp van 'n kompakte en kragtige ligwaterreaktor op te los. Swaar water was nog steeds te duur vir Duitsland. In 1943-1944, na die vernietiging van 'n aanleg vir die produksie van swaar water in Noorweë, was 'n aanleg by die Leunawerke-aanleg, maar om 'n ton swaar water te verkry, was die verbruik van 100 duisend ton steenkool nodig om die nodige elektrisiteit op te wek. Die swaarwaterreaktor kan dus op 'n beperkte skaal gebruik word. Die Duitsers het egter blykbaar versuim om verrykte uraan vir monsters in die reaktor te vervaardig.
Pogings om termonukleêre wapens te skep
Die vraag waarom die Duitsers nie kernwapens geskep en gebruik het nie, word nog steeds sterk gedebatteer, maar myns insiens versterk hierdie debatte die invloed van die verhaal oor die mislukkings van die Duitse uraanprojek meer as om hierdie vraag te beantwoord.
Te oordeel na die beskikbare gegewens, was die Nazi's baie min geïnteresseerd in 'n uraan- of plutonium -kernbom, en het veral geen pogings aangewend om 'n produksiereaktor vir die vervaardiging van plutonium te skep nie. Maar hoekom?
Eerstens het die Duitse militêre leerstuk min ruimte vir kernwapens gelaat. Die Duitsers het probeer om nie gebiede, stede, militêre en industriële fasiliteite te vernietig nie, maar om beslag te lê op hulle. Tweedens, in die tweede helfte van 1941 en in 1942, toe atoomprojekte die fase van aktiewe implementering betree het, het die Duitsers geglo dat hulle binnekort die oorlog in die USSR sou wen en oorheersing op die vasteland sou verseker. Op die oomblik is selfs talle projekte geskep wat na die einde van die oorlog geïmplementeer moes word. Met sulke gevoelens het hulle nie 'n kernbom nodig gehad nie, of, meer presies, hulle het nie gedink dat dit nodig was nie; maar 'n boot- of skeepsreaktor was nodig vir toekomstige gevegte in die see. Derdens, toe die oorlog begin neig na die nederlaag van Duitsland, en kernwapens nodig geword het, het Duitsland 'n spesiale pad gevolg.
Erich Schumann, die hoof van die navorsingsafdeling van die Departement van Landbewapening, het die idee voorgehou dat dit moontlik is om ligte elemente, soos litium, vir 'n termonukleêre reaksie te probeer gebruik, en dit aan te steek sonder om 'n kernlading te gebruik. In Oktober 1943 het Schumann aktiewe navorsing in hierdie rigting geloods, en die fisici ondergeskik aan hom probeer om toestande te skep vir 'n termonukleêre ontploffing in 'n kanon-tipe toestel, waarin twee vormige ladings in die loop na mekaar afgevuur word, wat bots en skep hoë temperatuur en druk. Volgens Nagel was die resultate indrukwekkend, maar nie genoeg om 'n termonukleêre reaksie te begin nie. 'N Implosiekema is ook bespreek om die gewenste resultate te behaal. Die werk in hierdie rigting is aan die begin van 1945 gestaak.
Dit lyk miskien na 'n vreemde oplossing, maar dit het 'n sekere logika. Duitsland kan uraan tegnies verryk tot wapenskwaliteit. 'N Uraanbom het egter te veel uraan benodig - om 60 kg hoogs verrykte uraan vir 'n atoombom te verkry, was 10,6 tot 13,1 ton natuurlike uraan nodig.
Intussen is uraan aktief geabsorbeer deur eksperimente met reaktore, wat as prioriteit en belangriker as kernwapens beskou is. Daarbenewens is blykbaar uraanmetaal in Duitsland gebruik as 'n plaasvervanger vir wolfram in die kerne van wapenbrekende skulpe. In die gepubliseerde notules van die vergaderings tussen Hitler en die Rykse minister van wapens en ammunisie, Albert Speer, is daar 'n aanduiding dat Hitler vroeg in Augustus 1943 beveel het om die verwerking van uraan onmiddellik vir die vervaardiging van kerne onmiddellik te verskerp. Terselfdertyd is studies gedoen oor die moontlikheid om wolfram te vervang deur metaal uraan, wat in Maart 1944 geëindig het. In dieselfde protokol word daar genoem dat daar in 1942 5600 kg uraan in Duitsland was, dit beteken natuurlik uraanmetaal of in terme van metaal. Of dit waar was of nie, het onduidelik gebly. Maar as ten minste gedeeltelik pantser-deurdringende skulpe met uraankerne vervaardig word, dan moes hierdie produksie ook tonne en tonne uraanmetaal verbruik.
Hierdie toepassing word ook aangedui deur die merkwaardige feit dat die produksie van uraan aan die begin van die oorlog deur Degussa AG begin is, voor die implementering van eksperimente met reaktore. Uraanoksied is geproduseer by 'n fabriek in Oranienbaum (dit is aan die einde van die oorlog gebombardeer, en nou is dit 'n radioaktiewe besmettingsgebied), en uraanmetaal is by 'n fabriek in Frankfurt am Main vervaardig. In totaal het die firma 14 ton uraanmetaal in poeier, plate en blokkies vervaardig. As baie meer vrygestel is as wat in eksperimentele reaktore gebruik is, kan ons sê dat uraanmetaal ook ander militêre toepassings het.
In die lig van hierdie omstandighede is die begeerte van Schumann om 'n nie-kernontsteking van 'n termonukleêre reaksie te verkry, heel verstaanbaar. Eerstens sou die beskikbare uraan nie genoeg wees vir 'n uraanbom nie. Tweedens het die reaktore ook uraan nodig vir ander militêre behoeftes.
Waarom het die Duitsers nie 'n uraanprojek gehad nie? Omdat hulle skaars die splitsing van die atoom bereik het, stel hulle hulself as die uiters ambisieuse doel om 'n kompakte kragreaktor te skep wat geskik is as 'n mobiele kragsentrale. In so 'n kort tyd en onder militêre omstandighede was hierdie taak vir hulle kwalik tegnies oplosbaar.
