Сачуване коцке уранијума откривају зашто нацистичка Немачка није успела да направи атомску бомбу

Испитујући сачуване коцке уранијума и раније документоване историјске доказе, истраживачи су открили значајна ограничења последњег експерименталног нуклеарног реактора који је Немачка развила.

Њихови налази показују да пројекту није недостајало само неколико материјала. Реактору би биле потребне далеко веће количине уранијума и тешке воде него што је Немачка имала на располагању током рата.

Трка у развоју атомске бомбе

Пројекат Менхетн, тајни амерички програм развоја нуклеарног оружја током Другог светског рата, делом је покренут због могућности да нацистичка Немачка прва оствари сличан научни пробој. Научници су знали да би земља која у томе успе могла да стекне војну предност без преседана.

Један од могућих путева до атомске бомбе подразумевао је изградњу нуклеарног реактора способног да производи плутонијум, радиоактивни хемијски елемент који може да се користи у нуклеарном оружју.

У реактору, атоми уранијума подлежу нуклеарној фисији, процесу током којег се њихова језгра цепају и ослобађају енергију, као и додатне честице познате као неутрони. У одговарајућим условима, ти неутрони покрећу нове реакције фисије, стварајући одрживу ланчану реакцију.

Иако је нацистичка Немачка спроводила нуклеарна истраживања у оквиру програма познатог као „Урански пројекат“ (Uranprojekt), историчари већ дуго расправљају о томе колико су њени научници заиста били близу изградње функционалног реактора.

Последњи немачки покушај био је експериментални реактор познат као Б8, изграђен 1945. године под руководством физичара Вернера Хајзенберга. Уређај је користио коцке природног уранијума потопљене у тешку воду, посебну супстанцу која је имала кључну улогу у контроли нуклеарне реакције.

Зашто је тешка вода била неопходна за немачки реактор

Тешка вода изгледа готово исто као обична вода, али њени атоми водоника садрже додатни неутрон. Та суптилна разлика чини је посебно корисном у одређеним типовима нуклеарних реактора.

У реактору, тешка вода служи као успоривач неутрона, односно супстанца која успорава неутроне ослобођене током фисије. Спори неутрони имају већу вероватноћу да изазову додатне реакције фисије у уранијуму и тако помогну у одржавању ланчане реакције неопходне за рад реактора.

За Немачку је, међутим, набавка довољних количина тешке воде представљала велику препреку.

Током рата, једино постројење у Европи које је могло да испоручује тешку воду потребну немачком програму била је фабрика компаније „Norsk Hidro“ у Веморку, у Норвешкој. Немачка је преузела контролу над постројењем након окупације Норвешке у априлу 1940. године.

Савезничке снаге препознале су значај фабрике за немачке нуклеарне амбиције и циљале су је саботажама и бомбардовањем. У великом америчком ваздушном нападу 16. новембра 1943. године погођен је Веморк, што је допринело коначном престанку производње тешке воде у том постројењу.

Научници поново испитују Хитлеров последњи нуклеарни реактор

Када су америчке снаге 1945. године откриле и демонтирале реактор Б8, он никада није достигао „критичност“. У нуклеарној физици, критичност означава стање у којем ланчана реакција постаје самоодржива, тако да свака генерација реакција фисије производи довољно неутрона за одржавање следеће.

Достизање тог прага основни је услов за рад конвенционалног нуклеарног реактора. Упркос називу, критичност не значи да ће реактор експлодирати. Она једноставно означава да нуклеарна ланчана реакција може да се настави без ослањања на спољашњи извор неутрона.

Хајзенберг, који је руководио немачким радом на реактору, тврдио је да је експеримент Б8 био близу достизања тог прага. Сматрао је да је уређају била потребна само релативно мала додатна количина уранијума да би постао оперативан.

Међутим, нова студија, коју је предводио Тимоти Кут са сарадницима, доводи у питање ту процену.

Истраживачи су испитали две сачуване коцке природног уранијума које су коришћене у немачком нуклеарном пројекту. Проучили су и историјске записе, техничке извештаје, преписку и другу архивску грађу како би реконструисали могућности реактора и утврдили шта би било потребно да он проради.

Њихови налази откривају сасвим другачију слику напретка Немачке у нуклеарним истраживањима.

Огроман недостатак уранијума и тешке воде

Према прорачунима истраживача, реактору Б8 било би потребно приближно двоструко више уранијума и више него двоструко више тешке воде од количина које је заправо садржао да би се успоставила одржива нуклеарна ланчана реакција.

Потребне количине премашивале су залихе материјала којима је Немачка располагала током рата. Посебно је количина тешке воде неопходна за рад реактора била далеко већа од оне коју је немачки програм могао да набави из норвешких извора.

Истраживачи су испитали и да ли су немачки научници могли да избегну недостатак тешке воде коришћењем графита, облика угљеника који такође може да успорава неутроне у нуклеарним реакторима.

Такав приступ био је успешан код америчких научника, који су 1942. године остварили прву контролисану и одрживу нуклеарну ланчану реакцију на свету, користећи реактор са графитом као успоривачем неутрона.

Међутим, графит доступан на територијама под немачком контролом садржао је нечистоће због којих није био погодан за исту намену. Конкретно, трагови бора могли су да апсорбују неутроне који би иначе помогли у одржавању реакције, спречавајући реактор да достигне критичност.

То значи да Немачка није могла једноставно да замени тешку воду графитом и тако превазиђе проблеме са снабдевањем.

Зашто је нацистички нуклеарни програм био осуђен на неуспех

Налази указују на то да је Хајзенберг значајно потценио количину додатног материјала која би била потребна за рад његовог реактора.

Уместо да буду на корак од изградње функционалног нуклеарног реактора, немачки научници су се суочавали са несташицама које нису могли да превазиђу средствима која су им била на располагању.

Истраживање такође пружа јасније објашњење зашто немачки нуклеарни програм није успео да пређе са експерименталних пројеката реактора на функционалан уређај способан да производи материјал за атомску бомбу.

На основу конструкционих решења и материјала доступних током Другог светског рата, истраживачи закључују да нацистичка Немачка није располагала ресурсима неопходним за покретање ни реактора са тешком водом ни алтернативног реактора који би користио графит.

Више од осам деценија након завршетка рата, сачуване коцке уранијума помогле су да се разреши дугогодишње историјско питање и открију размере заостатка нацистичке Немачке у настојањима да оствари један од кључних корака ка изради атомске бомбе.