Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы - Олег Фейгин

Рано утром 20 февраля 1944 года состав с тяжелой водой был погружен на железнодорожный паром, а через полчаса в его трюме прогремел сильный взрыв. Уже через несколько минут баржа стала сильно крениться на левый борт и оседать на корму. Железнодорожные вагоны с контейнерами, наполненными тяжелой водой, мгновенно сорвались с упоров в воду, а вскоре затонул и сам паром. Таким образом на дне озера Тиннше было захоронено 15 тонн тяжелой воды, которые, по мнению большинства историков, могли бы сыграть решающую роль в создании немецкой атомной бомбы. Но так ли все было в действительности?

Первые сомнения возникают при общем анализе ситуации с Norsк Hydro, ведь создается устойчивое впечатление, что немецкие оккупационные власти буквально подставляют гидропредприятие под удары английских и норвежских коммандос вместе с американскими бомбардировщиками. Для чего это было необходимо? Наверное, это могло быть масштабным отвлекающим маневром для союзников, чтобы они успокоились и не стали искать другие важные объекты «Уранового проекта».

Что же так хотели скрыть нацисты от английской и американской разведки? Может быть, это были принципиально иные урановые котлы на основе графита?

Первые упоминания о немецком «Урановом проекте» относятся к 1938 году. Гиммлер действительно приказал сохранять высшую степень секретности, всячески маскируя как сам проект, так и состав участников «Уранового клуба». Именно поэтому команды исследователей трудились по меньшей мере в трех основных центрах, включавших десятки лабораторий, плотно прикрытых гестапо и официально ведущих совершенно безобидную тематику. Такая организация труда имела свои преимущества, ведь для «Уранового проекта» не пришлось строить целый новый исследовательский комплекс, как Лос-Аламос в США, включая дорогостоящие лаборатории, насыщенные уникальным оборудованием. Иначе реализация немецкого ядерного проекта наверняка бы затянулась на длительное время, как и утверждает «официальная» версия тех исторических событий.

Тем не менее после прекращения в 1939 году открытых публикаций немецких ученых по ядерной проблематике у английской научно-технической разведки возникли вполне определенные подозрения, которые они тут же передали своим американским стратегическим союзникам. С этого момента британская и американская разведки стали плотно разрабатывать немецкую «атомную тему», вполне обоснованно считая, что нацистский ядерный проект уже вышел из чисто теоретической стадии и перешел к этапу инженерно-технического проектирования.

Одним из руководителей «акции прикрытия» «Уранового проекта» был штурмбанфюрер СС Норберт Альке. Считается, что именно ему принадлежит идея передать обширную дезинформацию через Гейзенберга Бору, а затем инспирировать его «спасение» с бегством через Швецию в Британию. Подобным же образом была разработана и акция прикрытия с использованием гидропредприятия Norsк Hydro в виде отвлекающего объекта. Через Бора к англичанам, а затем и американцам попала довольно странная идея Гейзенберга, что замедлителем нейронов в урановом котле может быть и обыкновенная вода, используемая совместно с ураном, обогащенным изотопом U-235. Вполне естественно, что до самого окончания войны в этой области британского атомного проекта результаты были минимальными, хотя работы велись сразу по нескольким направлениям.

Судя по многим косвенным данным, значительный прогресс в рамках «Уранового проекта» был достигнут и при конструировании установок для разделения изотопов урана. Один из наиболее интересных вариантов привез из Харькова Хоутерманс. Агрегат состоял из двух концентрических трубок с разной температурой, погруженных в пары урановых соединений. В его основе, по объяснениям Хоутерманса, лежала идея о том, что более легкие изотопы урана-235 будут концентрироваться на поверхности с более высокой температурой. Гейзенберг решил использовать в процессе обогащения пары гексафторида урана, однако это соединение было довольно агрессивным и требовало глубоко никелированных деталей. Необходимый для экспериментов по «харьковскому варианту» гексафторид урана поставлял концерн IG Farbenindustrie.

В течение всего 1940 года проводилась большая экспериментальная работа по апробации самых различных по сечению и длине труб, сделанных из различных коррозионно-стойких материалов. Одновременно всячески менялись режимы нагрева, однако несмотря ни на что эффективность установки была низкой, и за пару недель в лучшем случае выход составлял один килограмм гексафторида урана с удвоенным содержанием изотопа U-235. После многих обсуждений и совещаний в начале 1941 года был вынесен вердикт, что данный способ изотопного разделения следует считать малоэффективным.

Основное внимание стали уделять разработке альтернативных масс-спектрометрическим методам. Тогда-то еще один «советский репатриант» Александр Семенович Вайсберг и предложил использовать впервые увиденный им в Харькове «молекулярный луч», пропускаемый через систему из вращающихся экранов с узкими щелями. Поскольку более легкие изотопы имеют в луче более высокую скорость, они будут сепарироваться в накопитель при определенной скорости вращения экранов. Но мнения о перспективности этого метода разделились, и было принято компромиссное решение прорабатывать сразу несколько способов обогащения урана-235, включая следующие: масс-спектрометрический, термодиффузионный, молекулярного луча, ультрацентрифугирования, жидкостный и диффузионный.

Например, Хоутерманс склонялся к увиденному им в УФТИ методу диффузии гексафторида урана сквозь пористые стенки, через которые лучше диффундируют наиболее легкие изотопы урана; именно этот способ впоследствии и получил развитие в США и Англии. Но основное внимание уделялось изотопному обогащению урана с использованием различных конструкций ультрацентрифуг. Здесь тоже возникли определенные трудности, связанные с устойчивостью ротора при очень высокой скорости вращения, достигающей сотни тысяч оборотов в минуту.

В конце 1941 года по неясной причине произошла утечка секретной информации, и в руки британской разведки попадал отчет ведущих ядерщиков Германии, составленный для Главного имперского управления вооружений:

«Перед нами стоят две проблемы:

1. Производство тяжелой воды.

2. Разделение изотопов…

Первая более актуальна, так как, судя по имеющимся данным, при наличии тяжелой воды реактор будет работать и без обогащения изотопов урана. Кроме того, изготавливать тяжелую воду все же проще и дешевле, чем обогащать изотопы U-235»[32].

Между тем в 1941 году профессор Вейцзеккер неожиданно подал патентную заявку на устройство ядерного боезапаса на основе нового трансуранового элемента № 94, позднее названного плутонием, который можно получить из урана-238. Когда об этом узнал Хоутерманс, он стал оспаривать приоритет своего коллеги, доказывая, что еще год назад докладывал на заседании «Уранового клуба», где присутствовал Вейцзеккер, о подобной разработке харьковских физиков, в которой принимал самое непосредственное участие. Хоутерманс тут же подал от себя встречную патентную заявку, где рассматривал возможность использования плутония «в качестве взрывчатого вещества». Последующий анализ вариантов устройства плутониевых бомб Вейцзеккера и Хоутерманса показал, что они детально совпадают с атомной бомбой харьковских физиков.

В августе 1941 года Хоутерманс написал статью «К вопросу о начале цепной реакции деления ядер», где он первым из немецких ученых подробно описал цепную реакцию под действием быстрых нейтронов, а также рассчитал критическую массу урана-235, то есть наименьшую массу, при которой может протекать самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Его оценки в несколько десятков килограммов полностью повторяли результат харьковских физиков, но в первую очередь Хоутерманса интересовал плутоний, использование которого делало ненужным разделение изотопов урана. Сам плутоний можно было выделять с помощью достаточно простых химических методов, и Хоутерманс предложил его использовать в качестве делящегося материала вместо урана-235. Необходимо было только запустить реактор на медленных нейтронах для наработки плутония из урана-238.

После серии очень трудных экспериментов летом 1941 года лейпцигская группа «Уранового проекта», которой непосредственно руководил Гейзенберг, а его заместителем был Вейцзеккер, наконец добилась положительного результата, наладив процесс размножения нейтронов. Урановый котел в данном случае представлял алюминиевый шар диаметром чуть менее метра с 164 литрами тяжелой воды и 142 килограммами оксида урана. Два слоя оксида разделяла тонкая алюминиевая сфера, а источник нейтронов находился в центре котла, погруженного в водный резервуар.

Именно с этим первым работающим котлом немецкого «Уранового проекта» и связаны изначальные сомнения в правдивости «официальной» историографии нацистских ядерных исследований. Дело в том, что выполненные через много лет в 50-х годах модельные опыты американских физиков однозначно показали, что в данном варианте размножение нейтронов никак не может быть зафиксировано приборами. И только когда экспериментаторы поменяли тяжелую воду на сверхчистый графит, они получили искомый положительный коэффициент размножения нейтронов для самоподдерживавшейся цепной реакции.