Дэвид Ирвинг - Вирусный флигель
К мысли о возможности обогащения урана с помощью центрифуги Грота и независимо от него профессора Мартина из Киля привела статья американца Бимса, опубликованная тремя годами ранее в журнале «Ревью оф модерн физик». В статье Бимс описал изобретенную им газовую центрифугу.
И Грот, и Мартин остановили свой выбор на пресловутом шестифтористом уране. Правда, в ультрацентрифуге явление тепловой диффузии уже не играло никакой роли. Главное преимущество ультрацентрифуги в том и состояло, что в ней разделение изотопов происходило исключительно вследствие различия масс изотопов урана, равных 235 и 238, а абсолютное значение этих масс оказывалось совершенно несущественным.
Чтобы воплотить новый принцип в металл, Гроту пришлось потратить немало сил и времени в поисках фирмы, которая согласилась бы и была бы в состоянии изготовить опытный образец центрифуги. В начале августа Грот вступил в переговоры с доктором Бейерле, главным специалистом — исследователем фирмы «Аншютц и К°». Эта фирма специализировалась в области производства гироскопических приборов и, следовательно, имела опыт в деле создания высокооборотных устройств. Через неделю был подписан контракт. А уже 10 октября в Гамбург поступили первые синьки. Еще через девять дней после совещания в Киле, к 22 августа, комплект чертежей был полностью закончен. Помимо того фирма успела изготовить для ультрацентрифуги электрический двигатель на 60 тысяч оборотов в минуту. Общая стоимость опытного образца ультрацентрифуги должна была составить 10—15 тысяч марок.
24 октября в Департаменте армейского вооружения для обсуждения метода разделения, предложенного Гротом, собрались Хартек, Баше и Дибнер. Быстрота, с которой разворачивалась работа, и особенно оперативность фирмы «Аншютц и К0» произвели на участников встречи столь хорошее впечатление, что было решено выразить фирме официальную благодарность.
И не зря. Другие фирмы оказались куда менее усердными. Так, ротор для центрифуги, который должен выдерживать колоссальные механические нагрузки, предполагалось изготовить из особо прочной специальной стали. Подобную сталь можно было получить только у «Круппа». Но фирма не торопилась, она обещала выполнить заказ только через восемь месяцев. Гроту пришлось пойти на изготовление ротора из легкого сплава. Изготовить нужный сплав — «Бондур» — взялась ганноверская фирма «Объединенные заводы легких сплавов», но срок она назначила тоже не малый — почти два месяца. Чтобы ускорить пуск центрифуги, гамбургский институт решил делать ротор и вакуумную камеру в собственных мастерских, фирме же «Аншютц и К°» предстояло сосредоточить усилия на создании системы привода центрифуги. Окончание работ по всем узлам намечалось на конец февраля. Проверку работы центрифуги решили провести на ксеноне и лишь после этого перейти к разделению изотопов урана. В декабре 1941 года Грот писал: «Теоретически ультрацентрифуга должна давать в сутки до двух килограммов шестифтористого урана, в котором концентрация урана-235 будет доводиться до 7% и даже несколько выше».
Так через несколько месяцев после мартовского совещания, констатировавшего отсутствие надежных методов разделения изотопов, наметился выход из тупика. И, отдавая должное изобретательности немецких специалистов, следует сказать, что если вначале они по существу делали ставку только на метод Клузиуса — Диккеля, то к концу 1941 года они проводили исследования не менее семи методов обогащения урана: масс-спектрографического (в лаборатории Арденне), термодиффузии, метода разделительной колонны (варианта метода тепловой диффузии), метода «вымывания» (основанного на законе распределения Нернста), метода шлюзования изотопов, метода диффузии изотопов в металлах-носителях и, наконец, метода ультрацентрифугирования.
Однако неизвестно ни одной Попытки воспользоваться методом газовой диффузии того же шестифтористого урана через пористую перегородку. И это тем более странно, что еще в самых первых исследованиях изотопов его использовал Астон, а затем усовершенствовал в Германии Густав Герц. Именно метод Герца с огромным успехом применили англичане и американцы для разделения, изотопов урана. Немецкие же физики начисто упустили его из виду.
Летом 1941 года перед немецкими учеными вновь возникла «плутониевая альтернатива».
Это случилось благодаря появлению в лаборатории Арденне, в Лихтерфельде, нового работника. Он пришел к Арденне в начале 1941 года. Это был профессор Фриц Хоутерманс, человек острого ума, обладавший замечательной способностью видеть вещи с неожиданной стороны. Судьба Хоутерманса была очень нелегкой, ему пришлось познакомиться с тюрьмами у себя на родине и даже за ее пределами. Гестапо не сводило с него глаз и ему было запрещено работать в государственных учреждениях. Лаборатория Арденне была частной, и ее хозяин рискнул взять к себе Хоутерманса, которого настойчиво рекомендовал сам Макс фон Лауэ.
И Арденне не пришлось жалеть об этом. С первых же дней Хоутерманс взялся за очень важные работы. Сперва он провел экономический анализ различных методов разделения изотопов, затем выполнил очень тонкие измерения эффективных сечений различных веществ для медленных нейтронов. Последняя работа была особенно трудной, ибо в Германии не было циклотронов и Хоутермансу при измерениях приходилось полагаться только на весьма маломощные природные источники нейтронов.
Через восемь месяцев после начала работы у Арденне Хоутерманс завершил самое важное из своих исследований. Отчет «К вопросу об инициировании цепной реакции» занимал всего 39 машинописных страниц, но в нем содержался замечательный по своей глубине обзор всего теоретического фундамента немецкого атомного проекта, а также впервые приводились исчерпывающие расчеты цепной реакции на быстрых нейтронах и расчеты значения критической массы урана-235.
Историки атомных исследований и разработок обычно утверждают, что немецкие ученые не предпринимали попыток определить значение критической массы урана-235 и даже не давали себе труда подумать над вопросом о цепных реакциях на быстрых нейтронах. Фактически все обстоит совершенно иначе. Хоутерманс определенно проделал и то, и другое. И даже не один он. Позже, в сентябре 1942 года, в записке, посвященной возможности осуществления цепной реакции на быстрых нейтронах, Зигфрид Флюгге совершенно недвусмысленно указывал на всю важность получения урана-235 для создания урановой бомбы. А Гейзенберг, примерно в то же самое время, говоря о возможности создания урановой бомбы, в ответ на вопрос о ее размерах сказал, что она будет не больше ананаса. А еще через год на одной из лекций Гейзенберг воспользовался диаграммой, на которой изобразил схему процесса на быстрых нейтронах в уране-235. Кроме того, на основе результатов измерений эффективного сечения урана для быстрых нейтронов, проведенных в 1943 году венцами Йентшке и Линтнером, Гейзенберг уточнил теорию критической массы Хоутерманса.
Однако вернемся к отчету Хоутерманса. Его содержание не ограничивалось перечисленными важными положениями. Еще большее внимание Хоутерманс уделил возможности получения нового делящегося элемента, пригодного для создания бомбы, то есть тому, что мы называли «плутониевой альтернативой» урана-235. В сущности, Хоутерманс не открыл ничего нового, а лишь по-иному взглянул на известные уже факты. Еще в феврале 1941 года Вольц и Хаксель экспериментально установили, что уран-238 поглощает нейтроны значительно слабее, чем ожидалось. Они были убеждены в правильности своей интерпретации экспериментов и считали, что необходим пересмотр предположения Вайцзеккера о возможности извлечения делящегося продукта распада урана-239. По мнению Вольца и Хакселя, такое извлечение будет почти невозможным, поскольку этого вещества должно образовываться очень немного.
Хоутерманс отверг подобный ход рассуждений. В существовавших тогда условиях главное внимание следовало уделять вовсе не методам разделения, куда важнее было сосредоточить усилия на поисках такой наиболее эффективной геометрии реактора. Ведь в природном уране урана-238 в 139 раз больше, чем урана-235, и поэтому гораздо выгоднее изыскать способы утилизации распространенного урана-238, а не редкого урана-235. «Каждый нейтрон, который захватывается ура-ном-238, приводит к возникновению ядра элемента нового типа. А оно уже может делиться под воздействием тепловых нейтронов», — писал в отчете Хоутерманс[16]. Но это означало не что иное, как изменение подхода к самому атомному реактору. Теперь его можно было рассматривать не только как источник энергии, но и как «машину для преобразования элементов», которая несравненно эффективнее самого лучшего способа разделения изотопов. Имея котел, в котором происходит цепная реакция, уже не нужно заботиться о методах разделения изотопов, достаточно будет разработать способы химического извлечения нового элемента из облученного в котле урана. А это гораздо проще и дешевле.
