Немецкая ядерная программа (1939—1945) — работы, направленные на создание ядерного оружия, которые осуществлялись в гитлеровской Германии.
Предыстория В декабре 1938 года немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман впервые в мире осуществили искусственное расщепление ядра атома урана.
24 апреля 1939 года в высшие военные инстанции Германии поступило письмо за подписью профессора Гамбургского университета Пауля Хартека и его сотрудника доктора В. Грота, в котором указывалось на принципиальную возможность создания нового вида высокоэффективного взрывчатого вещества. В нём говорилось, что «та страна, которая первой сумеет практически овладеть достижениями ядерной физики, приобретёт абсолютное превосходство над другими». 29 апреля 1939 года имперское министерство науки, воспитания и народного образования по поручению руководителя специального отдела физики имперского исследовательского совета — государственного советника профессора Абрахама Эзау провело обсуждение вопроса «о самостоятельно распространяющейся ядерной реакции», на которое, среди прочих, был приглашён профессор Э. Шуман, руководитель исследовательского отдела Управления вооружений сухопутных сил III Рейха.
Письмо Хартека и Грота было передано физику Курту Дибнеру из научного отдела Управления вооружений. По настойчивым просьбам Дибнера Управление вооружений, не дожидаясь принятия официального решения высших военных властей, освободило Дибнера от выполнения всех побочных работ и поручило ему заниматься только вопросами ядерной физики, создав для этого специальное отделение. В июне 1939 года Дибнер организовал сооружение первой в Германии реакторной сборки на полигоне Куммерсдорф под Берлином.
В 1939 году рабочая группа профессора А. Эзау по проблеме ядерной энергии при рейхсминистерстве образования инициировала принятие закона о запрете вывоза урана из Германии. У бельгийской фирмы Union Miniere в Бельгийском Конго было срочно закуплено большое количество урановой руды.
Начало практических работ по созданию ядерного оружия 26 сентября 1939 года Управление армейских вооружений для рассмотрения вопроса о способах создания ядерного оружия собрало совещание специалистов в области ядерной физикиВсеволод Овчинников. Горячий пепел. Хроника тайной гонки за обладание атомным оружием. 1984 — С.20., на которое были приглашены Пауль Хартек, Ханс Гейгер, Вальтер Боте, Курт Дибнер, а также Карл-Фридрих фон Вайцзеккер и Вернер ГейзенбергВсеволод Овчинников. Горячий пепел. Хроника тайной гонки за обладание атомным оружием. М. 1984 — С.21.. На нём было принято решение засекретить все работы, имеющие прямое или косвенное отношение к урановой проблеме и осуществлению программы, получившей название «Урановый проект» — (). Участники совещания посчитали возможным создание ядерного оружия за 9-12 месяцев.
Всего в Германии было 22 научные организации, напрямую связанные с атомным проектом, в числе которых ключевые функции выполняли: Физический институт Общества кайзера Вильгельма; Институт физической химии Гамбургского университета; Физический институт Высшей технической школы в Берлине; Физический институт Института медицинских исследований (Гейдельберг); Физико-химический институт Лейпцигского университета. Профессор Хейн. Органические соединения урана; Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене. Профессор Хибер. Исследование карбонильных соединений урана; Химический институт Боннского университета. Профессор Ш. Монт. Изучение галогенидов урана; Институт органической химии Высшей технической школы в Данциге. Профессор Г. Альберс. Алкоголяты урана.
Разработками ведал имперский министр вооружений Альберт Шпеер, административным руководителем группы Гейзенберга, Отто Гана, Вайцзеккера и др., стал физик Эрих Шуман.
Концерн «ИГ Фарбениндустри» начал изготовление шестифтористого урана, пригодного для получения урана-235, а также сооружение полупромышленной установки по разделению изотопов. Она представляла собой две концентрические трубы, одна из которых (внутренняя) нагревалась, а вторая (наружная) охлаждалась. Между ними должен был подаваться газообразный шестифтористый уран и при этом более легкие изотопы (уран-235) должны были бы подниматься вверх быстрее, а более тяжелые (уран-238) медленнее, что позволило бы отделять их друг от друга (метод Клузиуса — Диккеля).
Тогда же Вернер Гейзенберг начал теоретические работы по конструированию ядерного реактора. В своём отчёте «Возможность технического получения энергии при расщеплении урана», законченном в декабре 1939 г., Гейзенберг пришёл к следующему выводу: «В целом можно считать, что при смеси уран — тяжёлая вода в шаре радиусом около 60 см, окружённом водой (около 1000 кг тяжёлой воды и 1200 кг урана), начнется спонтанное выделение энергии». Одновременно Гейзенберг рассчитал параметры другого реактора, в котором уран и тяжёлая вода не смешивались, а располагались слоями. По его мнению, «процесс расщепления поддерживался бы долгое время», если бы установка состояла из слоёв урана толщиной 4 см и площадью около 1 м2, перемежаемых слоями тяжелой воды толщиной около 5 см, причем после трехкратного повторения слоев урана и тяжёлой воды необходим слой чистого углерода (10-20 см), а весь реактор снаружи также должен быть окружен слоем чистого углерода.
На основании этих расчетов фирма «Ауэрге» получила заказ на изготовление небольших количеств урана, а норвежская фирма Norsk Hydro должна была поставить тяжёлую воду. Во дворе Физического института в Берлине для подтверждения расчётов Гейзенберга началось сооружение реакторной сборки.
5 января 1940 г. доктором Телыповым от имени Общества кайзера Вильгельма и 17 января 1940 г. генералом Беккером от Управления вооружений был подписан договор о передаче Физического института в ведение армии на время войны.
Первой неудачей германского ядерного проекта стало то, что установка для разделения изотопов по методу Клузиуса — Диккеля, смонтированная в Леверкузене, оказалась неработающей, и в начале 1941 г. учёные вынуждены были признать, что разделение изотопов урана этим методом невозможно. В результате немецкие учёные потратили на бесплодные эксперименты около года.
Немецкие физики разработали не менее пяти способов обогащения урана. Закономерно то, что среди них наиболее перспективным считался «инерционный способ» — то есть разделение изотопов с помощью специальной центрифуги. Считается, что проект центрифугирования не был реализован, потому что у доктора Грота, занимавшегося строительством центрифуги, не хватило терпения и денег, чтобы довести работу до конца. Также есть мнение, что близок к успеху был и барон М. фон Арденне, в лаборатории которого был построен «электромагнитный сепаратор», по своим характеристикам не уступавший аналогичному американскому устройству.Антон Первушин Чудо-оружие третьего рейха
В конце 1940 г. Гейзенберг проводил эксперимент по созданию реакторной сборки на основе своих расчётов, но цепную реакцию вызвать не удалось, и Гейзенбергу и его сотрудникам стало ясно, что теоретические расчёты, положенные в основу эксперимента, неверны.
Существует мнение, что немецкие учёные не смогли осуществить самоподдерживающуюся ядерную реакцию в связи с тем, что в Германии не было достаточного количества тяжёлой воды как материала замедлителя нейтронов, тогда как более доступный графит в качестве замедлителя нейтронов немцы не использовали из-за знаменитой «ошибки Боте» (профессора Вальтера Боте)Роковая ошибка — Телефон — Другие книги и материалы — Материалы — Mobilemanual.org. Но это не совсем так. Боте не сделал никакой ошибки, просто исследуемый им графит не был достаточно чистым, а руководители проекта не занялись вопросом исследования возможности получения более чистого графита.Иойрыш Абрам Исаакович, Морохов Игорь Дмитриевич, Иванов Сергей Кузьмич [militera.lib.ru/research/abomb/03.html А-бомба] Также есть мнение, что имел место дефицит чистого графита, который требовался в первоочередном порядке для изготовления газовых рулей баллистической ракеты Фау-2, глава «Что такое Пенемюнде»..
В серии опытов, проведённых в августе — сентябре 1941 г. в Лейпциге, В. Гейзенберг, К. Ф. фон Вайцзеккер и Р. Дёпель добились положительного результата размножения нейтронов, что служило доказательством протекавшей в массе урана цепной реакции, однако эта реакция ещё не была самоподдерживающейся.
В записке от 27 ноября 1941 г. Гейзенберг предложил все работы по урановому проекту разделить на необходимые, важные и неважные. Необходимыми он считал только такие, которые делают возможным строительство в кратчайший срок по меньшей мере одного действующего реактора; важными те, которые могут повысить качество работы реактора; прочие работы Гейзенберг причислил к неважным.
Первый немецкий реактор был построен к февралю 1942 года — на четыре месяца раньше, чем аналогичная разработка Ферми в ЧикагоPhysics and National Socialism: An Anthology of Primary Sources — Google Books. Это был опытный реактор Лейпцигского института, разработанный профессором Гейзенбергом и супругами Дёпель.
«Урановая машина» (так называли реакторPaul Lawrence Rose. Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project, 1939—1945. University of California Press, 2002. ISBN 978-0-520-22926-6. P. 147—148.) состояла из двух алюминиевых полусфер, внутри было 572 кг урана в виде порошка и 140 кг тяжёлой воды. Масса реактора, размещённого внутри резервуара с водой, приближалась к тонне. Внутри сферы с урановой начинкой был помещен нейтронный инициатор в виде обычного радий-бериллиевого первичного источника нейтронов. Измерения потока нейтронов из загруженного реактора показали, что поверхности реактора достигало гораздо больше нейтронов, чем излучал их первичный радий-бериллиевый источник, поэтому Р. Дёпель послал сообщение в отдел вооружений вермахта, что реактор работаетPhysics and National Socialism: An Anthology of Primary Sources. Springer, 2011. P. 311.. «Урановая машина» взорвалась по не вполне ясным причинам 23 июня 1942 года (первая атомная авария в истории).
4 июня 1942 г. имперским министром вооружения и боеприпасов А. Шпеером было созвано совещание военного руководства и учёных по ядерной проблеме. На нём Гейзенберг сказал, что решение производственно-технических проблем должно занять не менее двух лет, и то при условии, если каждое требование учёных будет выполняться. В результате для проекта были выделены денежные средства, фонды на дефицитные материалы, были утверждены минимальные сроки строительства бункера для атомного реактора в Берлине, изготовления металлического урана и поставки оборудования для разделения изотопов.
В феврале 1943 г. норвежским диверсантам, засланным из Великобритании, удалось уничтожить завод по производству тяжелой воды в Норвегии.
В марте 1943 г. в связи с настроениями руководства страны Управление вооружений отказалось от работ по Урановому проекту и они были переданы в ведение имперского исследовательского совета.
Группа доктора Дибнера также разрабатывала схему ядерного взрывного устройства в виде шара из взрывчатого вещества, внутри которого находились кубики уранаHitler’s Nuclear Weapons — Geoffrey Brooks — Google Books.
Доктор Тринкс разрабатывал даже не ядерную, а водородную бомбу. Эта работа сохранилась в шестистраничном документальном отчёте «Опыты возбуждения ядерных реакций с помощью взрывов». Доктор Тринкс пытался резко нагреть тяжёлый водород при помощи обжатия обычным взрывчатым веществом серебряного шара. Тринкс рассчитывал, что таким образом сможет создать ядерную бомбу. Тринкс несколько раз повторял попытки инициирования термоядерных реакций в тяжёлом водороде, но не обнаружил выхода радиоактивного излучения.
В январе 1944 г. Гейзенберг получил литые урановые пластины для большой реакторной сборки в Берлине, для которой сооружался специальный бункер. Последний эксперимент по получению цепной реакции был намечен на январь 1945 г., но 31 января все оборудование спешно демонтировали и отправили на юг Германии.