В большой подземной лаборатории, размещенной в построенном в Далеме бункере, немцы планировали провести самый крупный эксперимент с использованием полутора тонн тяжелой воды и трех тонн урана в металлических пластинах. Гейзенберг считал важным вновь вернуться к проблеме температурной стабильности в реакторе. По его расчетам, новый реактор должен был позволить ученым вплотную приблизиться к «критической точке», хотя речь пока еще не шла о достижении цепной реакции. Он продолжал считать, что после того, как температура в реакторе достигнет некоторой величины, он сам по себе придет к режиму равновесия. Кроме того, как справедливо полагал Гейзенберг, даже в таком реакторе, работающем в «запланированном режиме», все-таки существовал риск, что произойдет взрывная реакция деления ядер всей массы урана. Это, в свою очередь, ставило перед немецкими учеными еще одну сложную проблему: простые вычисления демонстрировали, что в случае выхода цепной реакции из-под контроля реакция расщепления всего урана в реакторе произойдет менее чем за одну пятую долю секунды. Могли ли немецкие физики, которые рассчитывали на применение в этом случае кадмиевых пластин, полагаться на то, что в их распоряжении будет время, чтобы успеть воспользоваться ими?
СУБКРИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР «B-III» В «ВИРУС-ХАУСЕ» В БЕРЛИНЕ
В алюминиевой сфере поочередно размещены слои металлического урана и твердого парафина, использованного как замедлитель. Источник нейтронов помещался в середину реактора через «дымоход». Измерения интенсивности излучения нейтронов проводились под различными углами к «экватору» реактора. Конструкция на время проведения экспериментов размещалась в емкости с водой, которая применялась в качестве отражателя нейтронов
Сам эксперимент планировали провести после завершения работ по строительству подземной лаборатории, однако все понимали, что было необходимо решить еще целый ряд технических проблем для того, чтобы обеспечить безопасность института. В это время профессор Боте и профессор Иенсен в Гейдельберге рассчитали, что минимальный радиус реактора, работающего на уране и тяжелой воде, при условии использования в качестве отражателя воды и графита составит 166 сантиметров. Теперь было необходимо решить более сложные технические проблемы, которые могли возникнуть при работе уранового реактора. В. Фриц и Э. Юсти работали над отводом тепла и энергии, генерируемой в таком реакторе. Кроме того, необходимо было устранить коррозию урана под воздействием воды, а эту проблему, как показал печальный опыт Гейзенберга и Допеля в Лейпциге, было решить крайне сложно. Ее обсуждение в ходе ряда научных конференций так и не помогло найти нужное решение. От покрытия уранового топлива слоем золота пришлось отказаться сразу же, поскольку золото обладает высокой способностью поглощения нейтронов. Ученые решили, что уран необходимо покрыть слоем никеля или хрома при условии, что никелирование или хромирование будет выполнено равномерным и достаточно глубоким слоем. Поднимался даже вопрос о замене тяжелой воды на другой замедлитель. Впрочем, от этого предложения сразу же отказались. Можно было попробовать использовать тяжелый парафин, то есть парафин, в котором атомы водорода заменены на дейтерий. Но в этом случае каждая полученная в процессе деления уранового ядра альфа-частица разрушит до 100 тысяч молекул парафина. «Таким образом, – говорилось в резолюции, принятой на состоявшейся в конце лета в Берлине научной конференции с участием Воте, фон Вайцзеккера, Вирца, Гартека и других ученых, – придется отказаться от использования в реакторе тяжелого парафина. Единственным источником дейтерия остается тяжелая вода». Возможность «консервирования» уранового топлива в оболочку из металлов с низкими поглощающими и коррозийными свойствами просто не пришла немецким ученым в голову. По этому пути пошли их коллеги в США, используя в качестве замедлителя графит, а не тяжелую воду. 2 декабря 1942 года генерал Л. Гровс получил из Чикаго историческое известие: «Итальянский мореплаватель (то есть Ферми) только что прибыл в Новый Свет. Аборигены настроены дружелюбно». Это значило, что в ходе эксперимента на реакторе, в котором в качестве замедлителя использовалось 350 тонн чистого графита, а в качестве топлива – 5,6 тонны урана и 36,6 тонны оксида урана, удалось добиться критической реакции. Эксперимент проводился на поле для гольфа, расположенном под трибуной стадиона Чикагского университета. Спустя еще двенадцать дней были разработаны первые проекты возведения в городе Ханфорд предприятия по производству плутония. Для этого было необходимо построить четыре реактора с водяным охлаждением (в том числе один резервный), расположенных на расстоянии примерно двух километров друг от друга. Кроме того, нужно было возвести два химических цеха для выделения из облученного уранового топлива плутония. Вокруг каждого из цехов предполагалось иметь восьмикилометровую зону безопасности. Каждый из урановых реакторов должен был работать в течение трех месяцев, после чего закрывался на месяц для удаления радиоактивных шлаков и загрузки нового топлива. Радиоактивные шлаки предполагалось транспортировать в специальных железнодорожных вагонах в районы хранения, где они должны были помещаться в емкости с водой до тех пор, пока уровень приобретенной в процессе извлечения плутония радиоактивности в них не снизится до допустимого предела. Американцы составляли эти проекты, даже еще толком не зная, сколько именно плутония понадобится для создания бомбы.
В конце 1943 года в Оук-Ридже было начато строительство предприятий по сепарации изотопа урана- 235. При этом предполагалось использовать две технологии: в расположенных в 30 километрах друг от друга долинах были построены предприятия электромагнитной сепарации и выделения методом газовой диффузии. Случилось так, что в производстве бомбы, сброшенной на Хиросиму, был использован уран, полученный методом электромагнитной сепарации. В декабре 1942 года президента Рузвельта проинформировали, что стоимость всей американской атомной программы составит около 400 миллионов долларов. Примерно одну четвертую часть этой суммы составляли затраты на разработку и внедрение электромагнитного процесса, который получил высший по сравнению с методом диффузии приоритет.
Примерно в это же время в Германии рейхсминистр почтовых сообщений Онезорге срочно потребовал новой встречи с Гитлером. Организацией встречи занимался Гиммлер, которому сообщили: «По его (Онезорге) данным, в настоящее время в Америке собираются ведущие специалисты в области физики и химии, которые должны обеспечить достижение заданных результатов». По мнению одного из лучших ученых Онезорге фон Арденне, министр имел в виду американскую атомную программу. Каким образом ему удалось получить такие данные, до сих пор остается секретом. Фон Арденне вспоминал, что информация об американском проекте поступала в Германию через Швецию. Известно также, что весной 1942 года специалистам Онезорге удалось расшифровать код трансатлантической радиотелефонной связи и записать тысячи телефонных разговоров, в том числе и переговоры самого У. Черчилля. Утечка могла произойти и из этого источника.
Ученые в США, в свою очередь, были озабочены слухами о ведущихся в Германии работах над атомным проектом. За несколько недель до того, как на чикагском реакторе была получена цепная реакция, до группы ученых под руководством А. Комптона[28] дошла весть о том, что 1 октября руководителем пресловутого Института имени кайзера Вильгельма был назначен профессор Гейзенберг, который собирается отправиться с кратким визитом в нейтральную Швейцарию. Эта информация заинтересовала американскую разведывательную службу, которая через знаменитого американского физика голландского происхождения С. Гаудсмита, имевшего связи в Великобритании, постаралась срочно довести ее до британских коллег. Сам Гаудсмит в то время ничего не знал об американской атомной программе, однако по просьбе Комптона он упомянул в своем письме несколько имен и кодовых слов. В письме в Англию он подчеркивал, что деятельность Гейзенберга в Швейцарии «может заинтересовать сотрудников проекта «Tube Alloys», к которым относится, в частности, доктор Пайерлс. Их коллег в США интересует, является ли факт перехода Гейзенберга (в Институт имени кайзера Вильгельма) свидетельством того, что некая проблема теперь воспринимается в Германии более серьезно, чем прежде». Было маловероятно, что Гейзенберг сам добровольно расскажет об этом, однако, возможно, удастся узнать, «кто еще работает вместе с ним и насколько серьезно ведутся такие работы». Письмо дипломатической почтой было отправлено в Лондон; его копию переслали в разведку ВВС.
Вскоре после успешного эксперимента Ферми во время встречи в офисе Комптона в Чикаго обсуждался вопрос: когда можно ожидать появления в Германии первой собственной атомной бомбы? Самый пессимистично настроенный из участников обсуждения доктор Вигнер, стоя у доски, доказывал, что такая бомба будет изготовлена к декабрю 1944 года.
Тем временем летом и осенью 1942 года членов имперского совета по научным
