Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии

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.