Страница:
Всего за несколько недель Риль наладил производство урана на небольшом заводике в Ораниенбурге. Каждый месяц здесь выпускалось около тонны очищенного оксида урана. Первая тонна была отгружена военным в первые недели 1940 года.
До этого всеми запасами уранового оксида в Германии ведал незабвенный «ариец и партиец» Абрахам Эзау. Теперь он перестал быть монополистом.
А если учесть, что один за другим в армию были призваны те немногие «правоверные» физики, что еще не покинули «кланчик» Эзау – Йоос, Ханле, Маннкопф – то стало ясно: звезда Эзау закатилась. И когда тот вновь пришел поплакаться своему шефу, Менцель встретил его холодно. По его словам, выходило, что военные уже много лет занимаются «урановым проектом», а Эзау крадет их идеи.
В тот же день ученый написал гневное письмо генералу Беккеру, клянясь и божась, что речь идет не о том, что то или иное ведомство должно в одиночку вести урановые исследования, не допуская к ним никого. Лучше всего работать совместно. Именно он, Эзау, поспешил запастись ураном, именно он первым заинтересовался свойствами урана, и вот теперь работу над его проектом прерывают «самым жестоким образом», используя возможности, доступные лишь военному ведомству. Это несправедливо…
Однако жалоба возымела своеобразный эффект. Терпение генерала Беккера, читавшего письмо, в конце концов лопнуло. Эзау, лишенный своих «правоверных», теперь был и «обокраден». Его запасы урана конфисковали и передали институтам в Далеме. И работа над проектом, наконец, началась.
В первых числах декабря Багге, шедшего по институтскому коридору в Лейпциге, кто-то окликнул. Это был Гейзенберг. Он торопливо увел молодого ученого в свой кабинет и стал говорить, что понял, как стабилизировать цепную реакцию, тут же начертав на доске пару формул. Как явствовало из них, по мере того как будет расти температура в реакторе, эффективное поперечное сечение станет уменьшаться. При определенной температуре реакция автоматически замедлится. Зависит эта температура от размеров реактора. По-видимому, речь идет о сотнях, а не тысячах градусов Цельсия. Как показывает пример, если взять 1,2 тонны урана и тонну тяжелой воды, смешать их в виде пасты и поместить в шар радиусом 60 см, реакция внутри подобного агрегата стабилизируется при восьмистах градусах Цельсия.
Шестого декабря Гейзенберг сообщил в отдел вооружений сухопутных войск, что предложение Хартека отделить уран от замедлителя не очень удачно, поскольку реактор окажется слишком маленьким.
Любопытна последняя часть этой докладной записки: «Возможность технического использования энергии, получаемой при расщеплении урана». Вот ее краткое содержание.
Согласно имеющимся данным, процесс расщепления урана, открытый Ганом и Штрассманом, можно использовать для производства энергии. Самым надежным методом является обогащение изотопа урана U-235. Только это позволит уменьшить размеры «урановой машины» до одного кубического метра, позволит создать взрывчатые вещества, чья мощь в тысячи раз превзойдет мощь известных нам взрывчатых веществ.
Впрочем, для производства энергии можно использовать и обычный уран, не прибегая к разделению его изотопов. Для этого нужно добавить к урану вещество, способное замедлять излучаемые нейтроны, не поглощая их. Вода тут не годится. Согласно имеющимся у нас сведениям, этим требованиям отвечают лишь «тяжелая вода» и очищенный уголь. Однако при малейшем их загрязнении выработка энергии прекратится.
В заключение профессор Гейзенберг предупреждал, что реактор является очень интенсивным источником вредного нейтронного и гамма-излучения.
Известно, что тяжелая вода – это вода, в которой атомы обычного водорода заменены атомами дейтерия, его тяжелого изотопа (помимо протона их ядра содержат еще и нейтрон). «Эта вода» примерно на 11 процентов тяжелее обычной; она замерзает при 3,81 и кипит при 101,42 градусах Цельсия. Но самое главное: она замедляет нейтроны до такой скорости, что изотопы урана U-238 не могут их уловить, зато эти нейтроны все еще способны расщепить изотопы U-235.
В канун Второй мировой войны единственной фирмой, выпускавшей тяжелую воду в «промышленных количествах», была норвежская «Norsk-Hydro». Она действовала при Веморкской гидроэлектростанции, близ городка Рьюкан на юге Норвегии (станция, вырабатывавшая 120 000 киловатт дешевой электроэнергии, располагалась рядом с гигантским водопадом Рьюканфосс).
Тяжелая вода являлась побочным продуктом водородного электролиза. Еще в 1932 году американский ученый Г. К. Юри доказал, что вода, остающаяся после электролиза в ячейках, содержит гораздо больше тяжелого водорода, чем обычно. Если подвергать электролизу 100 000 литров воды до тех пор, пока в ячейках не останется всего литр воды, то в этом литре содержание тяжелой воды достигнет 99 процентов. По этому принципу фирма «Norsк-Hydro» и изготавливала тяжелую воду. Ее чистота достигала 99,5 процентов. Немецкий ученый, присланный проинспектировать эту установку вскоре после оккупации Норвегии, назвал ее «шедевром, созданным трудом норвежских ученых и инженеров».
Установка начала действовать в 1934 году. До 1938 года здесь изготовили всего 40 килограммов тяжелой воды. Потом ее производство увеличилось, но и в конце 1939 года здесь выпускали не более десяти килограммов воды в месяц. Впрочем, выбора у немецких военных не было. Ведь мощность самой крупной в Германии установки по водородному электролизу не превышала 8000 киловатт.
Вопрос был лишь в том, согласятся ли норвежцы поставлять тяжелую воду в Германию?
Тем временем военные власти принялись выполнять свое собственное решение о передаче Института физики в Далеме в их ведение и сразу же столкнулись с проблемой. «Есть человек – есть проблема». Этим человеком был директор института, знаменитый нидерландский физик-экспериментатор Петер Дебай, лауреат Нобелевской премии 1936 года. Иностранец не мог возглавить секретный немецкий проект. Это противоречило всем принципам. Великого ученого поставили перед выбором: либо принять немецкое гражданство, либо покинуть институт. Неожиданное приглашение из США разрешило дилемму. Ученого, прожившего в Германии почти всю свою жизнь, просили выступить с циклом «лекций». В 1940 году Дебай переехал в Америку и более не возвращался.
Так немецкий атомный проект потерял первого ценного сотрудника.
Шуман же предложил назначить директором института своего ставленника, доктора Дибнера. Но тут воспротивился новый президент Общества имени императора Вильгельма, Альберт Феглер. Разве можно сравнивать с самим Дебаем какого-то Дибнера? В конце концов, того назначили временным «уполномоченным руководителем» института в Далеме – «на время отсутствия Дебая».
Так наметился раскол между «самозванцем Дибнером», с одной стороны, и «учителем Гейзенбергом» и его многочисленной свитой, с другой стороны. Этот раскол в среде немецких физиков немало навредил общему делу и замедлил работу над «урановым проектом».
Тем временем, в июле 1940 года, по соседству с Институтом физики, на участке, принадлежавшем Институту биологии и вирусных исследований, начали строить небольшую деревянную лабораторию. Здесь собирались разместить первый в Германии «докритический» урановый реактор. Чтобы отпугнуть непрошеных гостей, над дверями здания повесили табличку «Лаборатория вирусов».
Уже в первую военную зиму немецким ученым стало ясно, что строительством уранового реактора их работа не ограничится. Впереди их ждет «урановая бомба». Создать реактор нужно по двум причинам: во-первых, тогда ученые могут проверить теорию практикой, а во-вторых, что еще важнее, если удастся построить реактор, то и правительство, и вермахт убедятся, что ученым по плечу и создание бомбы, несмотря на те огромные трудности, которые они теперь все яснее сознавали.
В последующие два года ученые почти не вспоминали о бомбе. Все их помыслы были заняты ближайшей, пусть и промежуточной, целью: урановым реактором. Это вовсе не означает, – как порой пытаются убедить нас некоторые историки, – что немцы вовсе не думали о создании «супербомбы». Нет, они лишь предпочитали постепенно идти от победы к победе. Правда, оглядываясь на путь, ими пройденный, мы можем выразиться и иначе: «От поражения к поражению».
Первые совещания, проходившие в Берлине, показали, что действовать можно двумя способами. Во-первых, поступать эмпирически: меняя наугад те или иные замедлители, меняя схему расположения топлива, выбирать лучший вариант. У этого метода есть свои плюсы, но многое здесь зависит от случайности. Другой способ основан на теоретических изысканиях. Мы можем заранее судить о том, как будет протекать цепная реакция деления ядер урана. Для этого нам надо знать, например, «эффективные поперечные сечения» различных материалов при разных скоростях обстрела их нейтронами. Такие показатели можно измерить заранее, хотя это отнимает много времени и требует особого умения. Зато для проведения таких измерений нужны крохотные пробы материала, что немаловажно в 1940 году, когда в Германии не хватало урана, тяжелой воды, чистого углерода и бериллия. В конце концов, немецкие ученые, как и их западные коллеги, избрали третий путь. Они попытались совместить оба метода, действуя то по теории, то наугад.
В 1940 году в различных немецких лабораториях – в Лейпциге, Берлине, Гейдельберге, Вене и Гамбурге – был проведен ряд важных экспериментов. Так, летом и осенью 1940 года Гейзенберг и Депель (вместе с женой) ставят опыты с оксидом урана и тяжелой водой. Судя по всему, в реакторе на тяжелой воде можно использовать обычный уран, а не обогащенную смесь U-235.
Не менее важен эксперимент профессора Боте из Гейдельберга, проведенный в июне 1940 года. Он показывает, что абсолютно чистый углерод тоже можно использовать в качестве замедлителя, а ведь получить это вещество куда проще, чем тяжелую воду.
В Берлине, в Институте физики, Вейзцзеккер и его помощники начали конструировать будущий реактор. В конце февраля его решили строить «по схеме профессора Хартека»: две тонны оксида урана и полтонны тяжелой воды расположатся вперемешку, в пять или шесть слоев. Высота реактора – 70—90 сантиметров.
Можно было построить и сферический реактор, хотя это намного труднее. Зато топлива и тяжелой воды для него требуется меньше: 1,2 тонны и 320 литров. Кстати, расчеты показали, что, если покрыть любой реактор отражательной оболочкой из углерода, нейтроны не будут его покидать и размеры еще можно уменьшить.
Впрочем, в феврале 1940 года Гейзенберг, вернувшись к докладной записке, поданной два месяца назад, дополнил ее подробным математическим расчетом. К сожалению для немецкой науки, он пришел к выводу, что использовать чистый графит в качестве замедлителя вовсе не так эффективно, как показалось поначалу. Гелий тоже не годится, ибо реактор окажется слишком громоздким. Остается тяжелая вода.
Дибнер провел совещание, на котором обсуждались все проблемы, связанные с тяжелой водой. Участвовавшие в нем Гейзенберг, физик Карл Вирц и специалист по физической химии Карл Фридрих Бонхеффер, пришли к заключению, что трудностей впереди еще очень много. Гейзенберг предложил взять вначале пару литров тяжелой воды и проверить, насколько она проницаема для нейтронов. Дибнер пообещал закупить у норвежцев ведро тяжелой воды. Только убедившись на практике, что она годится для работы реактора, стоило приступать к строительству собственной установки для ее выпуска.
Неделю спустя Хартек послал письмо своим военным шефам: судя по расчетам Гейзенберга, уран и тяжелая вода понадобятся нам для реактора в одинаковых пропорциях, то есть надо раздобыть примерно две тонны тяжелой воды. И тут уж на норвежцев нет никакой надежды. Надо самим налаживать ее производство.
Однако для получения всего одной тонны тяжелой воды с помощью электролиза, как это делают норвежцы, придется израсходовать на выработку электроэнергии сотни тысяч тонн угля. Военных такая картина ужаснула.
Тогда Хартек вспомнил, что несколько лет тому назад вместе с Зюссом они разработали новый метод производства тяжелой воды с помощью каталитического обмена. Однако тогда никого он не заинтересовал, поскольку проще было покупать тяжелую воду для лабораторных опытов у норвежцев. Теперь же иное дело. Похоже, что так добывать тяжелую воду будет дешевле, чем электролитическим способом.
Вскоре, с согласия военных, решили построить опытную установку. Хартек писал Бонхефферу, что установку для каталитического обмена ему хотелось бы разместить при каком-нибудь уже действующем предприятии, где занимаются гидрогенизацией. В конце февраля он получил ответное письмо. В нем говорилось, что на знаменитом заводе «Лейнаверке» «очень заинтересовались этой идеей». С технической точки зрения проблем не предвиделось, «дело лишь за катализатором».
Тем временем в Норвегию приехал представитель концерна «ИГ Фарбениндустри», который своими денежными вливаниями содействовал работе фабрики в Рьюкене. Но не текущие дела интересовали его и не финансовая отчетность – представитель всемогущего концерна явился, чтобы затребовать у норвежцев все хранящиеся у них запасы тяжелой воды: 185 килограммов чистотой 99,6 и 99,9 процентов. «Далее же, – обольщал он руководителей фирмы, – последует новый обширный заказ. Единственное, в чем трудность, далее нам потребуется не 10 килограммов воды в месяц, а целых 100».
Удивленные собеседники робко поинтересовались, зачем нужны столь огромные по тем временам запасы тяжелой воды. Однако немец ловко уклонился от прямого ответа. Норвежцам все это не понравилось, и в феврале 1940 года руководители фирмы «Norsк-Hydro» официально известили своих немецких партнеров, что, к сожалению, не смогут выполнить такой большой заказ.
Видимо, они стали подозревать, для чего немцам нужно столько тяжелой воды. Ведь еще летом 1939 года Ф. Жолио-Кюри окончательно убедился, что цепная реакция деления ядер урана возможна. Более того, он создал модель уранового реактора, состоящую из блоков оксида урана, погруженных в обычную воду, которая должна служить «замедлителем» нейтронов. Однако вода в основном абсорбировала электроны, а не тормозила их. В феврале 1940 года Жолио-Кюри узнает, что на складе норвежской фирмы «Norsк-Hydro» хранится 185 килограммов тяжелой воды, и обращается к министру вооружений Франции Раулю Дотри с просьбой закупить эти запасы воды для проведения важнейшего эксперимента. И она была отправлена к французам.
Так что, когда весной 1940 года немецкие войска вторглись в Норвегию и после тяжелых боев 3 мая захватили фабрику, склады ее оказались пусты.
Ни льда, ни урана…
До этого всеми запасами уранового оксида в Германии ведал незабвенный «ариец и партиец» Абрахам Эзау. Теперь он перестал быть монополистом.
А если учесть, что один за другим в армию были призваны те немногие «правоверные» физики, что еще не покинули «кланчик» Эзау – Йоос, Ханле, Маннкопф – то стало ясно: звезда Эзау закатилась. И когда тот вновь пришел поплакаться своему шефу, Менцель встретил его холодно. По его словам, выходило, что военные уже много лет занимаются «урановым проектом», а Эзау крадет их идеи.
В тот же день ученый написал гневное письмо генералу Беккеру, клянясь и божась, что речь идет не о том, что то или иное ведомство должно в одиночку вести урановые исследования, не допуская к ним никого. Лучше всего работать совместно. Именно он, Эзау, поспешил запастись ураном, именно он первым заинтересовался свойствами урана, и вот теперь работу над его проектом прерывают «самым жестоким образом», используя возможности, доступные лишь военному ведомству. Это несправедливо…
Однако жалоба возымела своеобразный эффект. Терпение генерала Беккера, читавшего письмо, в конце концов лопнуло. Эзау, лишенный своих «правоверных», теперь был и «обокраден». Его запасы урана конфисковали и передали институтам в Далеме. И работа над проектом, наконец, началась.
В первых числах декабря Багге, шедшего по институтскому коридору в Лейпциге, кто-то окликнул. Это был Гейзенберг. Он торопливо увел молодого ученого в свой кабинет и стал говорить, что понял, как стабилизировать цепную реакцию, тут же начертав на доске пару формул. Как явствовало из них, по мере того как будет расти температура в реакторе, эффективное поперечное сечение станет уменьшаться. При определенной температуре реакция автоматически замедлится. Зависит эта температура от размеров реактора. По-видимому, речь идет о сотнях, а не тысячах градусов Цельсия. Как показывает пример, если взять 1,2 тонны урана и тонну тяжелой воды, смешать их в виде пасты и поместить в шар радиусом 60 см, реакция внутри подобного агрегата стабилизируется при восьмистах градусах Цельсия.
Шестого декабря Гейзенберг сообщил в отдел вооружений сухопутных войск, что предложение Хартека отделить уран от замедлителя не очень удачно, поскольку реактор окажется слишком маленьким.
Любопытна последняя часть этой докладной записки: «Возможность технического использования энергии, получаемой при расщеплении урана». Вот ее краткое содержание.
Согласно имеющимся данным, процесс расщепления урана, открытый Ганом и Штрассманом, можно использовать для производства энергии. Самым надежным методом является обогащение изотопа урана U-235. Только это позволит уменьшить размеры «урановой машины» до одного кубического метра, позволит создать взрывчатые вещества, чья мощь в тысячи раз превзойдет мощь известных нам взрывчатых веществ.
Впрочем, для производства энергии можно использовать и обычный уран, не прибегая к разделению его изотопов. Для этого нужно добавить к урану вещество, способное замедлять излучаемые нейтроны, не поглощая их. Вода тут не годится. Согласно имеющимся у нас сведениям, этим требованиям отвечают лишь «тяжелая вода» и очищенный уголь. Однако при малейшем их загрязнении выработка энергии прекратится.
В заключение профессор Гейзенберг предупреждал, что реактор является очень интенсивным источником вредного нейтронного и гамма-излучения.
Известно, что тяжелая вода – это вода, в которой атомы обычного водорода заменены атомами дейтерия, его тяжелого изотопа (помимо протона их ядра содержат еще и нейтрон). «Эта вода» примерно на 11 процентов тяжелее обычной; она замерзает при 3,81 и кипит при 101,42 градусах Цельсия. Но самое главное: она замедляет нейтроны до такой скорости, что изотопы урана U-238 не могут их уловить, зато эти нейтроны все еще способны расщепить изотопы U-235.
В канун Второй мировой войны единственной фирмой, выпускавшей тяжелую воду в «промышленных количествах», была норвежская «Norsk-Hydro». Она действовала при Веморкской гидроэлектростанции, близ городка Рьюкан на юге Норвегии (станция, вырабатывавшая 120 000 киловатт дешевой электроэнергии, располагалась рядом с гигантским водопадом Рьюканфосс).
Тяжелая вода являлась побочным продуктом водородного электролиза. Еще в 1932 году американский ученый Г. К. Юри доказал, что вода, остающаяся после электролиза в ячейках, содержит гораздо больше тяжелого водорода, чем обычно. Если подвергать электролизу 100 000 литров воды до тех пор, пока в ячейках не останется всего литр воды, то в этом литре содержание тяжелой воды достигнет 99 процентов. По этому принципу фирма «Norsк-Hydro» и изготавливала тяжелую воду. Ее чистота достигала 99,5 процентов. Немецкий ученый, присланный проинспектировать эту установку вскоре после оккупации Норвегии, назвал ее «шедевром, созданным трудом норвежских ученых и инженеров».
Установка начала действовать в 1934 году. До 1938 года здесь изготовили всего 40 килограммов тяжелой воды. Потом ее производство увеличилось, но и в конце 1939 года здесь выпускали не более десяти килограммов воды в месяц. Впрочем, выбора у немецких военных не было. Ведь мощность самой крупной в Германии установки по водородному электролизу не превышала 8000 киловатт.
Вопрос был лишь в том, согласятся ли норвежцы поставлять тяжелую воду в Германию?
Тем временем военные власти принялись выполнять свое собственное решение о передаче Института физики в Далеме в их ведение и сразу же столкнулись с проблемой. «Есть человек – есть проблема». Этим человеком был директор института, знаменитый нидерландский физик-экспериментатор Петер Дебай, лауреат Нобелевской премии 1936 года. Иностранец не мог возглавить секретный немецкий проект. Это противоречило всем принципам. Великого ученого поставили перед выбором: либо принять немецкое гражданство, либо покинуть институт. Неожиданное приглашение из США разрешило дилемму. Ученого, прожившего в Германии почти всю свою жизнь, просили выступить с циклом «лекций». В 1940 году Дебай переехал в Америку и более не возвращался.
Так немецкий атомный проект потерял первого ценного сотрудника.
Шуман же предложил назначить директором института своего ставленника, доктора Дибнера. Но тут воспротивился новый президент Общества имени императора Вильгельма, Альберт Феглер. Разве можно сравнивать с самим Дебаем какого-то Дибнера? В конце концов, того назначили временным «уполномоченным руководителем» института в Далеме – «на время отсутствия Дебая».
Так наметился раскол между «самозванцем Дибнером», с одной стороны, и «учителем Гейзенбергом» и его многочисленной свитой, с другой стороны. Этот раскол в среде немецких физиков немало навредил общему делу и замедлил работу над «урановым проектом».
Тем временем, в июле 1940 года, по соседству с Институтом физики, на участке, принадлежавшем Институту биологии и вирусных исследований, начали строить небольшую деревянную лабораторию. Здесь собирались разместить первый в Германии «докритический» урановый реактор. Чтобы отпугнуть непрошеных гостей, над дверями здания повесили табличку «Лаборатория вирусов».
Уже в первую военную зиму немецким ученым стало ясно, что строительством уранового реактора их работа не ограничится. Впереди их ждет «урановая бомба». Создать реактор нужно по двум причинам: во-первых, тогда ученые могут проверить теорию практикой, а во-вторых, что еще важнее, если удастся построить реактор, то и правительство, и вермахт убедятся, что ученым по плечу и создание бомбы, несмотря на те огромные трудности, которые они теперь все яснее сознавали.
В последующие два года ученые почти не вспоминали о бомбе. Все их помыслы были заняты ближайшей, пусть и промежуточной, целью: урановым реактором. Это вовсе не означает, – как порой пытаются убедить нас некоторые историки, – что немцы вовсе не думали о создании «супербомбы». Нет, они лишь предпочитали постепенно идти от победы к победе. Правда, оглядываясь на путь, ими пройденный, мы можем выразиться и иначе: «От поражения к поражению».
Первые совещания, проходившие в Берлине, показали, что действовать можно двумя способами. Во-первых, поступать эмпирически: меняя наугад те или иные замедлители, меняя схему расположения топлива, выбирать лучший вариант. У этого метода есть свои плюсы, но многое здесь зависит от случайности. Другой способ основан на теоретических изысканиях. Мы можем заранее судить о том, как будет протекать цепная реакция деления ядер урана. Для этого нам надо знать, например, «эффективные поперечные сечения» различных материалов при разных скоростях обстрела их нейтронами. Такие показатели можно измерить заранее, хотя это отнимает много времени и требует особого умения. Зато для проведения таких измерений нужны крохотные пробы материала, что немаловажно в 1940 году, когда в Германии не хватало урана, тяжелой воды, чистого углерода и бериллия. В конце концов, немецкие ученые, как и их западные коллеги, избрали третий путь. Они попытались совместить оба метода, действуя то по теории, то наугад.
В 1940 году в различных немецких лабораториях – в Лейпциге, Берлине, Гейдельберге, Вене и Гамбурге – был проведен ряд важных экспериментов. Так, летом и осенью 1940 года Гейзенберг и Депель (вместе с женой) ставят опыты с оксидом урана и тяжелой водой. Судя по всему, в реакторе на тяжелой воде можно использовать обычный уран, а не обогащенную смесь U-235.
Не менее важен эксперимент профессора Боте из Гейдельберга, проведенный в июне 1940 года. Он показывает, что абсолютно чистый углерод тоже можно использовать в качестве замедлителя, а ведь получить это вещество куда проще, чем тяжелую воду.
В Берлине, в Институте физики, Вейзцзеккер и его помощники начали конструировать будущий реактор. В конце февраля его решили строить «по схеме профессора Хартека»: две тонны оксида урана и полтонны тяжелой воды расположатся вперемешку, в пять или шесть слоев. Высота реактора – 70—90 сантиметров.
Можно было построить и сферический реактор, хотя это намного труднее. Зато топлива и тяжелой воды для него требуется меньше: 1,2 тонны и 320 литров. Кстати, расчеты показали, что, если покрыть любой реактор отражательной оболочкой из углерода, нейтроны не будут его покидать и размеры еще можно уменьшить.
Впрочем, в феврале 1940 года Гейзенберг, вернувшись к докладной записке, поданной два месяца назад, дополнил ее подробным математическим расчетом. К сожалению для немецкой науки, он пришел к выводу, что использовать чистый графит в качестве замедлителя вовсе не так эффективно, как показалось поначалу. Гелий тоже не годится, ибо реактор окажется слишком громоздким. Остается тяжелая вода.
Дибнер провел совещание, на котором обсуждались все проблемы, связанные с тяжелой водой. Участвовавшие в нем Гейзенберг, физик Карл Вирц и специалист по физической химии Карл Фридрих Бонхеффер, пришли к заключению, что трудностей впереди еще очень много. Гейзенберг предложил взять вначале пару литров тяжелой воды и проверить, насколько она проницаема для нейтронов. Дибнер пообещал закупить у норвежцев ведро тяжелой воды. Только убедившись на практике, что она годится для работы реактора, стоило приступать к строительству собственной установки для ее выпуска.
Неделю спустя Хартек послал письмо своим военным шефам: судя по расчетам Гейзенберга, уран и тяжелая вода понадобятся нам для реактора в одинаковых пропорциях, то есть надо раздобыть примерно две тонны тяжелой воды. И тут уж на норвежцев нет никакой надежды. Надо самим налаживать ее производство.
Однако для получения всего одной тонны тяжелой воды с помощью электролиза, как это делают норвежцы, придется израсходовать на выработку электроэнергии сотни тысяч тонн угля. Военных такая картина ужаснула.
Тогда Хартек вспомнил, что несколько лет тому назад вместе с Зюссом они разработали новый метод производства тяжелой воды с помощью каталитического обмена. Однако тогда никого он не заинтересовал, поскольку проще было покупать тяжелую воду для лабораторных опытов у норвежцев. Теперь же иное дело. Похоже, что так добывать тяжелую воду будет дешевле, чем электролитическим способом.
Вскоре, с согласия военных, решили построить опытную установку. Хартек писал Бонхефферу, что установку для каталитического обмена ему хотелось бы разместить при каком-нибудь уже действующем предприятии, где занимаются гидрогенизацией. В конце февраля он получил ответное письмо. В нем говорилось, что на знаменитом заводе «Лейнаверке» «очень заинтересовались этой идеей». С технической точки зрения проблем не предвиделось, «дело лишь за катализатором».
Тем временем в Норвегию приехал представитель концерна «ИГ Фарбениндустри», который своими денежными вливаниями содействовал работе фабрики в Рьюкене. Но не текущие дела интересовали его и не финансовая отчетность – представитель всемогущего концерна явился, чтобы затребовать у норвежцев все хранящиеся у них запасы тяжелой воды: 185 килограммов чистотой 99,6 и 99,9 процентов. «Далее же, – обольщал он руководителей фирмы, – последует новый обширный заказ. Единственное, в чем трудность, далее нам потребуется не 10 килограммов воды в месяц, а целых 100».
Удивленные собеседники робко поинтересовались, зачем нужны столь огромные по тем временам запасы тяжелой воды. Однако немец ловко уклонился от прямого ответа. Норвежцам все это не понравилось, и в феврале 1940 года руководители фирмы «Norsк-Hydro» официально известили своих немецких партнеров, что, к сожалению, не смогут выполнить такой большой заказ.
Видимо, они стали подозревать, для чего немцам нужно столько тяжелой воды. Ведь еще летом 1939 года Ф. Жолио-Кюри окончательно убедился, что цепная реакция деления ядер урана возможна. Более того, он создал модель уранового реактора, состоящую из блоков оксида урана, погруженных в обычную воду, которая должна служить «замедлителем» нейтронов. Однако вода в основном абсорбировала электроны, а не тормозила их. В феврале 1940 года Жолио-Кюри узнает, что на складе норвежской фирмы «Norsк-Hydro» хранится 185 килограммов тяжелой воды, и обращается к министру вооружений Франции Раулю Дотри с просьбой закупить эти запасы воды для проведения важнейшего эксперимента. И она была отправлена к французам.
Так что, когда весной 1940 года немецкие войска вторглись в Норвегию и после тяжелых боев 3 мая захватили фабрику, склады ее оказались пусты.
Ни льда, ни урана…
В начале апреля 1940 года – в то время как французские физики начали, наконец, эксперименты с тяжелой водой, добытой ими с таким трудом, – Пауль Хартек посетил завод «Лейнаверке». Он загорелся новой идеей и спешил побеседовать с доктором Херольдом, директором завода по научной части и ярым национал-социалистом.
– В моем реакторе урановый оксид будет помещен в сухой лед, – рассуждал Хартек. – Сухой лед или твердая углекислота легко подвергается обработке и сравнительно долго хранится при температуре минус 78 градусов, медленно испаряясь. Таким образом уран при делении не будет особо нагреваться…
Хартек слыл блестящим экспериментатором. В начале тридцатых годов он работал некоторое время в лаборатории Резерфорда. В 1934 году вместе с Э. Резерфордом и М. Олифантом он открыл тритий – радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Вернувшись домой, он ужаснулся, поняв, как плохо поставлена экспериментальная работа в немецких лабораториях.
– Мы по всем статьям уступаем британцам, и, если хотим, чтобы немецкая наука удержала свои ведущие позиции, обязаны наверстать упущенное, – заявил он без обиняков коллегам.
Этот вывод оскорбил многих немцев, полагавших, что «Германия превыше всего», и они, при случае, готовы были сунуть палки в колеса критикану.
Но тут Хартеку повезло. Доктор Херольд, презрев интриги, предложил исследователю, выглядевшему как правоверный нацист (ученый носил такие же усики, как сам фюрер), целый вагон углекислоты, да еще и бесплатно.
Итак, с сухим льдом проблем не было. Хартек уже выбрал подвал, в котором хотел проводить эксперимент, но следовало позаботиться и об уране. Он попросил Дибнера прислать от ста до трехсот килограммов.
При этом обольщенный открывшимися перспективами ученый не учел одного: не он один мечтал построить первый в стране урановый реактор. Весной 1940 года заявки слетались к Дибнеру «как коршуны». Гейзенберг домогался целой тонны уранового оксида. Дибнер, словно нерадивый школьник, отчитывался перед маститым профессором: «Сейчас у нас всего 150 килограммов, к концу мая будет 600 килограммов, и только к концу июня получим тонну».
В целях экономии осторожный Дибнер намекнул Гейзенбергу, что неплохо было ему провести эксперимент вместе с Хартеком. Однако нобелевский лауреат, не желая расставаться со своими планами, снисходительно отметил ту спешку, с коей его юный коллега порывался проверить собственную гипотезу:
Мечтайте, Хартек, мечтайте!
Впрочем, через несколько дней сердобольный петербуржец Риль прислал «гамбургскому мечтателю» еще 135 килограммов «от себя лично». Но на том «урановый ручеек» иссяк.
Таким образом в начале июня лаборатория Хартека располагала 185 килограммами оксида урана и 15 тоннами сухого льда. Профессор изготовил изо льда блок размером 180 х 180 х 200 сантиметров, просверлил в нем пять шахт и заполнил их ураном. В середине блока поместил радиево-бериллиевый источник нейтронов. Третьего июня он извещает своих военных шефов, мастеров «профессорской уравниловки», что в течение недели эксперимент будет завершен.
При этом он умолчал, что проводить задуманный опыт с таким малым количеством урана вообще-то бессмысленно – цепная реакция не пойдет. Вся эта неделя «тщательных измерений» была только демонстрацией амбиций. Хартеку удалось измерить лишь уровень абсорбции нейтронов в уране, да еще их диффузионную длину в твердой углекислоте.
В конце августа 1940 года он было заикнулся о том, что надо повторить эксперимент, взяв на этот раз две тонны оксида урана и огромный пятиметровый куб сухого льда. Однако коллеги так злословили по поводу его планов, что «настырный критикан» дрогнул и зарекся проводить новый эксперимент.
Так важное начинание было погублено простой оппозицией «истинных ученых».
7 марта 1940 года подзуживаемый коллегами Эйнштейн направляет второе письмо Рузвельту.
Но дело тронулось с мертвой точки лишь в конце апреля 1940 года, когда в США приехал Петер Дебай и рассказал об обстоятельствах своего скандального увольнения. Через несколько дней в «Нью-Йорк таймс» появилась пространная статья, посвященная «урановому проекту» в Германии. Она была выдержана в самых мрачных тонах.
В мае 1940 года в Лондоне стало известно, что немцы намерены увеличить производство тяжелой воды на фабрике в норвежском городе Рьюкан до полутора тонн ежегодно. Специалисты пытались подсчитать возможный ущерб в случае взрыва немецкой «сверхбомбы» в одном из крупных английских городов.
В июне 1940 года немецкие войска заняли Париж. Немедленно туда приехали Дибнер и Шуман. Вот уже они стоят перед дверями лаборатории Кюри. Что их ждет там? Дверь распахнулась. Перед ними был циклотрон, воплощение немецкой научной мечты. Американский циклотрон, смонтированный, правда, наполовину. Как его не хватало в Берлине!
Что касается его бывших хозяев, то все они, «наперегонки с немецкими передовыми частями», поспешили покинуть Париж и теперь уже обретались в Англии. В Париже остался лишь Жолио. Дибнер встретился с этим наследником клана Кюри, и тот, в мрачном бессилии, выслушал «свежие научные новости»: немецкие ученые собираются отладить циклотрон и проводить на нем эксперименты. Сам он отказывается принимать в них участие. Однако в июле «парижская группа» физиков под руководством профессора Вольфганга Гентнера все же принимается за работу.
По горячим следам немцы пытались восстановить ход работ в лаборатории Кюри. Некоторые находки могли стать важными аргументами в немецких научных спорах. Например, французы, как и Хартек, считали, что «урановое топливо и тяжелую воду следует размещать в реакторе не вперемешку, а отдельными слоями». По их мнению, вещество-замедлитель нужно вводить в урановую массу в виде «кубиков или шаров», а не наоборот. Так, они получили весьма обнадеживающие результаты, когда внедрили в шар из оксида урана кубики парафина (парафин тоже служит хорошим замедлителем). Планировались и другие опыты: с замедлителями из графита и тяжелой воды.
Итак, минуло полтора года с тех пор, как Ган и Штрассман открыли цепную реакцию. За это время немецкие физики-ядерщики добились немалых успехов в работе над атомным проектом. Они располагали уже тысячами тонн урановых соединений; в их владении оказалась фабрика по выпуску тяжелой воды, хотя склады ее были пусты; у них появился циклотрон, пусть и недостроенный; химическая промышленность Германии была ведущей в мире; наконец, к работе были привлечены лучшие физики, химики и инженеры страны.
Пятнадцатого июня 1940 года американский журнал «Physical Review» опубликовал статью, в которой сообщалось об открытии нового трансуранового элемента (позднее его назовут плутонием). Статья вызвала возмущение видных британских ученых, считавших, что в военное время публикация подобных материалов должна быть запрещена. И они в какой-то мере были правы – опубликованная статья попалась на глаза Вейцзеккеру.
Барон Карл Фридрих фон Вейцзеккер, выезжая из дома, любил прихватить с собой свежий номер «Физикл ревю». Расположившись на сиденье в метро, он разворачивал журнал к вящему ужасу своих бдительных соседей, взиравших на то, как в военном Берлине некий подозрительный иностранец, обличьем напоминающий шпиона, ничего не страшась, спокойно почитывает вражескую прессу.
Так, в один из июльских дней в его руках оказался полученный только что, месячной давности журнал, в котором его внимание привлекла статья об открытии плутония. Он вновь и вновь пробегал ее взглядом, чувствуя, как созвучны выводы его заокеанских коллег его собственным недавним догадкам. Новый трансурановый элемент можно получить из изотопа урана U-238.
– В моем реакторе урановый оксид будет помещен в сухой лед, – рассуждал Хартек. – Сухой лед или твердая углекислота легко подвергается обработке и сравнительно долго хранится при температуре минус 78 градусов, медленно испаряясь. Таким образом уран при делении не будет особо нагреваться…
Хартек слыл блестящим экспериментатором. В начале тридцатых годов он работал некоторое время в лаборатории Резерфорда. В 1934 году вместе с Э. Резерфордом и М. Олифантом он открыл тритий – радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Вернувшись домой, он ужаснулся, поняв, как плохо поставлена экспериментальная работа в немецких лабораториях.
– Мы по всем статьям уступаем британцам, и, если хотим, чтобы немецкая наука удержала свои ведущие позиции, обязаны наверстать упущенное, – заявил он без обиняков коллегам.
Этот вывод оскорбил многих немцев, полагавших, что «Германия превыше всего», и они, при случае, готовы были сунуть палки в колеса критикану.
Но тут Хартеку повезло. Доктор Херольд, презрев интриги, предложил исследователю, выглядевшему как правоверный нацист (ученый носил такие же усики, как сам фюрер), целый вагон углекислоты, да еще и бесплатно.
Итак, с сухим льдом проблем не было. Хартек уже выбрал подвал, в котором хотел проводить эксперимент, но следовало позаботиться и об уране. Он попросил Дибнера прислать от ста до трехсот килограммов.
При этом обольщенный открывшимися перспективами ученый не учел одного: не он один мечтал построить первый в стране урановый реактор. Весной 1940 года заявки слетались к Дибнеру «как коршуны». Гейзенберг домогался целой тонны уранового оксида. Дибнер, словно нерадивый школьник, отчитывался перед маститым профессором: «Сейчас у нас всего 150 килограммов, к концу мая будет 600 килограммов, и только к концу июня получим тонну».
В целях экономии осторожный Дибнер намекнул Гейзенбергу, что неплохо было ему провести эксперимент вместе с Хартеком. Однако нобелевский лауреат, не желая расставаться со своими планами, снисходительно отметил ту спешку, с коей его юный коллега порывался проверить собственную гипотезу:
«Ваши опыты нужно предварить необходимыми на то измерениями, и я сам хотел бы заняться оными, – писал Гейзенберг. – Я прошу Вас удовлетвориться пока лишь ста килограммами». Сам Гейзенберг тоже готов был идти на жертвы ради успеха коллеги и, отказавшись от тонны оксида урана, добивался от Дибнера всего нескольких сот килограммов.В начале мая 1940 года место для будущего реактора уже было приготовлено. Несмотря на происки Гейзенберга, все складывалось удачно. Дибнер обещал-таки «несколько сот килограммов» оксида урана. Все же, страхуя себя от «неразберихи», Хартек просил верного Херольда задержать отгрузку сухого льда, «пока этого возможно». Шестого мая он позвонил Дибнеру и сказал, что для нормального эксперимента нужно не менее шестисот килограммов оксида. Девятого мая, изнывая от ожидания, он написал письмо Дибнеру, надеясь узнать, сколько ему еще ждать. Лишь в последние дни мая в Гамбург привезли вожделенный оксид, но его оказалось ничтожно мало. Слова напутственной записки, присланной профессором Позе, отдавали издевкой: «По поручению отдела вооружений сухопутных войск пересылаем Вам сегодня 50 килограммов оксида 38-го препарата. Хайль, Гитлер!»
Хартек мрачнел, скользя от одной строчки письма к другой. В ближайшие недели он получит бесплатно десять тонн сухого льда. Великолепный подарок от добродушного инженера! Позже, в середине лета, сухого льда так просто уже не достать. С июня все его запасы поступают лишь на продовольственные склады, и тогда мечта о реакторе «расколется о грубую прозу жизни». О каких предварительных измерениях, доступных лишь ему одному, говорит Гейзенберг?
Профессор Кнауэр, мой помощник, уже подготовился к ним, отвечал Хартек оппоненту. «Не хватает лишь 38-го препарата [4], чтобы поставить решающий опыт. Мы спешили изо всех сил, мы сделали все нужные приготовления, ведь сухой лед пролежит у нас не больше недели. Поэтому нам крайне важно получить оксид урана в период с 20 мая по 10 июня». И его нужно как можно больше! «Я потому, – раскрывал карты Хартек, – просил у Дибнера всего от 100 до 300 килограммов, что не подозревал, что у него может найтись еще больше оксида урана».
«Вы же понимаете, – убеждал он своего собрата и соперника, – что результаты опыта тем убедительнее, чем больше препарата мы используем, и потому я буду Вам очень благодарен, если… удастся получить как можно больше оксида».
Мечтайте, Хартек, мечтайте!
Впрочем, через несколько дней сердобольный петербуржец Риль прислал «гамбургскому мечтателю» еще 135 килограммов «от себя лично». Но на том «урановый ручеек» иссяк.
Таким образом в начале июня лаборатория Хартека располагала 185 килограммами оксида урана и 15 тоннами сухого льда. Профессор изготовил изо льда блок размером 180 х 180 х 200 сантиметров, просверлил в нем пять шахт и заполнил их ураном. В середине блока поместил радиево-бериллиевый источник нейтронов. Третьего июня он извещает своих военных шефов, мастеров «профессорской уравниловки», что в течение недели эксперимент будет завершен.
При этом он умолчал, что проводить задуманный опыт с таким малым количеством урана вообще-то бессмысленно – цепная реакция не пойдет. Вся эта неделя «тщательных измерений» была только демонстрацией амбиций. Хартеку удалось измерить лишь уровень абсорбции нейтронов в уране, да еще их диффузионную длину в твердой углекислоте.
В конце августа 1940 года он было заикнулся о том, что надо повторить эксперимент, взяв на этот раз две тонны оксида урана и огромный пятиметровый куб сухого льда. Однако коллеги так злословили по поводу его планов, что «настырный критикан» дрогнул и зарекся проводить новый эксперимент.
Так важное начинание было погублено простой оппозицией «истинных ученых».
* * *
Тем временем за океаном дела обстояли так. 17 марта 1939 года в Вашингтоне Э. Ферми встречается с сотрудниками морского министерства и объясняет им, что немцы могут создать оружие нового типа – атомную бомбу. Его вежливо выслушали, да и только. Тогда он обращается к коллегам и после ряда консультаций 2 августа 1939 года Эйнштейн, Ферми, Силард и Вигнер направляют коллективное письмо президенту США Ф. Рузвельту, в котором сообщают о возможности изготовления бомбы нового типа, способной уничтожать целые города. И снова – ни ответа, ни привета…7 марта 1940 года подзуживаемый коллегами Эйнштейн направляет второе письмо Рузвельту.
Но дело тронулось с мертвой точки лишь в конце апреля 1940 года, когда в США приехал Петер Дебай и рассказал об обстоятельствах своего скандального увольнения. Через несколько дней в «Нью-Йорк таймс» появилась пространная статья, посвященная «урановому проекту» в Германии. Она была выдержана в самых мрачных тонах.
В мае 1940 года в Лондоне стало известно, что немцы намерены увеличить производство тяжелой воды на фабрике в норвежском городе Рьюкан до полутора тонн ежегодно. Специалисты пытались подсчитать возможный ущерб в случае взрыва немецкой «сверхбомбы» в одном из крупных английских городов.
В июне 1940 года немецкие войска заняли Париж. Немедленно туда приехали Дибнер и Шуман. Вот уже они стоят перед дверями лаборатории Кюри. Что их ждет там? Дверь распахнулась. Перед ними был циклотрон, воплощение немецкой научной мечты. Американский циклотрон, смонтированный, правда, наполовину. Как его не хватало в Берлине!
Что касается его бывших хозяев, то все они, «наперегонки с немецкими передовыми частями», поспешили покинуть Париж и теперь уже обретались в Англии. В Париже остался лишь Жолио. Дибнер встретился с этим наследником клана Кюри, и тот, в мрачном бессилии, выслушал «свежие научные новости»: немецкие ученые собираются отладить циклотрон и проводить на нем эксперименты. Сам он отказывается принимать в них участие. Однако в июле «парижская группа» физиков под руководством профессора Вольфганга Гентнера все же принимается за работу.
По горячим следам немцы пытались восстановить ход работ в лаборатории Кюри. Некоторые находки могли стать важными аргументами в немецких научных спорах. Например, французы, как и Хартек, считали, что «урановое топливо и тяжелую воду следует размещать в реакторе не вперемешку, а отдельными слоями». По их мнению, вещество-замедлитель нужно вводить в урановую массу в виде «кубиков или шаров», а не наоборот. Так, они получили весьма обнадеживающие результаты, когда внедрили в шар из оксида урана кубики парафина (парафин тоже служит хорошим замедлителем). Планировались и другие опыты: с замедлителями из графита и тяжелой воды.
Итак, минуло полтора года с тех пор, как Ган и Штрассман открыли цепную реакцию. За это время немецкие физики-ядерщики добились немалых успехов в работе над атомным проектом. Они располагали уже тысячами тонн урановых соединений; в их владении оказалась фабрика по выпуску тяжелой воды, хотя склады ее были пусты; у них появился циклотрон, пусть и недостроенный; химическая промышленность Германии была ведущей в мире; наконец, к работе были привлечены лучшие физики, химики и инженеры страны.
Пятнадцатого июня 1940 года американский журнал «Physical Review» опубликовал статью, в которой сообщалось об открытии нового трансуранового элемента (позднее его назовут плутонием). Статья вызвала возмущение видных британских ученых, считавших, что в военное время публикация подобных материалов должна быть запрещена. И они в какой-то мере были правы – опубликованная статья попалась на глаза Вейцзеккеру.
Барон Карл Фридрих фон Вейцзеккер, выезжая из дома, любил прихватить с собой свежий номер «Физикл ревю». Расположившись на сиденье в метро, он разворачивал журнал к вящему ужасу своих бдительных соседей, взиравших на то, как в военном Берлине некий подозрительный иностранец, обличьем напоминающий шпиона, ничего не страшась, спокойно почитывает вражескую прессу.
Так, в один из июльских дней в его руках оказался полученный только что, месячной давности журнал, в котором его внимание привлекла статья об открытии плутония. Он вновь и вновь пробегал ее взглядом, чувствуя, как созвучны выводы его заокеанских коллег его собственным недавним догадкам. Новый трансурановый элемент можно получить из изотопа урана U-238.