Бомба для Гитлера: кто отнял у нацистов ядерное оружие?   (Окончание )

Кто на самом деле лишил Гитлера бомбы?

О том, что Рейх оставили без ядерного оружия разведки союзников, журналисты «Нью-Йорк Таймс» (и не только) пишут целые книги. Американские физики-ядерщики ничего подобного не пишут, потому что разбираются в технической стороне проблемы. По этой же причине у них есть своя версия случившегося:

Сэм Кин, долго писал для «Нью-Йорк Таймс» и ряда других изданий. Да и популярные книги у него расходятся довольно неплохими тиражами. К сожалению, рассказывая о том, кто именно помешал нацистам получить ядерную бомбу, он немного загибал углы: у читателя его книги создается впечатление, что вмешательство союзников тут сыграло чуть ли не ключевую роль / ©«Альпина Паблишер»

«Причины провала немецкой реакторной программы и успеха союзной (это неверное обозначение, поскольку американская реакторная программа не делилась результатами ни с СССР, ни даже с Британией. — NS) очевидны. Любой большой и сложный технологический проект требует четкого понимания научных основ темы, щедрого и последовательного финансирования, выделения приоритетов, тысяч человек персонала, агрессивного управления и твердой поддержки».

Можно уверенно отвергнуть предположение, что Гитлер не мог обеспечить сложные технологические проекты деньгами, людьми или агрессивным управлением с твердой поддержкой. Ведь все это было сделано, например, в программах создания лодок XXI серии (революции в подводной войне), первых в мире реактивных самолетов и первых в мире баллистических и крылатых ракет. Немцы успешно реализовали все эти программы, и никто из союзных государств до конца Второй мировой войны не повторил их успеха в сравнимых объемах (а по ракетам и подлодкам — и ни в каких объемах вообще).

Обращаясь к немецкому атомному проекту, трудно не заметить, что ему давали то, что его организаторы просили. Они никогда не просили организовать крупное производство тяжелой воды в Германии, хотя объем производства электроэнергии в последней на порядок превосходил норвежский (а если считать Германию в границах 1940 года, то и куда больше, чем на порядок). Именно электричество — главный ресурс при наработке тяжелой воды по технологиям того времени.

Точно так же немецкие ученые никогда не просили создать крупные заводы по разделению изотопов. Исходя из документов, вообще не видно случая, когда власти Германии отказали своей атомной программе в чем-то настолько крупном, что могло бы определить ее успех или неудачу.

Остается первый фактор: «четкое понимание научных основ темы». И вот конкретно он и лишил Гитлера бомбы.

Любой, кто обратится к детальным описаниям экспериментальных реакторов и подкритических сборок немецкой стороны, будет изумлен. Один из первых экспериментов немцы провели, используя как замедлитель нейтронов неохлаждаемый сухой лед. Естественно, он испарялся прямо в ходе эксперимента, делая фиксацию каких-то устойчивых экспериментальных параметров нереальной.

Но забудем первые опыты. Обратимся к экспериментальным реакторам L-III и L-IV, 1941-1942 годов.

Это просто алюминиевые сферы, в которые налита тяжелая вода, а в периферию и центр сферы вставлены слои с порошкообразным металлическим ураном. А почему не с нитроглицерином? Напомним: порошкообразный уран, в отличие от его же слитков, довольно легко воспламеняется на воздухе. И горит очень жарким и очень сложным в тушении пламенем.

Допустим, помощники Гейзенберга были физики, отчего современной им химической литературы не читали. К сожалению, для ученых новейшего времени это норма: даже в своей дисциплине, но за пределами собственной конкретной специализации примерно 80 процентов ученых понимают объективно очень немного.

Один из трех комплексов по обогащению урана в США времен Второй мировой. Число работников этого комплекса было 22 тысячи человек, а на калютроны для него ушло 12 300 тонн чистого серебра. Не удивительно, что немцы сразу, еще на этапе научного анализа, отказались от идеи сделать бомбу из обогащенного урана: в сравнении с реакторным путем наработки этот был крайне неэффективным / ©Wikimedia Commons

Однако в любом новом научном направлении самые важные знания по определению не могут быть охваченными «конкретной специализацией». По той простой причине, что если направление новое, то ученых, которых готовили как специалистов по нему, еще просто не существует. Здесь нужен не просто ученый-специалист, а тот, кто обладает способностью быстро вникать в тему, в которой он исходно не специалист. В любой стране и в любую эпоху лишь меньшинство ученых отвечают этим требованиям.

Но это может объяснить только провал и гибель экспериментального реактора L-III, сгоревшего в ярком урановом пламени (с потерей дефицитной тяжелой воды, что в нем использовали). Аварию реактора L-IV так объяснить уже очень сложно.

Его строили через месяцы после аварии L-III. Все знали, что причиной последней было использование урана в порошке. Все понимали, что уран в слитках (литой, любой формы) так просто не загорится. Так почему же в L-IV опять использовался порошок? В стране, чей аппарат впервые в мире достиг космоса (еще в 1944 году), никто не умел превращать металлический порошок в слитки?

Идем дальше. Во всех этих немецких экспериментальных реакторах нет никаких регулирующих стержней. Вообще. Иными словами, даже если бы немцы имели много тяжелой воды и правильные расчеты, они построили бы реактор, который автоматически взорвался.

Как это вышло? А вот как: Гейзенберг счел, что по мере нагрева реактора резонансное поглощение нейтронов ураном-238 в нем начнет резко возрастать. Правда, он не учел, что непосредственно в уране нейтроны быстрые, то есть такие, которые уран-238 почти не захватывает. Медленными — теми, которые уран-238 при нагреве захватывает лучше, — они становятся в слое вещества-замедлителя. Однако любой мыслимый замедлитель, графит ли, тяжелая ли вода, имеют незначительное резонансное поглощение нейтронов. Поэтому на деле немецкие реакторы, которые, по Гейзенбергу, были бы саморегулирующимися, были бы просто неуправляемыми.

Из этого отчета Курчатова за 1943 год видно, что он, как и Гейзенберг, считал: с ростом температуры цепная реакция (лавина в терминах того времени) может остановиться. И лишь разведматериалы о работе реактора Ферми, так называемой Чикагской поленницы, развеяли его опасения / ©Электронная библиотека истории «Росатома»

Еще больше поражает другой момент. Гейзенберг считал, что температурой стабилизации работы реактора будет плюс 800 градусов, и именно после этой отметки резонансное поглощение остановит дальнейший разгон реактора.

Проблема в том, что немецкие реакторы состояли из алюминиевых деталей. А алюминий плавится при плюс 660. Как он представлял себе работу реактора в расплавленном виде? Мы не знаем ответа на этот вопрос.

Невозможно представить себе, что он не дополнил реакторы стержнями, понимая реальную картину, но пытаясь осуществить саботаж. Ведь он и его сотрудники лично находились в помещении с реактором без контрольных стержней. То есть выступали в роли, фактически, самоубийц.

Даже самые поздние немецкие реакторы, типа B-VIII 1944 года, не имеют полноценной системы аварийных стержней, хотя на сборках Энрико Ферми в Америке они были с самого начала. К счастью для немцев, B-VIII был рассчитан неправильно. Чтобы замедлить нейтроны до уровня, когда в природном (не обогащенном) уране пойдет цепная реакция, нейтронам нужно было дать 11 сантиметров пробега в тяжелой воде. Однако на деле куски урана в реакторе были отделены друг от друга всего пятью-шестью сантиметрами тяжелой воды. То есть такой реактор не мог работать.

Согласно моделированию 2009 года, использующему ПО для расчета современных ядерных реакторов, коэффициент размножения нейтронов в B-VIII всего 0,85. То есть на 100 потраченных нейтронов в нем рождалось всего 85 новых, отчего любая цепная реакция в нем почти мгновенно затухала.

Слева: схема немецкого тяжеловодного реактора B-VIII, 1944 год. Справа: музейная реплика этого же реактора

Для сравнения: реактор «Чикагская поленница» (деревянный каркас, графитовый замедлитель), который Ферми запустил в черте Чикаго 2 декабря 1942 года, имел коэффициент заметно выше единицы, отчего и запустил ядерную эру.

Вывод: Гитлера лишили бомбы не усилия западных или советских разведок. И не саботаж собственных ученых. Как и во многих других областях, не стоит лишний раз приписывать уму то, с чем вполне справлялась глупость. Если бы немецкие ученые понимали, как реально работают реакторы, то никогда не рисковали бы своей жизнью так, как делали это на практике. На деле ни Гейзенберг, ни его сотрудники просто не понимали физику ядерных реакторов в такой степени, чтобы довести немецкую ядерную программу до плутония в сжатые сроки.

«Он единственный в мире ученый, способный сотворить такое чудо»

Возникает вопрос: почему так получилось? У Третьего рейха были отличные ученые и инженеры. Любой может поискать снимки лунной поверхности в высоком разрешении и убедиться в этом: следы высадки, обеспеченной мозгами разработчиков из Третьего рейха (ракету для полета на Луну для США разработала группа инженеров под руководством фон Брауна), все еще прекрасно видны там. И будут видны как минимум века.

Именно в Германии в 1938 году физики Отто Ган и Фриц Штрассман открыли сам факт расщепления ядра атома (за что Гану дали Нобелевку). До того, напомним, распад ядра на более легкие части считался невозможным. А до тех пор, пока физики не осознавали саму возможность распада ядра атома, осознать и хотя бы примерно рассчитать, какое количество энергии при этом появляется, было в принципе нельзя.

Оборудование, при помощи которого Ган и Штрассман сделали свое открытие (за которое позже получили Нобелевку), по современным меркам выглядит очень скромным. Однако именно оно открыло атомную эру, показав, что ядра атомов могут расщепляться, о чем никто не подозревал. При расщеплении они теряют часть массы, которая превращается в энергию. Именно этот процесс делает реакцию атомного распада настолько мощнее химических реакций, давая уникальные возможности как ядерному взрыву, так и атомной энергетике / ©Wikimedia Commons

Так что стартовый выстрел в атомной гонке на деле прозвучал именно в Германии, а не где-либо еще. Именно после публикации работы Гана в Naturwissenschaften в начале 1939 года Ферми и Сциллард в США задумались над созданием ядерного оружия.

До открытия Гана это было бы для них (как и для всех остальных в мире) просто невозможно. Ведь Ферми лично был сторонником идеи, что в цепной реакции идет лишь накопление тяжелых трансурановых элементов, а о расщеплении атома и не догадывался. Сделай Ган свое открытие в 1941 году, а не 1938-м — ядерная бомба в принципе не смогла бы сработать до конца Второй мировой.

Что ж, с талантами у немцев все было неплохо. Но важно понимать, что талант таланту рознь. Вернер Гейзенберг, ключевая фигура немецкого атомного проекта, хорошо разбирался в некоторых областях физики (за что получил Нобелевку), но проявил недостаточную гибкость, чтобы быстро встроиться в такую принципиально новую область, как реакторостроение.

Но его ли это вина? Бросим взгляд на французские или английские усилия по созданию ядерных реакторов во Вторую мировую. Французы выбрали как замедлитель тяжелую воду, а не графит. Англичане и канадцы тоже выбрали тяжелую воду. То есть другие западные страны по сути повторили немецкий, «тяжеловодный» путь к ядерному реактору.

Между тем именно он был одной из ключевых ошибок, которые так и не дали немцам создать бомбу до конца войны. Тяжелую воду в ту пору получали путем многоступенчатого электролиза обычной воды. Молекулы легкой воды при электролизе испарялись быстрее, чем у тяжелой. Такой путь производства был чудовищно энергоемким и дорогим. Грамм тяжелой воды исходно стоил 19 долларов (350-400 современных долларов).

Достаточно серьезный реактор — наработчик плутония, способный обеспечить создание бомбы, требовал 5-10 тонн тяжелой воды. Дело даже не в том, что это стоило бы дорого. Важнее то, что быстро получить столько дейтериевой воды без сверхусилий было бы сложно. Требовалось строить большую и дорогую фабрику. Куда больше, чем скромная норвежская в Веморке. Поэтому немецкие реакторы до конца войны и не имели размеров, позволяющих им — хотя бы в теории — быть наработчиками плутония.

Набросок Чикагской поленницы. Первый в мире успешный атомный реактор получил такое название за деревянный каркас, которым была укреплена его конструкция из графитовых кирпичей, между которыми вставлялись стержни из металлического природного урана в тонкой алюминиевой оболочке / ©Wikimedia Commons

Почему в США выбрали графитовый замедлитель? Точно так же, как и в Германии, первые эксперименты показали Ферми и его сотрудникам, что имеющийся в продаже графит содержит слишком много борных примесей, отчего поглощает много нейтронов и делает строительство реактора из него проблематичным.

Но если немцы, натолкнувшись на это, написали «более чистый графит получить практически вряд ли возможно», то Ферми пошел к производителю графита (еще в 1940 году). Поговорил с ними, убедительно объяснив, что от получения сверхчистых графитных материалов в больших количествах зависит очень многое. И через год производители графита создали новый производственный процесс, который позволил получить графит, поглощавший нейтроны на десятки процентов слабее исходного.

За счет этого был получен замедлитель, делающий нейтроны в реакторе достаточно медленными, чтобы они успевали прореагировать с атомами урана. Но при этом не пожирающий эти самые нейтроны борными примесями.

Почему Ферми пошел в эту сторону, а не к тяжелой воде? Потому что он был одним из немногих физиков, успешно работавших как в теоретической, так и в экспериментальной области. Множество физиков-экспериментаторов стабильно сталкиваются с ситуацией, когда исходные материалы недостаточно чистые или поставщик приборов «накосячил». Они понимают, что такие проблемы могут быть как легко исправимыми, так и нерешаемыми — но в любом случае попробуют их решить, поговорив с поставщиком.

Правильный выбор замедлителя — не единственное решение Ферми, где он показал способность исключительно быстро вникать в новую для него тему. Точно так же он прореагировал, когда столкнулся — первым в мире — с проблемой ксенонового отравления реактора В, которым США нарабатывали плутоний для «нагасакской» бомбы. На осознание теоретических корней проблемы у него ушли считаные дни. Недели ушли на принятие контрмер. Кто еще в истории мирового реакторостроения работал с такими темпами?

Группа тех, кто работал над первым успешным атомным реактором. Ферми слева в первом ряду

Напомним: в феврале 1943 года советская разведка получила данные о том, что Ферми удалось добиться самоподдерживающейся цепной реакции (в современной терминологии — устойчивой работы первого в мире реактора). Павел Судоплатов вспоминает, как знакомил с этим сообщением советского ученого Исаака Кикоина. Однако, по принятым в разведках нормам, он не называл имени ученого, осуществившего это достижение. Далее, как вспоминает Судоплатов, случилось вот что:

«Кикоин, прочитав доклад о первой ядерной цепной реакции, был необычайно возбужден и, хотя я не сказал ему, кто осуществил ее, немедленно отреагировал: „Это работа Ферми. Он единственный в мире ученый, способный сотворить такое чудо”».

Попытки Судоплатова следовать нормам своего ведомства и скрывать фамилии тех западных ученых, которые добивались тех или иных результатов в работе над бомбой, вызвали у советских ученых, среди которых были Кикоин, Иоффе, Курчатов и Алиханов вот такую реакцию:

«Я вынужден был показать им некоторые материалы [Манхэттенского проекта] в оригинале на английском языке. Чтобы не раскрывать конкретных источников информации, я закрыл ладонью ту часть документа, где стояли подписи… Ученые взволнованно сказали: „Послушайте, Павел Анатольевич, вы слишком наивны. Мы знаем, кто в мире физики на что способен. Вы дайте нам ваши материалы, а мы скажем, кто их авторы”. Иоффе тут же по другим материалам назвал автора — Фриша».

Реактор В-2, постройка 1944 года. В отличие от первых экспериментальных реакторов того же Ферми, этот был достаточно крупным, чтобы наработать материал для плутониевой бомбы всего за несколько месяцев. При этом на нее ушло всего 1100 тонн графита и 180 тонн необогащенного урана. Общая стоимость, в современных деньгах, была в районе 200 миллионов долларов. Разительный контраст с циклопическими и сверхдорогими заводами по обогащению урана

Тем, кто сегодня пытается понять, отчего у немцев не получилась ядерная бомба, стоит задуматься над этим эпизодом. Если в феврале 1943 года советские атомщики без подсказок понимали, что Ферми «один мог сотворить такое чудо», как работающий реактор, то из этого автоматически следует, что среди немецких ученых таких людей в СССР не видели.

И, называя вещи своими именами, были правы. Даже если бы Гейзенгбергу дали его пять тонн тяжелой воды, нужный по мощности реактор без аварийных стержней просто устроил бы в Германии мини-Чернобыль, но никак не наработку плутония.

Правильный вопрос должен звучать не как «кто отобрал бомбу у Гитлера?» Более точно было бы спросить: кто подарил ее Рузвельту? В основном это сделал Энрико Ферми. У Гитлера не было Ферми, потому он и остался без бомбы.