Куб природного урана из немецкого ядерного проекта. Источник: SciTechDaily
Американские военные, разбиравшие в 1945 году последний экспериментальный ядерный реактор нацистской Германии, обнаружили установку, которую её научный руководитель Вернер Гейзенберг позднее называл почти готовой к работе. Реактор, известный как установка B8, должен был поддерживать нейтронные реакции для достижения критичности, используя природный уран и тяжёлую воду. Однако новый анализ показывает, что никакие инженерные доработки в последний момент не позволили бы этому проекту преодолеть порог критичности. Германии просто не хватало необходимых материалов.
Тимоти Кот и его коллеги реконструировали установку B8 спустя десятилетия, изучив два сохранившихся куба природного урана из военной ядерной программы Германии, а также исторические документы, технические отчёты, переписку и другие архивные материалы. Целью исследователей была проверка утверждения Гейзенберга на соответствие физическим требованиям самого реактора. Для запуска цепной реакции нейтроны, высвобождаемые при делении атомов урана, должны вызывать достаточное количество новых делений. Часть нейтронов движется слишком быстро для эффективного продолжения процесса, поэтому в реакторе используется замедлитель. Немецкие учёные выбрали в качестве замедлителя тяжёлую воду — форму воды, содержащую более тяжёлый изотоп водорода дейтерий.
Поставки тяжёлой воды стали серьёзным узким местом. Германия располагала единственным источником — заводом Norsk Hydro в Веморке (Норвегия), который перешёл под немецкий контроль в апреле 1940 года. Союзники неоднократно наносили удары по этому предприятию и его производству, а в ноябре 1944 года бомбардировка разрушила завод, лишив немецкий реакторный проект критически важного материала. Расчёты того, что в действительности требовалось установке B8, выявили разрыв, значительно больший, чем следовало из описания Гейзенберга. Для достижения критичности понадобилось бы примерно вдвое больше урана, чем содержал реактор. Что ещё важнее, конструкции требовалось примерно вдвое больше тяжёлой воды, чем Norsk Hydro произвёл за всю войну.
Исследователи отмечают: «Разрыв… может показаться небольшим в числовом выражении, но материальные затраты на его закрытие намного превысили бы общие производственные возможности Германии». Замена недостающей тяжёлой воды графитом не решила бы проблему. Хотя графит может служить замедлителем нейтронов в некоторых конструкциях реакторов, доступный на подконтрольной Германии территории графит для этой задачи не подходил. В итоге проект оставался привязанным к дефицитному материалу, который Германия не могла получить в сколь-нибудь необходимом количестве.
Эти дефициты меняют историческую картину ядерной гонки военного времени. Проект «Манхэттен» отчасти был вызван опасением, что нацистская Германия может первой создать ядерное оружие, а одним из возможных путей к оружейному материалу было использование реактора, способного производить делящийся материал. Однако последний реактор немецкой программы не был всего в одном шаге от успеха. Его базовая конструкция требовала таких объёмов урана и тяжёлой воды, которыми Германия не располагала. К моменту, когда американские силы добрались до установки B8 в 1945 году, реактор мог выглядеть как остатки ядерной программы, приближавшейся к опасной отметке. Сохранившиеся урановые кубы и военные документы рассказывают другую историю. Даже если бы установка осталась целой, необходимые для её работы материалы всё равно были далеко за пределами возможностей Германии.