Sejarah projek uranium dari Reich Ketiga, seperti biasanya disajikan, secara peribadi mengingatkan saya banyak buku dengan halaman yang koyak. Semua itu muncul sebagai sejarah kegagalan dan kegagalan berterusan, program dengan tujuan yang tidak jelas dan pembaziran sumber daya yang berharga. Sebenarnya, semacam naratif mengenai program atom Jerman telah dibangun, yang tidak logik, di mana terdapat ketidakkonsistenan yang signifikan, tetapi yang dikenakan secara tegas.
Walau bagaimanapun, beberapa maklumat yang berjaya kita temui dalam penerbitan, termasuk kajian yang agak baru-baru ini mengenai sejarah perkembangan ketenteraan-teknikal Jerman, memungkinkan kita melihat projek uranium Jerman dengan cara yang sama sekali berbeza. Nazi terutamanya berminat dengan reaktor kuasa padat dan senjata termonuklear.
Reaktor kuasa
Karya Günther Nagel yang luas dan berbunyi Jerman "Wissenschaft für den Krieg", lebih dari seribu halaman berdasarkan bahan arkib yang kaya, memberikan maklumat yang sangat menarik tentang bagaimana ahli fizik Reich Ketiga membayangkan penggunaan tenaga atom. Buku ini terutama berkaitan dengan kerja rahsia jabatan penyelidikan Jabatan Senjata Darat, di mana kerja juga dilakukan mengenai fizik nuklear.
Sejak tahun 1937, di departemen ini, Kurt Diebner melakukan penelitian di bidang inisiasi peledakan bahan peledak melalui radiasi. Bahkan sebelum pembelahan uranium buatan pertama dilakukan pada Januari 1939, Jerman berusaha menerapkan fizik nuklear untuk urusan ketenteraan. Jabatan Senjata Darat segera tertarik dengan reaksi pembelahan uranium, yang melancarkan projek uranium Jerman dan, pertama sekali, menetapkan tugas bagi para saintis untuk menentukan bidang penerapan tenaga atom. Perintah itu diberikan oleh Karl Becker, ketua Jabatan Senjata Darat, Presiden Majlis Penyelidikan Imperial dan Jeneral Artileri. Arahan itu dipenuhi oleh ahli fizik teori Siegfried Flyugge, yang pada bulan Julai 1939 membuat laporan tentang penggunaan tenaga atom, menarik perhatian terhadap potensi tenaga yang sangat besar dari nukleus atom yang dapat dipisahkan dan bahkan membuat sketsa "mesin uranium", yang adalah, reaktor.
Pembinaan "mesin uranium" menjadi asas projek uranium Reich Ketiga. Mesin Uranium adalah prototaip reaktor kuasa, bukan reaktor pengeluaran. Biasanya keadaan ini diabaikan dalam kerangka naratif mengenai program nuklear Jerman, yang dibuat terutamanya oleh orang Amerika, atau terlalu diremehkan. Sementara itu, masalah tenaga untuk Jerman adalah masalah yang paling penting kerana kekurangan minyak, keperluan untuk menghasilkan bahan bakar motor dari arang batu, dan kesulitan yang besar dalam pengambilan, pengangkutan dan penggunaan arang batu. Oleh itu, gambaran pertama idea sumber tenaga baru memberi inspirasi kepada mereka. Gunther Nagel menulis bahawa seharusnya menggunakan "mesin uranium" sebagai sumber tenaga pegun di industri dan tentera, untuk memasangnya di kapal perang dan kapal selam yang besar. Yang terakhir, seperti yang dapat dilihat dari epik Pertempuran Atlantik, sangat penting. Reaktor kapal selam mengubah kapal dari penyelaman menjadi benar-benar bawah laut, dan membuatnya lebih rentan terhadap kekuatan lawan anti-kapal selam. Kapal nuklear tidak perlu ke permukaan untuk mengisi bateri, dan jangkauan operasinya tidak dibatasi oleh bekalan bahan bakar. Bahkan satu kapal reaktor nuklear akan sangat berharga.
Tetapi minat pereka Jerman dalam reaktor nuklear tidak terhad kepada ini. Senarai mesin yang mereka fikirkan untuk memasang reaktor termasuk, misalnya, tangki. Pada bulan Jun 1942, Menteri Senjata Hitler dan Reich Albert Speer membincangkan projek untuk "kenderaan tempur besar" seberat kira-kira 1.000 tan. Ternyata, reaktor tersebut ditujukan khas untuk tangki jenis ini.
Para saintis roket juga berminat dengan reaktor nuklear. Pada bulan Ogos 1941, Pusat Penyelidikan Peenemünde meminta kemungkinan menggunakan "mesin uranium" sebagai mesin roket. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker menjawab bahawa itu mungkin, tetapi menghadapi masalah teknikal. Teras reaktif dapat dibuat menggunakan produk peluruhan inti atom atau menggunakan beberapa bahan yang dipanaskan oleh haba reaktor.
Oleh itu, permintaan untuk reaktor nuklear tenaga cukup signifikan bagi institusi penyelidikan, kumpulan dan organisasi untuk melancarkan kerja ke arah ini. Sudah pada awal tahun 1940, tiga projek mula membina reaktor nuklear: Werner Heisenberg di Kaiser Wilhelm Institute di Leipzig, Kurt Diebner di Department of Land Armaments dekat Berlin dan Paul Harteck di University of Hamburg. Projek-projek ini terpaksa membekalkan bekalan uranium dioksida dan air berat yang ada di antara mereka.
Berdasarkan data yang ada, Heisenberg dapat mengumpulkan dan melancarkan reaktor demonstrasi pertama pada akhir Mei 1942. 750 kg serbuk logam uranium bersama dengan 140 kg air berat diletakkan di dalam dua belahan aluminium dengan sekrup kuat, iaitu di dalam bola aluminium, yang diletakkan di dalam bekas berisi air. Percubaan berjalan lancar pada mulanya, terdapat kelebihan neutron. Tetapi pada 23 Jun 1942, bola mulai terlalu panas, air di dalam bekas mula mendidih. Percubaan untuk membuka balon tidak berhasil, dan pada akhirnya belon itu meletup, menghamburkan serbuk uranium di dalam ruangan, yang langsung terbakar. Api dipadamkan dengan susah payah. Pada akhir tahun 1944, Heisenberg membina reaktor yang lebih besar lagi di Berlin (1,25 tan uranium dan 1,5 tan air berat), dan pada Januari-Februari 1945, dia membangun reaktor serupa di ruang bawah tanah di Haigerloch. Heisenberg berjaya memperoleh hasil neutron yang baik, tetapi dia tidak mencapai reaksi berantai terkawal.
Diebner bereksperimen dengan uranium dioksida dan logam uranium, membina empat reaktor berturut-turut dari 1942 hingga akhir 1944 di Gottow (sebelah barat tapak ujian Kummersdorf, selatan Berlin). Reaktor pertama, Gottow-I, mengandungi 25 tan uranium oksida dalam 6800 kubus dan 4 tan parafin sebagai moderator. G-II pada tahun 1943 sudah menggunakan uranium logam (232 kg uranium dan 189 liter air berat; uranium membentuk dua sfera, di dalamnya ditempatkan air berat, dan seluruh alat diletakkan di dalam bekas dengan air ringan).
G-III, yang dibangun kemudian, dibezakan dengan ukuran teras yang padat (250 x 230 cm) dan hasil neutron yang tinggi; pengubahsuaiannya pada awal tahun 1944 mengandungi 564 uranium dan 600 liter air berat. Diebner secara konsisten merangka reka bentuk reaktor, secara beransur-ansur menghampiri reaksi berantai. Akhirnya, dia berjaya, walaupun dengan jumlah yang berlebihan. Reactor G-IV pada bulan November 1944 mengalami malapetaka: pecah dandang, uranium cair sebahagian, dan pekerja sangat disinari.
Dari data yang diketahui, menjadi sangat jelas bahawa ahli fizik Jerman cuba membuat reaktor kuasa sederhana air bertekanan di mana zon aktif uranium logam dan air berat akan memanaskan air ringan di sekitarnya, dan kemudian dapat disalurkan ke wap penjana atau terus ke turbin.
Mereka segera berusaha membuat reaktor kompak yang sesuai untuk pemasangan di kapal dan kapal selam, sebab itulah mereka memilih logam uranium dan air berat. Mereka nampaknya tidak membina reaktor grafit. Dan sama sekali tidak kerana kesilapan Walter Bothe atau kerana Jerman tidak dapat menghasilkan grafit dengan ketulenan tinggi. Kemungkinan besar, reaktor grafit, yang secara teknikalnya lebih mudah dibuat, ternyata terlalu besar dan berat untuk digunakan sebagai pembangkit tenaga kapal. Pada pendapat saya, meninggalkan reaktor grafit adalah keputusan yang disengajakan.
Aktiviti pengayaan uranium juga kemungkinan besar berkaitan dengan percubaan untuk membuat reaktor kuasa padat. Peranti pertama untuk pemisahan isotop dibuat pada tahun 1938 oleh Klaus Klusius, tetapi "tabung pemisah" miliknya tidak sesuai sebagai reka bentuk industri. Beberapa kaedah pemisahan isotop telah dikembangkan di Jerman. Sekurang-kurangnya salah satu daripadanya telah mencapai skala industri. Pada akhir tahun 1941, Dr. Hans Martin melancarkan prototaip pertama pemisah pemisah isotop, dan atas dasar ini, sebuah kilang pengayaan uranium mula dibina di Kiel. Sejarahnya, seperti yang dikemukakan oleh Nagel, agak pendek. Ia dibom, kemudian peralatan dipindahkan ke Freiburg, di mana sebuah kilang industri dibangun di tempat perlindungan bawah tanah. Nagel menulis bahawa tidak ada kejayaan dan kilang itu tidak berfungsi. Kemungkinan besar, ini tidak sepenuhnya benar, dan kemungkinan sebahagian uranium yang diperkaya dihasilkan.
Uranium yang diperkaya sebagai bahan bakar nuklear membolehkan ahli fizik Jerman menyelesaikan kedua-dua masalah mencapai reaksi berantai dan merancang reaktor air ringan yang padat dan kuat. Air berat masih terlalu mahal untuk Jerman. Pada tahun 1943-1944, setelah pemusnahan loji untuk pengeluaran air berat di Norway, sebuah kilang beroperasi di kilang Leunawerke, tetapi untuk mendapatkan satu tan air berat memerlukan penggunaan 100 ribu tan arang batu untuk menghasilkan tenaga elektrik yang diperlukan. Reaktor air berat boleh digunakan pada skala terhad. Walau bagaimanapun, Jerman nampaknya gagal menghasilkan uranium yang diperkaya untuk sampel di reaktor.
Percubaan untuk mencipta senjata termonuklear
Persoalan mengapa Jerman tidak membuat dan menggunakan senjata nuklear masih diperdebatkan, tetapi pada pendapat saya, perbahasan ini menguatkan pengaruh naratif mengenai kegagalan projek uranium Jerman lebih daripada menjawab soalan ini.
Berdasarkan data yang ada, Nazi sangat tidak berminat dengan bom nuklear uranium atau plutonium, dan khususnya, tidak melakukan percubaan untuk membuat reaktor pengeluaran untuk menghasilkan plutonium. Tapi kenapa?
Pertama, doktrin ketenteraan Jerman meninggalkan sedikit ruang untuk senjata nuklear. Jerman berusaha untuk tidak memusnahkan, tetapi merebut wilayah, bandar, ketenteraan dan kemudahan perindustrian. Kedua, pada separuh kedua tahun 1941 dan pada tahun 1942, ketika projek-projek atom memasuki tahap pelaksanaan aktif, orang-orang Jerman percaya bahawa mereka akan segera memenangkan perang di USSR dan memperoleh dominasi di benua tersebut. Pada masa ini, bahkan banyak projek dibuat yang seharusnya dilaksanakan setelah berakhirnya perang. Dengan sentimen seperti itu, mereka tidak memerlukan bom nuklear, atau, lebih tepatnya, mereka tidak menganggapnya perlu; tetapi reaktor kapal atau kapal diperlukan untuk pertempuran di lautan masa depan. Ketiga, ketika perang mulai bersandar pada kekalahan Jerman, dan senjata nuklear menjadi perlu, Jerman mengambil jalan khusus.
Erich Schumann, ketua jabatan penyelidikan Jabatan Senjata Darat, mengemukakan idea bahawa mungkin untuk menggunakan unsur cahaya, seperti litium, untuk reaksi termonuklear, dan menyalakannya tanpa menggunakan muatan nuklear. Pada bulan Oktober 1943, Schumann melancarkan penyelidikan aktif ke arah ini, dan ahli fizik bawahannya berusaha mewujudkan keadaan untuk letupan termonuklear dalam alat jenis meriam, di mana dua cas berbentuk ditembakkan satu sama lain di tong, bertembung, membuat suhu dan tekanan tinggi. Menurut Nagel, hasilnya sangat mengagumkan, tetapi tidak cukup untuk memulai reaksi termonuklear. Skema letupan juga dibincangkan untuk mencapai hasil yang diinginkan. Kerja ke arah ini dihentikan pada awal tahun 1945.
Ini mungkin seperti penyelesaian yang agak pelik, tetapi mempunyai logik tertentu. Jerman secara teknikal dapat memperkaya uranium dengan kualiti senjata. Walau bagaimanapun, bom uranium kemudian memerlukan terlalu banyak uranium - untuk mendapatkan 60 kg uranium yang sangat diperkaya untuk bom atom, diperlukan 10.6 hingga 13.1 tan uranium semula jadi.
Sementara itu, uranium diserap secara aktif oleh eksperimen dengan reaktor, yang dianggap keutamaan dan lebih penting daripada senjata nuklear. Selain itu, rupanya, logam uranium di Jerman digunakan sebagai pengganti tungsten pada inti cangkang pelindung perisai. Dalam risalah pertemuan yang diterbitkan antara Hitler dan Menteri persenjataan Reich dan Amunisi Albert Speer, ada petunjuk bahawa pada awal bulan Agustus 1943 Hitler memerintahkan untuk segera mempercepat pemprosesan uranium untuk pengeluaran inti. Pada saat yang sama, kajian dilakukan mengenai kemungkinan penggantian tungsten dengan uranium logam, yang berakhir pada bulan Maret 1944. Dalam protokol yang sama, ada menyebutkan bahawa pada tahun 1942 terdapat 5600 kg uranium di Jerman, jelas ini bermaksud logam uranium atau dari segi logam. Sama ada ia benar atau tidak tetap tidak jelas. Tetapi jika sekurang-kurangnya cangkang pelindung perisai dihasilkan dengan inti uranium, maka pengeluaran tersebut juga harus memakan banyak dan banyak logam uranium.
Aplikasi ini juga ditunjukkan oleh fakta yang ingin tahu bahawa pengeluaran uranium dilancarkan oleh Degussa AG pada awal perang, sebelum penyebaran eksperimen dengan reaktor. Uranium oksida dihasilkan di sebuah kilang di Oranienbaum (ia dibom pada akhir perang, dan sekarang ia adalah zon pencemaran radioaktif), dan logam uranium dihasilkan di sebuah kilang di Frankfurt am Main. Secara keseluruhan, firma itu menghasilkan 14 tan logam uranium dalam bentuk serbuk, pinggan dan kiub. Sekiranya lebih banyak dibebaskan daripada yang digunakan dalam reaktor eksperimen, yang membolehkan kita mengatakan bahawa logam uranium juga mempunyai aplikasi ketenteraan lain.
Oleh itu, berdasarkan kehendak keadaan ini, keinginan Schumann untuk mencapai pencucuhan bukan nuklear dari reaksi termonuklear dapat difahami. Pertama, uranium yang tersedia tidak mencukupi untuk bom uranium. Kedua, reaktor juga memerlukan uranium untuk keperluan ketenteraan yang lain.
Mengapa Jerman gagal mengadakan projek uranium? Kerana, setelah hampir mencapai pembelahan atom, mereka menetapkan tujuan yang sangat bercita-cita tinggi untuk membuat reaktor kuasa padat yang sesuai sebagai loji kuasa bergerak. Dalam masa yang singkat dan dalam keadaan ketenteraan, tugas ini hampir tidak dapat diselesaikan secara teknikal bagi mereka.
