Zgodovina projekta urana tretjega rajha, kot ga običajno predstavljamo, me osebno zelo spominja na knjigo z raztrganimi stranmi. Vse skupaj se pojavlja kot zgodovina nenehnih napak in neuspehov, program z nejasnimi cilji in zapravljanje dragocenih virov. Pravzaprav je bila zgrajena nekakšna pripoved o nemškem atomskem programu, ki je nelogična, v kateri obstajajo pomembne nedoslednosti, a se močno vsiljuje.
Nekateri podatki, ki smo jih uspeli najti v publikacijah, vključno s sorazmerno nedavnimi študijami o zgodovini nemškega vojaško-tehničnega razvoja, nam omogočajo, da na nemški projekt urana pogledamo na povsem drugačen način. Naciste so zanimali predvsem kompaktni reaktor in termonuklearno orožje.
Močni reaktor
Obsežno in nemško zveneče delo Güntherja Nagla "Wissenschaft für den Krieg", ki obsega več kot tisoč strani na podlagi bogatega arhivskega gradiva, ponuja zelo zanimive informacije o tem, kako so si fiziki tretjega rajha zamislili uporabo atomske energije. Knjiga obravnava predvsem tajno delo raziskovalnega oddelka Oddelka za kopensko oborožitev, v katerem je bilo opravljeno tudi delo na področju jedrske fizike.
Kurt Diebner je na tem oddelku od leta 1937 opravljal raziskave na področju sprožitve detonacije eksploziva s pomočjo sevanja. Še preden so januarja 1939 izvedli prvo umetno cepitev urana, so Nemci poskušali jedrsko fiziko uporabiti v vojaških zadevah. Oddelek za kopensko oborožitev se je takoj zanimal za reakcijo cepitve urana, ki je sprožil nemški projekt urana in najprej postavil nalogo znanstvenikom, da določijo področja uporabe atomske energije. Ukaz je dal Karl Becker, vodja oddelka za kopensko oborožitev, predsednik cesarskega raziskovalnega sveta in general artilerije. Navodilo je izpolnil teoretični fizik Siegfried Flyugge, ki je julija 1939 pripravil poročilo o uporabi atomske energije, opozoril na ogromen energetski potencial cepljivega atomskega jedra in celo narisal skico "uranovega stroja", da je reaktor.
Konstrukcija "uranovega stroja" je bila osnova za projekt urana tretjega rajha. Uranov stroj je bil prototip energetskega reaktorja, ne proizvodnega reaktorja. Običajno se ta okoliščina v okviru pripovedi o nemškem jedrskem programu, ki so jo ustvarili Američani, bodisi zanemari, bodisi je močno podcenjena. Medtem je bilo vprašanje energije za Nemčijo najpomembnejše zaradi akutnega pomanjkanja nafte, potrebe po proizvodnji motornega goriva iz premoga in velikih težav pri pridobivanju, transportu in uporabi premoga. Zato jih je prvi pogled na zamisel o novem viru energije zelo navdihnil. Gunther Nagel piše, da naj bi "uranov stroj" uporabljal kot stacionarni vir energije v industriji in vojski, da bi ga namestil na velike bojne ladje in podmornice. Slednji je bil, kot je razvidno iz epa o bitki pri Atlantiku, velikega pomena. Podvodni reaktor je čoln iz potapljanja spremenil v resnično podvodnega in ga naredil veliko manj ranljivega za protipodmorniške sile nasprotnikov. Jedrskemu čolnu ni bilo treba na površje polniti baterij, njegov obseg delovanja pa ni bil omejen z dobavo goriva. Tudi en sam jedrski reaktorski čoln bi bil zelo dragocen.
Toda zanimanje nemških oblikovalcev za jedrski reaktor ni bilo omejeno le na to. Na seznamu strojev, na katere so nameravali namestiti reaktor, so bili na primer rezervoarji. Junija 1942 sta Hitler in minister za oborožitev Reicha Albert Speer razpravljala o projektu "velikega bojnega vozila", ki tehta približno 1.000 ton. Očitno je bil reaktor namenjen prav tej vrsti rezervoarja.
Raketni znanstveniki so se začeli zanimati tudi za jedrski reaktor. Avgusta 1941 je raziskovalno središče Peenemünde zaprosilo za možnost uporabe "uranovega stroja" kot raketnega motorja. Karl Friedrich von Weizsacker je odgovoril, da je to mogoče, vendar se sooča s tehničnimi težavami. Reaktivni potisk je mogoče ustvariti z produkti razpada atomskega jedra ali z uporabo neke snovi, segrete s toploto reaktorja.
Zato je bilo povpraševanje po energetskem jedrskem reaktorju dovolj veliko, da so raziskovalni inštituti, skupine in organizacije začeli delati v tej smeri. Že v začetku leta 1940 so začeli graditi jedrski reaktor trije projekti: Werner Heisenberg na Inštitutu Kaiser Wilhelm v Leipzigu, Kurt Diebner na Oddelku za kopensko oborožitev pri Berlinu in Paul Harteck na Univerzi v Hamburgu. Ti projekti so morali razdeliti razpoložljive zaloge uranovega dioksida in težke vode med seboj.
Sodeč po razpoložljivih podatkih je Heisenbergu konec maja 1942 uspelo sestaviti in zagnati prvi demonstracijski reaktor. 750 kg kovinskega urana v prahu skupaj s 140 kg težke vode so dali v dve trdno priviti aluminijasti polobli, to je v notranjost aluminijaste kroglice, ki so jo dali v posodo z vodo. Poskus je sprva uspel, opazili so presežek nevtronov. Toda 23. junija 1942 se je žoga začela pregrevati, voda v posodi je začela vreti. Poskus odpiranja balona je bil neuspešen in na koncu je balon eksplodiral ter po sobi razpršil uranov prah, ki se je takoj vnel. Požar so z velikimi težavami pogasili. Konec leta 1944 je Heisenberg v Berlinu zgradil še večji reaktor (1,25 tone urana in 1,5 tone težke vode), januarja-februarja 1945 pa je podoben reaktor zgradil v kleti v Haigerlochu. Heisenberg je uspel doseči dostojen donos nevtronov, vendar ni dosegel nadzorovane verižne reakcije.
Diebner je eksperimentiral z uranovim dioksidom in kovino urana, pri čemer je od leta 1942 do konca 1944 zaporedoma v Gottowu (zahodno od poligona Kummersdorf, južno od Berlina) zgradil štiri reaktorje. Prvi reaktor, Gottow-I, je kot moderator vseboval 25 ton uranovega oksida v 6800 kockah in 4 tone parafina. G-II je bil leta 1943 že na kovinskem uranu (232 kg urana in 189 litrov težke vode; uran je tvoril dve krogli, znotraj katerih je bila postavljena težka voda, celotna naprava pa je bila postavljena v posodo z lahko vodo).
G-III, pozneje zgrajen, so odlikovali kompaktna velikost jedra (250 x 230 cm) in visok izkoristek nevtronov; njegova sprememba v začetku leta 1944 je vsebovala 564 urana in 600 litrov težke vode. Diebner je dosledno oblikoval zasnovo reaktorja in se postopoma približal verižni reakciji. Končno mu je uspelo, čeprav s preobilico. Reaktor G-IV je novembra 1944 doživel katastrofo: počil je kotel, delno se je stopil uran in zaposleni so bili močno obsevani.
Iz znanih podatkov postane povsem očitno, da so nemški fiziki poskušali ustvariti reaktor z vodno močjo pod tlakom, v katerem bi aktivno območje kovinskega urana in težke vode segrelo lahko vodo okoli njega, nato pa bi ga lahko napajali s paro generatorja ali neposredno na turbino.
Takoj so poskušali ustvariti kompakten reaktor, primeren za vgradnjo na ladje in podmornice, zato so izbrali kovino urana in težko vodo. Očitno niso zgradili grafitnega reaktorja. Pa sploh ne zaradi napake Walterja Botheja ali ker Nemčija ni mogla proizvajati grafita visoke čistosti. Najverjetneje se je grafitni reaktor, ki bi ga tehnično lažje ustvarili, izkazal za prevelikega in težkega, da bi ga lahko uporabili kot ladijsko elektrarno. Po mojem mnenju je bila opustitev grafitnega reaktorja namerna odločitev.
Dejavnosti bogatenja urana so bile najverjetneje povezane tudi s poskusi ustvarjanja kompaktnega energetskega reaktorja. Prvo napravo za ločevanje izotopov je leta 1938 ustvaril Klaus Klusius, vendar njegova "razdelilna cev" ni bila primerna kot industrijsko oblikovanje. V Nemčiji je bilo razvitih več metod ločevanja izotopov. Vsaj eden od njih je dosegel industrijski obseg. Konec leta 1941 je dr. Hans Martin predstavil prvi prototip centrifuge za ločevanje izotopov in na tej podlagi so v Kielu začeli graditi obrat za obogatitev urana. Njegova zgodovina, kot jo je predstavil Nagel, je precej kratka. Bombardirali so ga, nato so opremo preselili v Freiburg, kjer je bil v podzemnem zavetišču zgrajen industrijski obrat. Nagel piše, da ni bilo uspeha in obrat ni deloval. Najverjetneje to ne drži povsem in verjetno je bilo proizvedenega nekaj obogatenega urana.
Obogaten uran kot jedrsko gorivo je nemškim fizikom omogočil reševanje problemov verižne reakcije in oblikovanje kompaktnega in zmogljivega reaktorja z lahko vodo. Težka voda je bila za Nemčijo še vedno predraga. V letih 1943–1944 je po uničenju obrata za proizvodnjo težke vode na Norveškem delovala tovarna v tovarni Leunawerke, vendar je za pridobivanje tone težke vode potrebna poraba 100 tisoč ton premoga za proizvodnjo potrebne električne energije. Reaktor za težko vodo bi se zato lahko uporabljal v omejenem obsegu. Vendar Nemcem očitno ni uspelo proizvesti obogatenega urana za vzorce v reaktorju.
Poskusi ustvarjanja termonuklearnega orožja
O vprašanju, zakaj Nemci niso ustvarili in uporabili jedrskega orožja, se še vedno vroče razpravlja, vendar po mojem mnenju so te razprave bolj okrepile vpliv pripovedi o neuspehih nemškega projekta urana.
Sodeč po razpoložljivih podatkih je naciste zelo malo zanimala jedrska bomba iz urana ali plutonija, zlasti pa niso poskušali ustvariti proizvodnega reaktorja za proizvodnjo plutonija. Ampak zakaj?
Prvič, nemška vojaška doktrina je pustila malo prostora za jedrsko orožje. Nemci niso želeli uničiti, ampak zavzeti ozemlja, mesta, vojaške in industrijske objekte. Drugič, v drugi polovici leta 1941 in leta 1942, ko so atomski projekti stopili v fazo aktivnega izvajanja, so Nemci verjeli, da bodo kmalu zmagali v vojni v ZSSR in zagotovili prevlado na celini. Takrat so nastali celo številni projekti, ki naj bi jih izvedli po koncu vojne. S takšnimi občutki niso potrebovali jedrske bombe ali natančneje niso mislili, da je to potrebno; vendar je bil za prihodnje bitke v oceanu potreben čoln ali ladijski reaktor. Tretjič, ko se je vojna začela nagibati k porazu Nemčije in je postalo nujno jedrsko orožje, je Nemčija ubrala posebno pot.
Erich Schumann, vodja raziskovalnega oddelka oddelka za kopensko oborožitev, je predstavil idejo, da je mogoče za termonuklearno reakcijo poskusiti uporabiti lahke elemente, kot je litij, in jih vžgati brez uporabe jedrskega naboja. Oktobra 1943 je Schumann začel aktivno raziskovanje v tej smeri, njegovi podrejeni fiziki pa so poskušali ustvariti pogoje za termonuklearno eksplozijo v napravi topovskega tipa, pri kateri sta bila v cevi izstreljena dva oblikovana naboja, ki sta se trčila in ustvarila visoka temperatura in tlak. Po besedah Nagla so bili rezultati impresivni, vendar ne dovolj za začetek termonuklearne reakcije. Za dosego želenih rezultatov so razpravljali tudi o shemi implozije. Delo v tej smeri je bilo v začetku leta 1945 ustavljeno.
Morda se zdi precej čudna rešitev, vendar je imela določeno logiko. Nemčija bi lahko tehnično obogatila uran do kakovosti orožja. Vendar pa je uranova bomba takrat zahtevala preveč urana - za pridobitev 60 kg visoko obogatenega urana za atomsko bombo je bilo potrebno 10,6 do 13,1 ton naravnega urana.
Medtem so uran aktivno absorbirali poskusi z reaktorji, ki so veljali za prednostne in pomembnejše od jedrskega orožja. Poleg tega se je očitno kovina urana v Nemčiji uporabljala kot nadomestek za volfram v jedrih oklepnih školjk. V objavljenih zapisnikih srečanj med Hitlerjem in ministrom za oborožitev in strelivo Reicha Albertom Speerjem je razvidno, da je Hitler v začetku avgusta 1943 ukazal, naj se takoj okrepi predelava urana za proizvodnjo jeder. Hkrati so bile izvedene študije o možnosti zamenjave volframa s kovinskim uranom, ki so se končale marca 1944. V istem protokolu je omenjeno, da je bilo leta 1942 v Nemčiji 5600 kg urana, očitno to pomeni kovino urana ali v smislu kovine. Ali je bilo res ali ne, je ostalo nejasno. Če pa so bile vsaj delno oklepne školjke izdelane z uranovimi jedri, potem je morala taka proizvodnja porabiti tudi tone in tone kovine urana.
Na to aplikacijo kaže tudi radovedno dejstvo, da je podjetje Degussa AG na začetku vojne, pred uvedbo poskusov z reaktorji, začelo s proizvodnjo urana. Uranov oksid so proizvajali v tovarni v Oranienbaumu (bombardirali so ga ob koncu vojne, zdaj pa je to območje radioaktivne kontaminacije), uranovo kovino pa v tovarni v Frankfurtu na Majni. Skupno je podjetje proizvedlo 14 ton kovine urana v prahu, ploščah in kockah. Če je bilo izpuščenih veliko več, kot je bilo uporabljenih v poskusnih reaktorjih, kar omogoča, da rečemo, da je imela kovina urana tudi druge vojaške namene.
Glede na te okoliščine je Schumannova želja po nejedrskem vžigu termonuklearne reakcije povsem razumljiva. Prvič, razpoložljiv uran ne bi bil dovolj za uranovo bombo. Drugič, reaktorji so potrebovali tudi uran za druge vojaške potrebe.
Zakaj Nemcem ni uspelo izvesti projekta urana? Ker so si komaj dosegli cepitev atoma, so si zadali izredno ambiciozen cilj ustvariti kompakten energetski reaktor, primeren kot mobilna elektrarna. V tako kratkem času in v vojaških razmerah jim ta naloga tehnično ni bila težko rešljiva.
