La historia del proyecto de uranio del Tercer Reich, como suele presentarse, personalmente me recuerda mucho a un libro con páginas rotas. Todo aparece como una historia de continuos fracasos y fracasos, un programa con metas poco claras y un desperdicio de valiosos recursos. De hecho, se ha construido una especie de narrativa sobre el programa atómico alemán, que es ilógica, en la que hay importantes inconsistencias, pero que se está imponiendo con fuerza.
Sin embargo, cierta información que logramos encontrar en publicaciones, incluidos estudios comparativamente recientes sobre la historia de los desarrollos técnico-militares alemanes, nos permite mirar el proyecto de uranio alemán de una manera completamente diferente. Los nazis estaban interesados principalmente en un reactor de potencia compacto y armas termonucleares.
Reactor de potencia
El extenso trabajo de Günther Nagel, que suena a alemán, "Wissenschaft für den Krieg", más de mil páginas basadas en un rico material de archivo, proporciona información muy interesante sobre cómo los físicos del Tercer Reich imaginaron el uso de la energía atómica. El libro trata principalmente del trabajo secreto del departamento de investigación del Departamento de Armamento Terrestre, en el que también se trabajó en física nuclear.
Desde 1937, en este departamento, Kurt Diebner realizó investigaciones en el campo de la iniciación de la detonación de explosivos mediante radiación. Incluso antes de que se llevara a cabo la primera fisión artificial de uranio en enero de 1939, los alemanes intentaron aplicar la física nuclear a los asuntos militares. El Departamento de Armamento Terrestre se interesó de inmediato en la reacción de fisión del uranio, que lanzó el proyecto de uranio alemán y, en primer lugar, asignó a los científicos la tarea de determinar las áreas de aplicación de la energía atómica. La orden fue dada por Karl Becker, jefe del Departamento de Armamento Terrestre, Presidente del Consejo de Investigación Imperial y General de Artillería. La instrucción fue cumplida por el físico teórico Siegfried Flyugge, quien en julio de 1939 realizó un informe sobre el uso de la energía atómica, llamó la atención sobre el enorme potencial energético del núcleo atómico fisionable e incluso trazó un boceto de una "máquina de uranio", que es, un reactor.
La construcción de la "máquina de uranio" formó la base del proyecto de uranio del Tercer Reich. La máquina de uranio era un prototipo de reactor de potencia, no un reactor de producción. Por lo general, esta circunstancia se ignora en el marco de la narrativa sobre el programa nuclear alemán, creado principalmente por los estadounidenses, o se subestima enormemente. Mientras tanto, el tema de la energía para Alemania era el tema más importante debido a la aguda escasez de petróleo, la necesidad de producir combustible de motor a partir del carbón y las importantes dificultades en la extracción, transporte y uso del carbón. Por lo tanto, el primer vistazo a la idea de una nueva fuente de energía los inspiró mucho. Gunther Nagel escribe que se suponía que debía utilizar la "máquina de uranio" como fuente estacionaria de energía en la industria y en el ejército, para instalarla en grandes buques de guerra y submarinos. Este último, como puede verse en la epopeya de la Batalla del Atlántico, fue de gran importancia. El reactor submarino convirtió el barco de un buceo en uno verdaderamente submarino, y lo hizo mucho menos vulnerable a las fuerzas antisubmarinas de los oponentes. El barco nuclear no necesitaba salir a la superficie para cargar las baterías, y su rango de operaciones no estaba limitado por el suministro de combustible. Incluso un solo barco reactor nuclear sería muy valioso.
Pero el interés de los diseñadores alemanes por el reactor nuclear no se limitó a esto. La lista de máquinas en las que pensaban instalar el reactor incluía, por ejemplo, tanques. En junio de 1942, el ministro de Armamento de Hitler y el Reich, Albert Speer, discutió un proyecto para un "gran vehículo de combate" que pesaba alrededor de 1.000 toneladas. Aparentemente, el reactor fue diseñado específicamente para este tipo de tanque.
Además, los científicos de cohetes se interesaron en el reactor nuclear. En agosto de 1941, el Centro de Investigación de Peenemünde solicitó la posibilidad de utilizar la "máquina de uranio" como motor de cohete. El Dr. Karl Friedrich von Weizsacker respondió que es posible, pero enfrenta dificultades técnicas. El empuje reactivo se puede crear usando los productos de desintegración de un núcleo atómico o usando alguna sustancia calentada por el calor de un reactor.
Por lo tanto, la demanda de un reactor nuclear de potencia fue lo suficientemente significativa como para que los institutos de investigación, los grupos y las organizaciones pusieran en marcha trabajos en esta dirección. Ya a principios de 1940, comenzaron tres proyectos para construir un reactor nuclear: Werner Heisenberg en el Instituto Kaiser Wilhelm de Leipzig, Kurt Diebner en el Departamento de Armamento Terrestre cerca de Berlín y Paul Harteck en la Universidad de Hamburgo. Estos proyectos tuvieron que dividir los suministros disponibles de dióxido de uranio y agua pesada entre ellos.
A juzgar por los datos disponibles, Heisenberg pudo ensamblar y lanzar el primer reactor de demostración a fines de mayo de 1942. Se colocaron 750 kg de uranio metálico en polvo junto con 140 kg de agua pesada dentro de dos hemisferios de aluminio firmemente atornillados, es decir, dentro de una bola de aluminio, que se colocó en un recipiente con agua. El experimento salió bien al principio, se notó un exceso de neutrones. Pero el 23 de junio de 1942, la pelota comenzó a sobrecalentarse, el agua del recipiente comenzó a hervir. El intento de abrir el globo fue infructuoso y al final el globo explotó, esparciendo polvo de uranio en la habitación, que inmediatamente se incendió. El fuego se extinguió con gran dificultad. A finales de 1944, Heisenberg construyó un reactor aún más grande en Berlín (1,25 toneladas de uranio y 1,5 toneladas de agua pesada), y en enero-febrero de 1945 construyó un reactor similar en el sótano de Haigerloch. Heisenberg logró obtener un rendimiento de neutrones decente, pero no logró una reacción en cadena controlada.
Diebner experimentó tanto con dióxido de uranio como con uranio metálico, construyendo cuatro reactores sucesivamente desde 1942 hasta finales de 1944 en Gottow (al oeste del sitio de pruebas de Kummersdorf, al sur de Berlín). El primer reactor, Gottow-I, contenía 25 toneladas de óxido de uranio en 6800 cubos y 4 toneladas de parafina como moderador. G-II en 1943 ya estaba en uranio metálico (232 kg de uranio y 189 litros de agua pesada; el uranio formó dos esferas, dentro de las cuales se colocó agua pesada, y todo el dispositivo se colocó en un recipiente con agua ligera).
El G-III, construido posteriormente, se distinguía por un núcleo de tamaño compacto (250 x 230 cm) y un alto rendimiento de neutrones; su modificación a principios de 1944 contenía 564 uranio y 600 litros de agua pesada. Diebner elaboró constantemente el diseño del reactor, acercándose gradualmente a una reacción en cadena. Finalmente, lo logró, aunque con sobreabundancia. El reactor G-IV en noviembre de 1944 sufrió una catástrofe: una caldera estalló, el uranio se derritió parcialmente y los empleados quedaron altamente irradiados.
A partir de los datos conocidos, resulta bastante obvio que los físicos alemanes intentaron crear un reactor de potencia moderado por agua presurizada en el que una zona activa de uranio metálico y agua pesada calentaría el agua ligera que lo rodea, y luego podría alimentarse a un vapor. generador o directamente a una turbina.
Inmediatamente intentaron crear un reactor compacto adecuado para su instalación en barcos y submarinos, por lo que eligieron el uranio metálico y el agua pesada. Al parecer, no construyeron un reactor de grafito. Y no por el error de Walter Bothe o porque Alemania no pudo producir grafito de alta pureza. Lo más probable es que el reactor de grafito, que habría sido técnicamente más fácil de crear, resultó ser demasiado grande y pesado para ser utilizado como planta de energía de un barco. En mi opinión, abandonar el reactor de grafito fue una decisión deliberada.
Las actividades de enriquecimiento de uranio también se asociaron muy probablemente con los intentos de crear un reactor de potencia compacto. El primer dispositivo para la separación de isótopos fue creado en 1938 por Klaus Klusius, pero su "tubo divisor" no era adecuado como diseño industrial. En Alemania se han desarrollado varios métodos de separación de isótopos. Al menos uno de ellos ha alcanzado una escala industrial. A finales de 1941, el Dr. Hans Martin lanzó el primer prototipo de una centrífuga de separación de isótopos y, sobre esta base, comenzó a construirse una planta de enriquecimiento de uranio en Kiel. Su historia, tal como la presenta Nagel, es bastante corta. Fue bombardeado, luego el equipo se trasladó a Friburgo, donde se construyó una planta industrial en un refugio subterráneo. Nagel escribe que no hubo éxito y la planta no funcionó. Lo más probable es que esto no sea del todo cierto, y es probable que se haya producido parte del uranio enriquecido.
El uranio enriquecido como combustible nuclear permitió a los físicos alemanes resolver tanto los problemas de lograr una reacción en cadena como el diseño de un reactor de agua ligera compacto y potente. El agua pesada seguía siendo demasiado cara para Alemania. En 1943-1944, luego de la destrucción de una planta para la producción de agua pesada en Noruega, una planta estaba operando en la planta de Leunawerke, pero la obtención de una tonelada de agua pesada requirió el consumo de 100 mil toneladas de carbón para generar la electricidad necesaria.. Por tanto, el reactor de agua pesada podría utilizarse a una escala limitada. Sin embargo, los alemanes aparentemente no pudieron producir uranio enriquecido para muestras en el reactor.
Intentos de crear armas termonucleares
La cuestión de por qué los alemanes no crearon y usaron armas nucleares todavía se debate acaloradamente, pero en mi opinión, estos debates reforzaron la influencia de la narrativa sobre los fracasos del proyecto de uranio alemán más que respondieron a esta pregunta.
A juzgar por los datos disponibles, los nazis estaban muy poco interesados en una bomba nuclear de uranio o plutonio y, en particular, no hicieron ningún intento de crear un reactor de producción para producir plutonio. ¿Pero por qué?
Primero, la doctrina militar alemana dejaba poco espacio para las armas nucleares. Los alemanes no buscaron destruir, sino apoderarse de territorios, ciudades, instalaciones militares e industriales. En segundo lugar, en la segunda mitad de 1941 y en 1942, cuando los proyectos atómicos entraron en la etapa de implementación activa, los alemanes creían que pronto ganarían la guerra en la URSS y asegurarían el dominio en el continente. En este momento, incluso se crearon numerosos proyectos que se suponía que serían implementados después del final de la guerra. Con tales sentimientos, no necesitaban una bomba nuclear o, más precisamente, no pensaban que fuera necesaria; pero se necesitaba un barco o un reactor de barco para futuras batallas en el océano. En tercer lugar, cuando la guerra comenzó a inclinarse hacia la derrota de Alemania y las armas nucleares se hicieron necesarias, Alemania tomó un camino especial.
Erich Schumann, jefe del departamento de investigación del Departamento de Armamento Terrestre, propuso la idea de que es posible intentar usar elementos ligeros, como el litio, para una reacción termonuclear y encenderlo sin usar una carga nuclear. En octubre de 1943, Schumann inició una investigación activa en esta dirección, y los físicos subordinados a él intentaron crear las condiciones para una explosión termonuclear en un dispositivo tipo cañón, en el que dos cargas con forma se disparaban entre sí en el cañón, chocando, creando alta temperatura y presión. Según Nagel, los resultados fueron impresionantes, pero no lo suficiente como para iniciar una reacción termonuclear. También se discutió un esquema de implosión para lograr los resultados deseados. El trabajo en esta dirección se detuvo a principios de 1945.
Puede parecer una solución bastante extraña, pero tenía cierta lógica. Alemania podría enriquecer técnicamente el uranio a calidad de armamento. Sin embargo, una bomba de uranio requería entonces demasiado uranio: para obtener 60 kg de uranio altamente enriquecido para una bomba atómica, se necesitaban entre 10,6 y 13,1 toneladas de uranio natural.
Mientras tanto, el uranio fue absorbido activamente por experimentos con reactores, que se consideraron prioritarios y más importantes que las armas nucleares. Además, aparentemente, el uranio metálico en Alemania se utilizó como sustituto del tungsteno en los núcleos de los proyectiles perforadores de armaduras. En las actas publicadas de las reuniones entre Hitler y el ministro de Armamento y Municiones del Reich, Albert Speer, hay indicios de que a principios de agosto de 1943 Hitler ordenó intensificar inmediatamente el procesamiento de uranio para la producción de núcleos. Paralelamente, se realizaron estudios sobre la posibilidad de sustituir el tungsteno por uranio metálico, que finalizó en marzo de 1944. En el mismo protocolo, se menciona que en 1942 había 5600 kg de uranio en Alemania, obviamente esto significa uranio metálico o en términos de metal. No estaba claro si era cierto o no. Pero si se producían al menos parcialmente proyectiles perforantes con núcleos de uranio, entonces dicha producción también tenía que consumir toneladas y toneladas de uranio metálico.
Esta aplicación también está indicada por el hecho curioso de que la producción de uranio fue lanzada por Degussa AG al comienzo de la guerra, antes del despliegue de experimentos con reactores. El óxido de uranio se produjo en una planta de Oranienbaum (fue bombardeada al final de la guerra y ahora es una zona de contaminación radiactiva) y el uranio metálico se produjo en una planta de Frankfurt am Main. En total, la firma produjo 14 toneladas de uranio metálico en polvo, placas y cubos. Si se liberó mucho más de lo que se utilizó en reactores experimentales, lo que nos permite decir que el uranio metálico también tuvo otras aplicaciones militares.
Entonces, a la luz de estas circunstancias, el deseo de Schumann de lograr una ignición no nuclear de una reacción termonuclear es bastante comprensible. Primero, el uranio disponible no sería suficiente para una bomba de uranio. En segundo lugar, los reactores también necesitaban uranio para otras necesidades militares.
¿Por qué los alemanes no lograron tener un proyecto de uranio? Porque, habiendo logrado apenas la fisión del átomo, se fijaron el ambicioso objetivo de crear un reactor de potencia compacto apto como central eléctrica móvil. En tan poco tiempo y en condiciones militares, esta tarea difícilmente era técnicamente solucionable para ellos.
