Німецький ядерний проект
рецензія на "Вірусний флігель" Девіда Ірвінга
Чорнобильська історія має далекосяжні історичні передумови. Вона виросла з серії відкриттів фізиків та хіміків на рубежі 30-х/40-х років 20 ст. І розпочалося все з Фермі, члена італійської фашистської партії, який серією експериментів з опромінення урану нейтронами (найтяжчого на той момент відомого природнього хімічного елемента з атомним номером 92) дійшов висновку про існування нових ще тяжчих радіоактивних трансуранових елементів. І твердив, що домігся власноруч їх утворення опромінюючи уран нейтронами сповільненими парафіном. За цей прорив у 1938 році Фермі отримав Нобелівську премію. Проте при прискіпливому вивченні колеги виявили, що відкрито було дещо інше.
Фізична наука, як і всі інші, уже давно окреслена, як певне змагання за можливість увійти в історію з якимось визначним досягненням або дослідженням. Втім важливо не лише прийняти участь, але й прозвітувати про це в знаному науковому журналі першим від усіх. Бо конкуренти не сплять, а колективний розум настільки тісно переплетений, що забарився ти сьогодні на місяць-два і в історію уже ввійшов хтось інший. Читачі цих журналів теж люди не сторонні. Таким чином в напрямку торованому Фермі у 1934 році розвернулись найбільш дотошні уми свого часу. І нові цікаві роботи потекли рікою.
До Фермі ідею проникнення в ядро атому намагалися реалізувати в Парижі Фредерік Жоліо та Ірен Кюрі з допомогою позитивно заряджених альфа-частинок (ядер гелію). Втім позитивне ядро атому і позитивна альфа-частинка один від одного відштовхуються. А тому нейтральний нейтрон виявився справді найкращим кандидатом, що міг проникнути всередину ядра атому і спричинити якусь зворотню реакцію. Теоретичні розрахунки проведені Фермі говорили, що в разі захоплення нейтрона ядром урану має з`являтися новий елемент з атомний номером 93, який пізніше назвали плутонієм. Залишалася справа за малим: знайти цей елемент в шматку урану після бомбардування нейтронами. Найцікавіше, що ще сам Фермі зумів хімічним способом відокремити новоутворений елемент і поспішно оголосити на весь світ, що ураааа, новий елемент знайдено.
До 1938 року вчені працювали над теоретично-експериментальним обгрунтуванням отриманих результатів і раз-по-раз натикались на нестиковки. Аж поки в 1938 році все в тому ж Парижі Ірен Кюрі та Павло Савич по кісточках перебрали експеримент Фермі і дійшли висновку, що новоутворений елемент насправді не новий трансуран, а звичайний всім відомий торій. Результати експериментів поспішно опублікували.
Тут прийшла черга ще однієї країни з сильною теоретичною і експериментальною наукою: Німеччини. До дискусії приєдналась група Отто Ган, Фріц Штрассман та Ліза Мейтнер з Хімічного інституту кайзера Вільгельма у Відні. Вони шляхом скрупульозного дослідження довели, що в результаті бомбардування урану нейтронами утворювався НЕ торій, а практично вдвічі легший радіоактивний ізотоп барію (атомний номер 56). Факт розпаду ядер урану на менші друзки фактично було доведено. 6 січня 1939 року відповідна стаття зявилась в науковому журналі.
Таким чином Отто Ган офіційно став першовідкривачем скриньки Пандори. І де він її відкрив? В фашистській Німеччині напередодні Другої світової війни. На початку 1939 року Відень уже 9 місяців знаходився під каблуком Рейху. Єврейка Ліза Мейтнер покинула групу і співпрацювала з Ганом дистанційно з Стокгольму. Даний факт відкриття групи Гана швидко дійшов до Нільса Бора в Копенгаген, а уже він 26 січня оголосив назагал в Вашингтоні про розпад ядер, що супроводжується виділенням гіганської енергії в мініатюрних масштабах.
Проте справжній вибух був ще попереду. Ган і Штрасман 25 січня направили в журнал уточнюючу статтю. В результаті розпаду ядра урану (атомний номер 92) під дією нейтрона утворювались радіоактивні ізотопи вище згаданого барію (атомний номер 56) та криптону (атомний номер 36). А також утворювалось ще КІЛЬКА "уламків"-нейтронів, які в свою чергу могли викликати поділ сусідніх ядер. А це означало, що за певних умов може розпочатися ланцюгова реакція, коли мільярди мільярдів мільярдів ядер можуть вивільнити енергію практично одномоментно. І відразу знайшлись ті, хто зметикував про що саме йдеться. І трапилось це в крихкому світі менш ніж за рік до вторгнення в Польщу.
Наукова еліта нацистської Німеччини на цьому етапі відреагувала дуже оперативно і заткнулась. Мілітаризація та підготовка до великої війни зіграли свою роль. А от вчені інших країн продовжували по інерції ділитися досягненнями. Жоліо в Парижі обчислив середню кількість вивільнених нейтронів: 2-3 штуки на поділ. Нільс Бор оголосив, що в урані, який переважно складається з ізотопів 238 та 235, найімовірніше поділу зазнає саме 235 версія. Американські журнали ще в 1940 році продовжували бездумно розповідати всім бажаючим, що уран 238 має властивість захоплювати швидкі нейтрони і перетворюватись в нестабільний уран 239. А потім трансформуватись в елемент з номером 93 (плутоній), який схоже теж має без проблем ділитися як і уран 235. Для людей, які розумілися в темі, цей атракціон новинок під європейський гарматний ураган був гіршим ніж сам факт початку війни.
По суті отримані результати звелися до двох теоретичних версій майбутнього використання.
1. Створити так званий "котел" (по сучасному реактор) у якому після завантаження певної порції урану буде поступово поширюватися керована ланцюгова реакція, яка цей котел розігріватиме. А тепло потрібно було відводити до турбіни, яка генеруватиме електрику. Модель майбутньої ЧАЕС.
2. Ланцюгову реакцію зробити некерованою і дозволити розщеплення ядер урану в невеликому об`ємі (футбольний м`яч) практично миттєво. Вивільнена енергія еквівалентна тоннам тротилу легко знищує місто. Це теоретично розраховане рукотворне чудо отримало назву "бомба".
Нацистські вчені обовязково б здійнили обидва задуми, якби не збіг обставин та примхи природи. Деякі з них теж варто перерахувати докладно:
1. Уран на дорозі не валяється. Уранові копальні достатніх запасів були в невеликій кількості в Чехословаччині та Бельгійському Конго, звідки їх активно вивозили в Бельгію. Гітлерівці отримали до них доступ в міру захоплення Європи.
2. "Бімбу" можна було реалізувати лише отримавши поріняно невеликий шматок чистого урану 235. Але природа в оксиді урану чи металічному урані, добутого з уранової руди, розподілила ізотопи так: на 1000 одиниць урану 238 припадає всього 7 ізотопів урану 235. Плюс жодних ефективних методів відокремлення ізотопів одного і того ж самого хімічного елементу наука НЕ знала.
3. Для запуска "мирного" реактора необхідно було звичайний уран хоча б в 10 разів "збагатити" ураном 235 (до 70 на 1000 од. урану 238). Але навіть це завдання потребувало вивчення і налагодження виробництва промислових масштабів. Такі мільйонні інвестиції під час війни повинні були чимось підкріплені конкретнішім окрім наукових статей.
Саме тому пізніше американці від початку зосередившись не на "бомбі", а на "котлі", добились спочатку керованої ланцюгової реакції, а потім з рештків життєдіяльності реактора (фактично відходів) порівняно легко хімічним способом виділили плутоній. Перша бомба, що впала на Хіросіму, була плутонієва.
4. Щоб зашкодити урану 238 "з`їдати" по дорозі уламки-нейтрони, які мали б підкормлювати ланцюгову реакцію і поширювати її далі, необхідно було їх швидко сповільнювати (повільні не поглиналися). Німці під час підбору речовини-сповільнювача помилилися в розрахунках. Дешевий і легкодоступний у будь-якій кількості графіт, який зараз з успіхом використовується у цій ролі в сучасних реакторах, був ними забракований. Натомність "важка вода" (дейтерій), яку обрали як сповільнювач, вироблялась лише на одному заводі в Норвегії в досить мізерних кількостях. І прискорення цього процесу теж потребувало великих інвестицій.
Навряд чи варто далі описувати напрочуд цікавий, сповнений несподіванок, подекуди героїзму, подекуди глупства, високомірності геніїв та безмозклості партійних функціонерів-учасників німецького атомного проекту. Проекту, який на щастя окрім наукових резуль татів ні до чого не призвів, але став каталізатором, що змусив США та президента Рузвельта знаходити кошти, правильних людей та ентузіазм довести теоретичні фантазії на папері до доконаного факту, який змінив світовий порядок на століття вперед. Краще просто прочитати документальне дослідження Девіда Ірвінга "Вірусний флігель", де все змальовано в хронологічному порядку і посиланнями на криваву епоху, в якій це все відбулося.
Ядерні реактори та бомби можна вважати злом трактуючи їх у вузькому сенсі лише, як причини аварії на ЧАЕС та пекла Хіросіми. Проте дешева ядерна енергія продовжує досі живити наші будинки, а ядерна зброя служить ефективним запобіжним щитом від кривавих світових конфліктів доядерної епохи. І варто чесно визнати, що якщо найближчим часом східний сусід не припинить сприяти військовим конфліктам на території України та розпалювати ворожнечу, останній засіб, що залишиться для захисту суверенітету та Незалежності, буде плутонієва бомба, бо десятки років локальних боїв навіть Ізраїль не витримав би, якби... не був членом "ядерного клубу". Чого і нам щиро бажаю...
