Текст книги "Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии"

Автор книги: Дэвид Ирвинг

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 24 страниц) [доступный отрывок для чтения: 9 страниц]

Весь произведенный в Германии во время войны уран был получен на предприятии во Франкфурте. К концу 1940 года в штаб-квартиру фирмы «Auer» в Берлине поступили первые 280,6 килограмма этого чрезвычайно опасного тяжелого черного порошка, предназначенного для использования в германской ядерной программе.

Если читателю покажется, что в данной главе автор книги уделяет чересчур много внимания процессу получения урана, ему следует уяснить тот факт, что уже в конце 1940 года Германия имела возможность производить примерно одну тонну металлического урана в месяц. В то же время в Америке этого металла практически не было до конца 1942 года, когда первые шесть тонн были получены на предприятии, созданном Энрико Ферми. К тому времени, когда это предприятие было построено в Чикаго, компания «Degussa» успела получить свыше семи с половиной тонн урана. 99 процентов этого количества было использовано в рамках ядерной программы. Таким образом, Германию подвела не ее промышленность, а ее ученые. Далее будет рассказано о постигшей их в 1941 году неудаче.

Глава 4
Ошибка в расчетах

В 1941 году германская научная мысль в области атомных исследований переживала кризис. В те самые месяцы, когда стало ясно, что Германия терпит поражение в Битве за Англию, немецкие ученые начали понимать, что их надеждам на легкое получение изотопа урана-235 не суждено осуществиться. Они всеми силами пытались бороться со все новыми и новыми проблемами, обрушивавшимися на них после того, как в Гейдельберге была теоретически доказана невозможность применения графита в качестве замедлителя в ядерном реакторе. Если в 1940 году казалось, что военное использование ядерной энергии – дело ближайших месяцев, уже в начале 1941-го физики-ядерщики почувствовали себя путниками, которые из последних сил преодолевали трудный путь и, дойдя до конца дороги, увидели, что на самом деле она только начинается и перед ними вновь расстилается бесконечно длинная лента.

Объявленные в январе 1941 года выводы о применении графита на самом деле были ошибочными. Около семи месяцев назад ответственный за вычисление ядерной константы для графита физик проделал простой эксперимент и определил длину диффузии [10]10
  Длиной диффузии в ядерной физике называется основная характеристика процесса диффузии нейтронов. Если Rg среднеквадратичное расстояние, на которое уходит в веществе тепловой нейтрон от места рождения до места поглощения, то величины L и Rg связаны соотношением L ²= Rg ².


[Закрыть]для термальных нейтронов в углероде как 61 сантиметр. Профессор Боте искренне верил в то, что после удаления из материала примесей эту цифру удастся увеличить до более чем 70 сантиметров. Все это доказывало, что чистый графит в силу своей дешевизны и широкого распространения был идеальным материалом для использования в качестве замедлителя в урановом реакторе. Управлением вооружений армии был подготовлен контракт на поставку в рамках ядерной программы значительного количества углерода высочайшей чистоты.

Однако к январю 1941 года были завершены контрольные расчеты ученых Гейдельбергского института. Они показали, что в предыдущие расчеты где-то закралась ошибка. При использовании компанией «Siemens» очищенного графита в 110-сантиметровом реакторе сферической формы выяснилось, что вместо ожидаемых 70 сантиметров длина диффузии едва ли превышает 35 сантиметров. Профессор Боте сделал вывод о том, что, если не удастся достичь значительного обогащения урана-235, применяемого в реакторе, чистый графит не сможет быть использован как замедлитель. Он не очень верил в то, что на результатах эксперимента могло сказаться наличие в графите примесей в виде водорода или азота [11]11
  Сейчас кажется вероятным, что причиной такой низкой длины диффузии были компоненты воздуха, скорее всего азот. И вплоть до 1945 г., когда в ходе эксперимента «B-VIII» в Хайгерлохе в качестве отражателя нейтронов были использованы графитовые блоки, ученые не догадывались, что расчеты Боте были неверны. Менее значительной ошибкой было определение Фольцем и Хакселем сечения захвата медленных нейтронов природным ураном в пределах 0,1 0,2 х 10 ⁴см, в то время как на самом деле это значение составляет 3,5 х 10 ⁴см. Это несоответствие было выявлено и учтено в дальнейшем. Кроме того, к нему было принято добавлять величину, которую назвали сечением «дополнительного поглощения», составлявшего 2,8 х 10 ⁴см. Этот пример является свидетельством «творчества» ученых, возможно допустимого во время войны.


[Закрыть].

В предыдущем году профессор Йоос из Геттингена попытался произвести графит высокой чистоты без примесей бора, которых было много в предыдущих образцах. С этой целью он нагревал различные углеводороды, такие как сахар и картофельный крахмал. Однако эксперименты Боте продемонстрировали невозможность применения углеводорода в качестве замедлителя, поэтому Йоос прекратил свои опыты. Примерно такую же ошибку в Кембридже совершили ученые – эмигранты из Франции X. Халбан и Л. Коварски, которые за год до этого помогли союзникам овладеть мировыми запасами тяжелой воды: они проводили эксперименты с использованием очищенного графита, пытаясь достичь цепной реакции. Как и у немцев, результаты были неутешительными.

Если бы результаты работы немецких физиков не повлияли на решимость профессора Пауля Гартека в Гамбурге продолжать свои опыты с использованием двуокиси углерода и оксида урана, начатые в 1940 году, возможно, тогда у них, наконец, появились бы точные данные о поглощении нейтронов чистым углеродом. К сожалению, досадная ошибка Боте так и не была оспорена его коллегами. И в то время как в Германии все отказались от мысли применения углеродных замедлителей, построенный два года спустя в США первый урановый реактор работал именно с графитовыми замедлителями; предприятия по производству плутония в Ханфорде, США, также использовали графитовые замедлители. Что касается германской атомной программы, она теперь полностью зависела от тонкой струйки тяжелой воды, поступавшей в рейх с предприятия из Веморка близ Рьюкана.

Доктор Карл Вирц, ведущий физик Института физики в Берлин-Далеме, по распоряжению управления вооружений отправился инспектировать завод в Веморке. Вирц вошел в число ученых, занятых в атомном проекте, благодаря своей довоенной специализации – он занимался тяжелой водой и ее свойствами. Высокий, большеголовый, с нервной быстрой речью, Вирц стал одним из ведущих немецких ученых, работавших над атомным проектом. Он был на «ты» с главным инженером завода в Веморке доктором Йомаром Бруном. Брун вместе с профессором Лейфом Тронстадом был автором исследования плотности тяжелой воды.

Целью поездки Вирца не было определение потенциальных возможностей по увеличению производства тяжелой воды. Было известно, что компания «Norwegian Hydro» выпускала тяжелую воду в количествах, достаточных для удовлетворения только потребностей лабораторий, и, конечно, не могла обеспечить необходимые рейху многие тонны этого вещества. В отчете Вирца указывалось на то, что производственный процесс был крайне неэкономичным: он предусматривал повторное окисление водорода и его вторичный электролиз. Вирц подчеркивал, что даже в идеальных условиях для производства одного грамма тяжелой воды потребуется 100 киловатт-часов энергии, затраты на которые в Германии составляли одну рейхсмарку. Отсюда следовало, что строительство предприятия по производству тяжелой воды на территории Германии было бы нецелесообразным даже при условии, что германская экономика окажется в состоянии выдержать эту дополнительную нагрузку.

Возможно, печальный результат неверных вычислений свойств графитового замедлителя оказался бы менее ощутимым для германской атомной программы, если бы ученым удалось найти оптимальный процесс обогащения урана-235, то есть увеличение концентрации этого изотопа в общей массе урана. Если бы эта задача была решена, то в качестве замедлителя ядерной реакции можно было бы использовать обычную воду. Однако и здесь в начале 1941 года Гартеку и Иенсену пришлось признать свое поражение: при работе с гексафторидом урана оказалось невозможным применение процесса газоотделения Клузиуса – Диккеля. В лаборатории в Гамбурге была установлена четырехметровая двустенная никелевая труба, которая нагревалась за счет поступления пара на ее внутреннюю стенку. Соответственно охлаждение осуществлялось за счет понижения температуры внешней трубы. Между трубами был пропущен гексафторид урана, но все оказалось безрезультатным. Тогда на предприятии «И.Г. Фарбен» в Леверкузене была построена труба еще больших размеров, около пяти метров, и эксперимент был повторен. Однако при работе в заданном температурном режиме с гексафторидом урана результат снова оказался нулевым. Только спустя семнадцать дней, при работе с вдвое превышавшим нормальное содержанием урана-235 в гексафториде урана, удалось получить менее чем однопроцентный показатель обогащения урана. Мюнхенский физик-химик Л. Вальдман предположил, что причиной столь удручающего результата может быть то, что при таких высоких температурах происходил распад гексафторида, но это было не так. Таким образом, оказалось, что у немцев не было выбора: как и предвидел Клузиус, пентахлорид урана был неподходящим материалом для такой реакции, так как даже при отсутствии воды он распадался на тетрахлорид урана и хлор.

В конце 1940 года Р. Флейшман, который проводил подобные эксперименты в Гейдельберге, но с использованием стеклянных трубок, теоретически обосновал возможность получения в ходе процесса искомых изотопов урана. Однако к весне 1941 года все потеряли надежду на успех и этих экспериментов. Поскольку никто заранее не предвидел таких трудностей, ученые не рассматривали альтернативных вариантов обогащения урана, за исключением процесса с применением жидкостей, разработанного Клузиусом и его коллегами в Мюнхене. Они вновь подтвердили свою приверженность принципу «обратного хода», но предупредили, что необходимо найти подходящую форму раствора. В марте, когда ученые встретились на очередном совещании, каждый из них ощущал зловещую тень безысходности, нависшую над программой. Профессор Пауль Гартек проинформировал военных о том, что все работы зашли в тупик.

«Участники конференции считают, что нам срочно предстоит решить две важнейшие проблемы:

1. Производство тяжелой воды.

2. Выделение изотопов урана.

Из этих двух проблем решение первой в ближайшем будущем представляется наиболее важным, поскольку согласно существующей теории при наличии тяжелой воды реактор будет работать даже без обогащенного урана. Кроме того, производство для уранового реактора значительного количества тяжелой воды кажется нам, несомненно, более экономичным и простым процессом, чем двойное или тройное обогащение урана-235, необходимое для того, чтобы перейти к использованию (в качестве замедлителя) обычной воды».

Говоря о второй проблеме, профессор Гартек заключил, что, если в ближайшее время не будет найден лучший способ выделения изотопов урана, к имеющемуся решению следует прибегать «только в особых случаях, когда экономичность не имеет определяющего значения». Под этим Гартек подразумевал получение атомных боеприпасов.

В мае вместе с доктором Вирцем он снова посетил норвежский завод в Веморке. Гартек хотел убедиться, насколько предложения Вирца помогут увеличить производство тяжелой воды. Там он впервые встретился с главным инженером предприятия доктором Бруном. Брун обратил внимание на то, что немцы тщательно избегают разговоров относительно целей использования тяжелой воды. В то же время он заметил, насколько важным для них является получение значительного количества этой жидкости.

Итак, перед немецкими учеными стояла непреодолимая задача по обогащению урана-235. Военные решили поддержать несколько проектов в этой области. Авторство первого из них принадлежало ассистенту Института Гейзенберга в Лейпциге доктору Эриху Багге, который помогал доктору Дибнеру в первые недели работы над атомным проектом.

Через месяц после октябрьского 1940 года совещания в Лейпциге (о нем речь шла ранее) Багге предложил свой способ относительно быстрого выделения редких изотопов, показавшийся руководителям проекта оригинальным и перспективным. В нескольких словах его способ подразумевал создание узкого «молекулярного луча» нужного вещества, который проходит между двумя заслонками, вращающимися на определенной скорости с тем, чтобы зазор между ними приостанавливал прохождение одной «порции» молекул, пропуская другую. По закону распределения скоростей, установленному Максвеллом еще в середине XIX века, более легкие молекулы движутся в «луче» быстрее, чем тяжелые. Таким образом, через какое-то время более легкие изотопы «обгонят» более медленные тяжелые. В случае с ураном предусматривалось отделение движущейся заслонкой более легкого изотопа в специальную емкость.

В начале апреля доктора Багге вызвали на совещание с участием доктора Дибнера и военных чинов в Берлине. Это произошло как раз перед тем, как Гартек представил свой знаменитый отчет. Дибнер сначала перевел Багге в Институт физики имени кайзера Вильгельма в Далеме, а затем 23-го числа отправил его в Париж помогать Жолио-Кюри и Гентнеру в восстановлении циклотрона. Перед тем как отправиться в Париж, Багге оставил руководству описание своего устройства, которое он назвал «изотопным шлюзом». Он все еще был во Франции, когда в конце июля туда прибыл Дибнер с новостью, что работы над выделением урановых изотопов зашли в тупик.

После того как стало понятно, что проект находится в кризисном состоянии, непосредственный руководитель Дибнера доктор Баше отправил проект Багге в Гамбург профессору Гартеку для рассмотрения и оценки. Теперь Багге должен был срочно вернуться в Германию. 2 августа он уже беседовал в Мюнхене с профессором Клузиусом, экспертом по выделению изотопов. «Он считает мое устройство вполне работоспособным», – писал об этой встрече сам Багге.

В течение следующего месяца Багге постоянно перемещается между Берлином, Лейпцигом, снова Берлином и Килем, консультируя соответствующих специалистов относительно своего изобретения. Кроме того, он сам искал нужных специалистов, способных предоставить важнейшую для его аппарата деталь – топку для тяжелых металлов. 11 сентября Багге предстал перед руководителем военных исследований профессором Э. Шуманом. «Мы собрались вместе с доктором Баше, – писал Багге в своем дневнике, – встреча сильно напоминала допрос, но ее результаты обнадеживали». Во время встречи Багге случайно узнал, чем был вызван этот повышенный интерес к выделению изотопов урана. Он услышал, как Дибнер и Баше обсуждали растущую стоимость атомной программы. Они сетовали на то, что люди и средства все больше отвлекаются от работ по получению урана-235, поскольку согласно новой концепции решено сосредоточиться на производстве тяжелой воды и использовать в реакторе природный уран. При этом Дибнер полагал, что, даже если получение урана-235 не является больше наиболее важной проблемой, этот изотоп абсолютно необходим для получения взрывчатого вещества. Таким образом, перед Багге неожиданно открылись новые перспективы.

Дибнер вновь отправил его в Париж, как он сказал, «до середины октября». Однако Багге было суждено вернуться в Берлин только в конце ноября. Ему предстояло представить свой «изотопный шлюз» группе специалистов в соответствующих областях: Гартеку, Клузиусу, Бонхофферу, Коршингу, Вирцу и, конечно, Баше с Дибнером. На совещании было принято окончательное решение приступить к созданию машины Багге. Создание прототипа было поручено берлинской фирме «Bamag-Meguin». Прошло двенадцать месяцев с тех пор, как Багге представил руководству свой первый проект.

В то же время один из лучших ученых группы Гартека в Гамбурге доктор Вильгельм Грот начал разрабатывать устройство, свидетельствующее о том, как далеко немецкие физики продвинулись в атомной программе: ультрацентрифугу, предназначенную для обогащения изотопа урана-235. Три года назад американский ученый Дж. Бимс опубликовал в журнале «Review of modern physics» описание газовой центрифуги. Как и профессор Мартин из Киля, Грот предложил адаптировать это изобретение для работы с гексафторидом урана. Теперь фактор тепловой диффузии можно было не учитывать, поскольку преимущество центрифуги заключалось в том, что разделение изотопов было основано на разнице в массе атомов, в данном случае урана-235 и урана-238. Их абсолютная масса при этом не играла никакой роли. Грот потратил несколько недель, прежде чем нашел предприятие, которое было готово изготовить для него прототип ультрацентрифуги.

В августе Грот начинает переговоры с главой исследовательского центра компании «Anschutz & Co.» со штаб-квартирой в Киле доктором Бейерлем. Фирма специализировалась на производстве гироскопов. Через неделю с этой компанией был подписан контракт на изготовление прототипа ультрацентрифуги. 10 октября в Гамбург были отправлены первые чертежи, а еще через девять дней, после обсуждения проекта в Киле, был составлен окончательный проект, работа над которым завершилась к 22 октября. К тому времени компания уже произвела специальный двигатель, способный работать на скорости до 60 тысяч оборотов в минуту. Еще через два дня, когда Гартек, Баше и Дибнер собрались в управлении вооружений для обсуждения хода проекта, они решили, что, помимо «изотопного шлюза» Багге, следует дать зеленый свет и работам, осуществлявшимся компанией «Anschutz». Бейерль подсчитал, что стоимость прототипа ультрацентрифуги составит от 12 до 15 тысяч рейхсмарок.

Другие фирмы предлагали гораздо более жесткие условия. Гамбургская группа первоначально планировала создание двигателя центрифуги из особо прочных сплавов стали. Это считалось необходимым, исходя из предполагаемых высоких нагрузок на двигатель. Однако компания «Крупп», на которую предполагалось возложить поставку необходимых материалов, затребовала восемь месяцев на проведение соответствующих работ, поэтому ученым пришлось довольствоваться двигателем из легких сплавов. Компания «United Light Alloy Works» из Ганновера, напротив, гарантировала поставку нужного сплава марки «Bondur» к декабрю текущего года. Для того чтобы еще более ускорить создание ультрацентрифуги, сотрудники Гамбургского института решили построить ротор и вакуумную камеру в своей мастерской. Полностью работы планировалось завершить к концу февраля. Что касается экспериментов по технологии Клузиуса – Диккеля, первоначальные опыты с их аппаратурой решили провести с ксеноном, а не с гексафторидом урана. В декабре 1941 года Грот докладывал: «Теоретически ультрацентрифуга сможет переработать более двух килограммов гексафторида в день. При этом произойдет обогащение (урана-235) более чем на семь процентов».

Несмотря на то что в 1941 году немцы склонялись к процессу обогащения урана по технологии Клузиуса – Диккеля, у них «в запасе» имелось еще как минимум семь различных способов достижения этой цели. Сюда относятся масс-спектрограф лаборатории фон Арденне, тепловая диффузия, метод «вымывания» на основе закона распределения Нернста, применение растворов урана, «изотопный шлюз» доктора Багге, диффузия изотопов в металлах-носителях и, наконец, ультрацентрифуга. В то же время немцы игнорировали процесс использования газовой диффузии при пропускании гексафторида урана через пористое тело. А ведь именно этот способ, разработанный немецким ученым Густавом Герцем [12]12
  Племянник Генриха Герца, экспериментально доказавшего в 1888 г. существование электромагнитных волн.


[Закрыть], впоследствии был успешно применен в Великобритании и США. Дальнейшее изучение хода германской атомной программы показывает, что и здесь немцы допустили оплошность.

Летом 1941 года внимание немецких ученых вновь было приковано к использованию в качестве атомного топлива плутония. Прошлой осенью в лабораторию барона Манфреда фон Арденне в Берлин-Лихтерфельде пришел новый сотрудник профессор Фриц Хоутерман. Судьба этого неординарно мыслившего ученого тоже сложилась весьма необычно. После победы национал-социалистов на выборах 1933 года он эмигрировал из Германии в Россию, где читал лекции по физике в одном из организованных НКВД закрытых институтов тюремного типа. После германо-советского пакта 1939 года и объявленной в связи с ним амнистии Хоутерман был выслан в Германию и передан в руки германской тайной полиции, а затем помещен в берлинскую тюрьму. Через три месяца его выпустили из тюрьмы, однако запретили работать в государственных учреждениях. Профессор Макс фон Лауэ использовал все свое влияние на то, чтобы уговорить фон Арденне принять злосчастного Хоутермана на работу в лабораторию в Лихтерфельде.

Такое решение, безусловно, пошло на пользу фон Арденне. Хоутерман приступил к выполнению своих новых обязанностей в первый день 1941 года. Первой поставленной перед ним задачей было определение эффективности различных методов выделения изотопов. Затем он приступил к определению эффективного сечения для медленных нейтронов в различных средах. Ему приходилось полагаться на существующие в природе источники излучения нейтронов, поскольку работы над созданием под эгидой почтового ведомства двух циклотронов только начинались.

Через восемь месяцев Хоутерман по результатам своей работы составил знаменитый отчет «К вопросу об инициировании цепной реакции». На 39 страницах машинописного текста он пересмотрел всю теоретическую часть проекта и впервые выполнил подробные расчеты для цепной реакции, инициированной быстрыми нейтронами [13]13
  В СССР особенности цепных реакций на быстрых и медленных нейтронах рассмотрели в 1939 г. Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон.


[Закрыть]. Кроме того, он рассчитал критическую массу урана-235, то есть количество этого вещества, необходимое для инициирования цепной реакции под воздействием быстрых нейтронов, которая приведет к взрыву огромной разрушительной силы. Многие историки настаивают на том, что немцы никогда не занимались вопросом определения критической массы урана-235 и не думали о роли быстрых нейтронов в цепной реакции.

А ведь Хоутерман занимался и той и другой проблемой. В сентябре 1942 года Зигфрид Флюгге в своем докладе о цепной реакции с использованием быстрых нейтронов подчеркивал важность получения урана-235 для «урановой бомбы». Примерно в то же время Гейзенберг в ответ на вопрос о размерах такой бомбы заявил, что она «будет размером с ананас». Год спустя Гейзенберг составил график, где показал ход цепной реакции быстрых нейтронов в массе урана-235. Кроме того, он внес исправления в расчеты критической массы урана Хоутермана на основе аналогичных работ, проведенных в 1943 году физиками из Вены Йентшке и Линтнером.

В своем отчете Хоутерман подробно остановился на возможности применения в качестве ядерного топлива плутония. В начале февраля 1941 года немецкие ученые Фольц и Хаксель заявили, что могут экспериментально доказать, что поглощение нейтронов ураном-238 на самом деле гораздо ниже, чем это было рассчитано теоретически. Далее авторы сделали вывод, что в связи с этим положение Вайцзеккера о том, что продукт распада урана-239, в свою очередь, подлежит дальнейшему делению, следует пересмотреть, так как фактически было произведено очень небольшое количество этого вещества. Хоутермана не смутило это заявление. Он в ответ заявил, что следует уделять меньше внимания выделению необходимого изотопа урана, сосредоточившись на построении ядерного реактора правильной конструкции. Ведь в природном уране содержится в 139 раз больше урана-238, чем урана-235, а это значит, что необходимо приложить максимум усилий на правильном использовании имеющегося в изобилии урана-238 и не тратить времени и ресурсов на значительно более редкий уран-235. «Каждый нейтрон, вместо того чтобы вызвать деление урана-235, захватывается ураном– 238 и создает тем самым новые ядра, которые подлежат делению под воздействием тепловых нейтронов» [14]14
  Точное определение этих новых подлежащих делению ядер за несколько месяцев до этого было дано ученым из Вены Шинтльмейстером. Он доказал, что этот элемент, который теоретически мог быть использован в качестве взрывчатого вещества, получается в результате химической реакции, происходящей в урановом реакторе. Он является элементом № 94 периодической таблицы (и теперь известен как плутоний), а не № 93 (нептуний).


[Закрыть], – пишет Хоутерман.

Таким образом, любой реактор, в котором происходит цепная реакция урана, может рассматриваться как своего рода «машина трансформации изотопов», которая по своим возможностям значительно превосходит любые другие средства выделения изотопов. Остается только определить химические средства, с помощью которых можно получить этот новый элемент внутри уранового реактора.

Стройную теорию Хоутермана можно рассматривать в качестве поворотного пункта всего германского атомного проекта. Казалось, теперь оставалось только построить урановый реактор на тяжелой воде. А до тех пор, пока это решение не получит практического воплощения, следовало срочно начинать процесс выделения урана-235.

Основной чертой любого большого научного открытия является его универсальность. Это особенно явно проявляется в военное время, когда различные научные школы в разных странах вынуждены действовать самостоятельно, ничего не зная о достижениях своих коллег. Этот тезис подтвердили параллельные исследования, проводившиеся в Германии и ее странах-сателлитах и союзниками антигитлеровской коалиции в области, например, радиолокации и реактивных двигателей [15]15
  Также уместно вспомнить о самостоятельных исследованиях в области ядерной физики, проводившихся в те годы в СССР, например о создании под руководством И.В. Курчатова первого советского ядерного реактора, запущенного в декабре 1946 года и имевшего мощность 4000 кВт, в отличие от чикагского реактора 1942 года Э. Ферми мощностью 200 Вт.


[Закрыть].

Летом 1940 года ученые, работавшие в ряде университетов стран-союзниц, методом исключения остановились на единственном из множества способов выделения изотопа урана-235. Один за другим из-за непомерной дороговизны или технологической сложности были отметены электромагнитная реакция Нира, тепловая диффузия, применение центрифуги. Наконец, самой перспективной была признана диффузия газов через пористые тела. От тепловой диффузии, известной в Германии как «метод Клузиуса – Диккеля», пришлось отказаться, «поскольку не существует соединений урана, которые можно было бы в ней использовать».

Процесс газовой диффузии, взятый на вооружение британскими учеными, предполагает прохождение газообразного соединения урана, того самого единственно возможного для применения гексафторида урана, под точно рассчитанным давлением через мембрану. При этом атомы урана-235 легче преодолевают препятствие, чем более тяжелые атомы другого изотопа. Для того чтобы добиться нужной степени обогащения, процесс необходимо многократно повторить. Оборудование, задействованное в процессе, требует значительных затрат энергии. К тому времени этот принцип был уже хорошо известен: он был опробован английским ученым Ф. Астоном еще на начальном этапе изучения свойств изотопов, а затем в начале 30-х годов усовершенствован в Германии Густавом Герцем как способ выделения изотопов неона.

В декабре 1940 года группа британских ученых под руководством эмигранта Ф. Симона создала крупное предприятие, способное с помощью аппаратуры Герца ежедневно производить до одного килограмма 99-процентного урана-235. Занимая площадь примерно 40 акров, предприятие потребляло примерно 60 тысяч киловатт электроэнергии. В том же месяце фирма «ICI» получила контракт на производство гексафторида урана, газа, значительные запасы которого к тому времени уже имелись в Германии.

В целом по сравнению с Великобританией США тогда отставали в ядерной программе, несмотря на то что, как уже упоминалось выше, американскими учеными с помощью циклотрона в Беркли, штат Калифорния, был получен плутоний, являющийся альтернативным ядерным топливом. Встревоженный сообщениями, явно преувеличивавшими успехи ученых из «Вирус-Хауса», летом 1940 года американский комитет по урану развернул исследовательскую программу под патронажем руководителя Национального совета по военным исследованиям доктора Ванневара Буша. Буш получил разрешение президента США провести консультации с британскими учеными, и в марте 1941 года из Вашингтона в Англию стали поступать первые научные отчеты. На основе этих данных профессор Пайерлс пришел к выводу, что критическая масса урана-235 составит восемь килограммов или даже меньше. Еще через два месяца компании «Metropolitan-Vickers» было поручено строительство предприятия по обогащению методом газовой диффузии урана-235. Работы Кембриджской лаборатории по получению плутония были приостановлены в связи с отсутствием в Великобритании циклотрона.

Некоторые авторитетные британские ученые выразили сомнение относительно целесообразности использования плутония в качестве ядерного взрывчатого вещества. Ведь производство плутония, как они считали, следовало увязывать с производством тяжелой воды, что само по себе было бы не более простой задачей, чем получение урана-235.

В июле 1941 года правительственный комитет по атомной программе MAUD составил специальный отчет, в котором были подробно рассмотрены основные аспекты ее реализации. В отчете, в частности, указывалось, что для создания атомной бомбы необходимо примерно 10–10,5 килограмма урана-235; при этом мощность взрыва бомбы будет эквивалентна 1800 тоннам тринитротолуола. Далее комитет отмечал:

«По имеющимся данным, Германия предприняла серьезные шаги для получения значительных количеств тяжелой воды. Ранее мы предполагали, что это вещество будет иметь большое значение и для нашего проекта. Однако, как оказалось, применение тяжелой воды для высвобождения атомной энергии ограничивается рамками задач, далеко стоящих от ее использования непосредственно в военных целях. Не исключено, что немцы уже поняли это, поскольку путь, выбранный нашими учеными, является очевидным для любого грамотного физика».

На основе отчета был сделан вывод, что все необходимые для создания первой атомной бомбы компоненты будут в распоряжении Великобритании к концу 1943 года.

Могла ли Германия получить ядерное оружие раньше этого срока? Британская разведка предпринимала все необходимые меры для того, чтобы следить за работами противника в этой области. В частности, поскольку путь Германии к этому оружию зависел от продукции предприятия в Рьюкане, английская разведка сосредоточила усилия на отслеживании информации, связанной с этим предприятием, а также с любыми упоминаниями противником тяжелой воды. Когда летом 1941 года в Лондон поступили данные из Трондхейма относительно предпринимаемых Германией попыток увеличить производство тяжелой воды, британская разведка сделала вывод, что германскую атомную программу следовало воспринимать всерьез.

Копию телеграммы передали доктору Р. Джонсу, молодому ученому, являвшемуся одновременно офицером Интеллидженс сервис. Джонс связался с коммандером Эриком Уэлшем, руководителем норвежской секции Интеллидженс сервис, в годы Первой мировой войны офицером тральщика британских ВМС, а после нее – владельцем лакокрасочного предприятия в Норвегии. Женатый на гражданке Норвегии, Уэлш обладал скромным научным кругозором, что не вполне способствовало выполнению полученного им задания. Он подтвердил получение копии телеграммы из Трондхейма и тут же осведомился о том, что представляет собой эта самая тяжелая вода и видел ли кто-нибудь вообще эту субстанцию. В ответ Джонс вновь подчеркнул важность задания руководства и попросил Уэлша обратиться за подробной информацией в компанию «Norwegian Hydro».

Вскоре пришел ответ из Трондхейма, оказавшийся для британской разведки неприятным сюрпризом: подозрительные норвежцы увидели в запросе притязания союзников на это предприятие после войны. Британский агент в Трондхейме прямо интересовался, не стоит ли за этим запросом британская фирма «Imperial Chemical Industries», конкурент «Norwegian Hydro» в мирное время. «Помните, – приписал агент, – что кровь тяжелее, чем даже тяжелая вода». Джонс сумел подавить в себе любопытство относительно автора-остряка; впрочем, той же осенью эти два человека все равно встретились. Сейчас же на острие усилий Интеллидженс сервис в Норвегии оказался, к ужасу прикомандированных к этой службе ученых, коммандер Уэлш, единственный кадровый офицер разведки, обладавший хоть какими-то научно-техническими знаниями. Если раньше положение Уэлша в связи с важностью норвежских спецобъектов было очень прочным, теперь оно становилось практически незыблемым.