«Почти готов»: новая научная работа опровергла заявление Гейзенберга о нацистском реакторе

Нацисты были далеки от создания работающего реактора для своей программы атомной бомбы, несмотря на утверждения руководителя проекта о том, что он был почти готов, — показало новое исследование.

Немецкий физик Вернер Гейзенберг писал в 1947 году, что реактор для проекта «нацистской бомбы» — который завершился созданием немецкого ядерного реактора B8 — был почти готов к концу Второй мировой войны.

Гейзенберг, руководивший разработкой реактора, утверждал, что реактору «просто не хватило» для создания самоподдерживающейся реакции деления и что для работы ему не хватало лишь «относительно небольшого количества урана».

Если бы он заработал, реактор B8 подтвердил бы, что цепная реакция деления возможна, что стало бы ключевым шагом к созданию Германией атомной бомбы. Он также мог бы стимулировать разработку специализированных реакторов деления, используемых для получения оружейного плутония из урана. Вместо этого атомная бомба была впервые разработана Соединёнными Штатами и использована для принуждения Японии к капитуляции в августе 1945 года. (Германия уже капитулировала в мае 1945 года.)

Новое исследование, опубликованное 29 сентября в журнале PNAS Nexus, использовало исторические документы и судебно-технические исследования двух сохранившихся урановых кубов проекта, чтобы опровергнуть утверждение Гейзенберга. Новые данные указывают на то, что немецкому реактору B8 требовалось менее половины «тяжёлой воды» и около половины урана от того количества, которое было необходимо для непрерывной цепной реакции.

«Мои результаты говорят о том, что Гейзенберг ошибался примерно в два раза», — сказал первый автор Патрик Парк, докторант Принстонского университета, который написал исследование, будучи в Колумбийском университете.

Парк сказал, что ошибка Гейзенберга была объяснима: его расчёты были лишь приблизительными, а проект был перенесён в скальный подвал в городе Хайгерлох, Германия, после бомбардировки Берлина.

«Люди умирали или голодали, так что эти расчёты реактора не были его главным приоритетом», — сказал Парк Live Science в электронном письме, отметив, что многие детали нейтронной физики в то время были неизвестны. «Учитывая эти обстоятельства, я думаю, он сделал всё, что мог».

Тяжёлая вода

Чтобы ответить на вопрос, насколько далеко продвинулся реактор для нацистского проекта бомбы, учёные начали с изучения архивных записей о сотнях урановых кубов, использовавшихся немецкими учёными. Реактор B8 состоял из пяти концентрических кругов урановых кубов, подвешенных на цепях в баке с тяжёлой водой. Немецкие учёные планировали поместить радий-бериллиевый источник нейтронов в активную зону реактора, чтобы запустить цепную реакцию потоком нейтронов, которые расщепляли бы ядра урана и высвобождали больше нейтронов, поддерживая цепную реакцию.

Тяжёлая вода — это форма воды, содержащая нейтронно-тяжёлый изотоп водорода дейтерий. Как и преимущественно графитовые блоки и стержни, используемые во многих реакторах, она может использоваться для «замедления» быстрых нейтронов, образующихся в реакции деления, чтобы они вызывали деление — и больше нейтронов — в соседних атомах урана. Немцы также использовали небольшие количества графита в своём реакторе, но в качестве покрытия для отражения нейтронов обратно в камеру.

Куб природного урана из немецкого проекта атомной бомбы. (Фото: John T. Consoli, University of Maryland College Park, MD.)

Объединив записи о кубах, тяжёлой воде и графите, использованных немецкими учёными, с измерениями двух сохранившихся кубов, авторы исследования создали математическую модель реактора, которая хорошо согласовывалась с историческими измерениями. Это позволило им установить, что реактор на тяжёлой воде был далёк от достижения стабильной реакции. Результаты также помогли им изучить предположение о том, что немцам следовало вместо этого построить реактор на графите, подобный ядерному котлу, разработанному в Чикагском университете для создания американской бомбы.

Но авторы исследования определили, что графитовый реактор был неосуществим в военной Германии, поскольку местные запасы угля, доступные для производства графита, содержали высокие уровни поглощающего нейтроны бора, что делало его бесполезным.

Вместо этого тяжёлая вода, использованная в реакторе B8, производилась на единственном заводе в Норвегии, который был оккупирован Германией с апреля 1940 по май 1945 года. Однако реактор содержал только около 370 галлонов (1400 литров) тяжёлой воды вместо более чем 780 галлонов (примерно 3000 литров), которые были бы нужны, определили исследователи.

Тяжёлая вода составляет крошечную долю процента обычной воды, и её извлечение электролизом на норвежском заводе требовало чрезвычайных усилий. Завод производил столько тяжёлой воды, сколько мог, но реактору B8 потребовалось бы более чем вдвое больше того количества, которое было произведено за всю войну, пишут исследователи.

Ещё одна находка: реактор B8 содержал около половины того количества урана, которое было бы необходимо для поддержания цепной реакции деления. Реактор содержал в общей сложности 664 куба, каждый весом около 5,11 фунта (2,32 кг), что в сумме составляет 3390 фунтов (1540 кг) урана. Подобные кубы были распределены среди других экспериментальных групп, что дало общий инвентарь в военной Германии около 1100 кубов урана.

Но исследователи определили, что реактору B8 потребовалось бы как минимум 1200 кубов для работы. Германия, следовательно, не собиралась разрабатывать реактор для атомной бомбы в 1945 году. Вопреки утверждениям Гейзенберга, реактор на тяжёлой воде не был почти готов, а работающий графитовый реактор был невозможен.

«Мы приходим к выводу, что Германия не могла построить ни реакторы на тяжёлой воде, ни графитовые реакторы во время Второй мировой войны», — пишут исследователи.

Марк Уокер, историк из Юнион-колледжа в Скенектади, Нью-Йорк, не участвовавший в исследовании, сказал, что результаты объясняют решение Германии разрабатывать реактор на тяжёлой воде, поскольку графитовый реактор был неосуществим, и они не знали в то время, сколько тяжёлой воды потребуется.

Уокер — автор книги «Hitler’s Atomic Bomb: History, Legend, and the Twin Legacies of Auschwitz and Hiroshima» (Cambridge University Press, 2024) и известный эксперт по немецким ядерным усилиям военного времени. Он согласился, что Германия не могла сделать графитовый реактор во время Второй мировой войны.

«Эта статья утверждает, что если бы немцы сделали то, чего они не сделали, это бы провалилось», — сказал он Live Science в электронном письме. «Хотя это контрфактическая история, это интересный инженерный анализ».

Работа Парка и его коллег — не просто историческая реконструкция. Она демонстрирует, как современные методы «ядерной археологии» — изотопный анализ, математическое моделирование и архивные изыскания — позволяют проверять давние утверждения и отделять легенды от фактов. По словам исследователей, такой подход может быть полезен и для современных задач: от контроля за нераспространением ядерного оружия до проверки исторических данных о ядерных программах других стран.

Кроме того, исследование подчёркивает роль ресурсов и логистики в ядерных проектах. Даже гениальный физик, каким был Гейзенберг, не мог компенсировать нехватку урана и тяжёлой воды, а также ограничения, накладываемые войной. Это напоминание о том, что научный прорыв — всегда результат не только идей, но и материалов, инфраструктуры и времени.

«История нацистской атомной программы — это история упущенных возможностей и жёстких ограничений, — говорит Парк. — И наша работа показывает, насколько важно проверять даже самые авторитетные свидетельства».

Источники: Park P.J. et al. Nuclear archaeology reassesses Heisenberg’s last reactor experiment. PNAS Nexus, 5(9), 2026. doi:10.1093/pnasnexus/pgag282; Live Science; Cambridge University Press (M. Walker, 2024).