В Штадтилме группа Дибнера готовилась продолжить начатые ранее в Готтове эксперименты с ураном кубической формы.
Дибнер рассчитал, что еще более эффективным будет использование урана в форме не кубиков, а полых шаров. Он попросил изготовить такие шары и собирался провести с ними опыты при низкой температуре. По предложению профессора Гартека шары предполагалось заполнить твердым диоксидом углерода, веществом, которое Гартек использовал в своих опытах в Гамбурге в 1940 году. В распоряжении группы имелось некоторое количество тяжелой воды, с которой также планировалось провести несколько предварительных экспериментов, пока не будет изготовлен уран в форме шаров.
В случаях, когда это было ему выгодно для того, чтобы суметь настоять на своем решении, Герлах прямо заявлял, что его работы связаны с «созданием взрывчатых веществ. Так, например, ему понадобилось забрать из лаборатории в Дрездене последний уцелевший высоковольтный ускоритель частиц, который хотели передать для использования в рамках другой программы. Тогда Герлах выступил на конференции, состоявшейся в октябре в Берлине, с целой речью, в которой отметил, что оборудование необходимо «для экспериментов в области физики взрывчатых веществ, и для этих целей никакое другое оборудование не подходит». В то же время Герлах никогда и никому не обещал конкретных результатов. Когда руководитель личного штаба рейхсмаршала Геринга спросил его, будет ли когда-нибудь в результате исследований в рамках урановой программы создано новое взрывчатое вещество, Герлах доверительно сообщил ему, что создание такого вещества невозможно. Почему же тогда программа не будет немедленно ликвидирована? – последовал очередной вопрос. Профессор заметил, что, по его мнению, рейх хочет победить не только в войне, но и в мирном соревновании. И пояснил, что, если Германия будет игнорировать такой важный научный аспект, как исследования в области ядерной энергии, другие страны быстро обгонят ее в этой области и, следовательно, рейх потерпит поражение в мирном соревновании с ними. «Это был очень эмоциональный спор», – вспоминал впоследствии Герлах.
Он счел необходимым суммировать все то, что было достигнуто его учеными за время работы над проектом, в секретном отчете на пяти страницах. Герлах лично написал предисловие к этому отчету, в котором перечислил основные положения:
1. Кубическая конфигурация является более совершенной по сравнению с применением урана в пластинах. При использовании 500 килограммов кубического урана рост нейтронов составляет 2,06 процента; в то же время при использовании 1,5 тонны урана при оптимальном размере пластин эта величина достигла 2,36 процента, то есть относительно больший рост был достигнут за счет значительного увеличения массы уранового топлива. При этом до сих пор не определено, применялись ли в экспериментах кубики урана оптимального размера.
2. Экстраполяция теоретических расчетов на ход экспериментов позволяет с высокой степенью вероятности предположить, что при погружении в тяжелую воду полых (урановых) сфер будет достигнут еще более значительный рост числа нейтронов; кроме того, можно предположить, что на этот рост влияют и размеры кубиков урана. Соответствующие эксперименты с целью проверки этих предположений еще не проводились.
3. В ближайшие годы, в связи с потерей предприятия в Норвегии, имеющиеся запасы тяжелой воды будут ограниченными. Надежным способом сократить потребление тяжелой воды и уменьшить размеры реактора является производство обогащенного изотопом-235 урана. Разработка ультрацентрифуги успешно завершена; в настоящее время строится предприятие по производству урана с достаточной степенью обогащения изотопом-235. Разрабатываются и другие технологии, имеющие ту же цель. Производятся необходимые вещества, содержащие уран; ведутся соответствующие эксперименты в этом направлении.
4. Несмотря на чрезвычайные трудности, производятся попытки создания на территории Германии предприятий тяжелой воды с использованием новых оригинальных технологий.
В заключении Герлах написал о попытках исследований технологий, совсем не предусматривающих применение тяжелой воды, в том числе реактор низкой температуры, который создавали в Штадтилме Гартек и Дибнер. Он также упомянул о попытках экспериментировать с геометрической формой уранового топлива, применения урановых сплавов и о других исследованиях.
В самом конце 1944 года состоялся последний эксперимент на урановом реакторе «В-VII», установленном в бункере лаборатории Института физики имени кайзера Вильгельма в Далеме. Реактор был построен под руководством доктора Карла Вирца. Впервые он был защищен графитовым «отражателем». Прежде в этом качестве во всех немецких реакторах использовалась обычная вода. Однако Гейзенберг (в 1942 г.), а также Вопп и Фишер (в январе 1944 г.) доказали, что использование углеродного рефлектора приведет к значительно более интенсивному росту числа нейтронов.
Компания «Bamag-Meguin» изготовила алюминиевый цилиндр диаметром 210,8 сантиметра и высотой 216 сантиметров. Внутри цилиндра был размещен другой корпус из сплава марганца, изготовленный для более ранних экспериментов. Образовавшееся между ними пустое пространство толщиной 43 сантиметра заполнили графитом, который предполагалось использовать в качестве отражателя. Для этого немцы задействовали 10 тонн нарезанных графитовых пластин.
Всю конструкцию опустили на деревянные подмостки, которые, в свою очередь, были установлены в заполненной водой бетонной реакторной яме в подземной лаборатории. Всего в реакторе было использовано 1,25 тонны урана (все еще в форме толстых пластин). Примерно 18 сантиметров зазора между слоями урана заполнялись тяжелой водой. Всего для этих целей было использовано около полутора тонн тяжелой воды. В реакторе все еще не было предусмотрено использование регулирующих стержней для контроля над возможным возникновением цепной реакции. Позже профессор Вирц заявил, что с учетом конструктивных особенностей реактора в контрольных стержнях просто не было необходимости.
На этот раз индекс роста нейтронов достиг числа 3,37, несмотря на то что в новом реакторе было использовано ненамного больше материалов, чем в предыдущих успешных экспериментах. Такое улучшение характеристик могло быть вызвано только применением графитового отражателя. Использование графита настолько хорошо себя зарекомендовало, что сразу же должно было вызвать сомнение относительно вычислений, проделанных злосчастным профессором Боте еще в 1941 году.
Тогда он сумел «доказать», что характеристики поглощения нейтронов делают невозможным использование графита в урановых реакторах. Но даже и теперь, в 1944 году, никто не счел нужным вспомнить об этом.
Теперь для того, чтобы достичь в реакторе критической массы уранового топлива, немцам было нужно только достаточное количество тяжелой воды. 3 января 1945 года группа Вирца объявила, что минимальный размер реактора равновесия «скорее переоценен, чем недооценен». Тем не менее Гартек отправился в очередную, последнюю за время войны поездку на север, в Рьюкан. 9 января он и его коллега посетили компанию «Norwegian Hydro» с целью рассмотреть возможность снова получать тяжелую воду из прежнего источника. По возвращении в Германию они рекомендовали приобретать этот материал окольным путем, так чтобы об этом не знала норвежская сторона. Это позволило бы не навлекать опасность на азотное производство Норвегии, которое, как известно, является жизненно важным для получения взрывчатых веществ
[50]
.
