ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

[убрать]

· 1 Руководство, коллектив учёных и разработчиков

o 1.1 Руководство

o 1.2 Учёные и разработчики

o 1.3 Научные организации

· 2 Финансирование и обеспечение материалами

o 2.1 Финансирование и обеспечение оборудованием

o 2.2 Положение по обеспеченности урановым сырьём и продукцией

o 2.3 Положение рейха по обеспечению тяжёлой водой

· 3 Работы по атомному реактору

o 3.1 Работы группы В. Гейзенберга — Доппеля

o 3.2 Работы группы К. Дибнера — В. Герлаха

· 4 Работы по обогащению урана

· 5 Источники нейтронов

· 6 Работы над атомной бомбой — усилия и результаты

o 6.1 Предполагаемое устройство германских атомных бомб

o 6.2 Особенности обеспечения условий критичности

· 7 Сведения об испытания атомных бомб в Третьем Рейхе

o 7.1 Оценка возможности реальности испытаний

o 7.2 Испытания на острове Рюген

o 7.3 Испытания на полигоне Ордруф

· 8 См. также

· 9 Примечания

· 10 Ссылки

· 11 Литература

o 11.1 На русском языке

o 11.2 На иностранных языках

Руководство, коллектив учёных и разработчиков[править]

Вернер Гейзенберг

Абрахам Эзау

Курт Дибнер

Вальтер Герлах

Общий контроль над всеми научно-исследовательскими, политическими, и материальными направлениями развития германского атомного проекта осуществлял главнокомандующий сухопутных войск рейха. С самого начала работ по атомной энергии это был генерал-фельдмаршалБраухич (нем. Walther von Brauchitsch), а с 19 декабря 1941 года — Адольф Гитлер.

Прямыми заказчиками и руководителями Уранового проекта были Имперское министерство вооружения и боеприпасов и Верховноекомандование армии. Проявляемый этими ведомствами пристальный интерес к ядерным исследованиям напрямую стимулировал финансирование и контроль над работами по овладению атомной энергией.

Руководство[править]

§ Специальный отдел физики имперского исследовательского совета: руководитель государственный советник, профессор, доктор Абрахам Эзау (нем. Abraham Robert Esau).

§ Управление армейского вооружения: генерал Лееб (нем. Wilhelm von Leeb).

Учёные и разработчики[править]

В 1939-1941 годах нацистская Германия располагала соответствующими условиями для создания атомного оружия: она имела необходимые производственные мощности в химической, электротехнической, машиностроительной промышленности и цветной металлургии, а такжедостаточные финансовые средства и материалы общего назначения. Научный потенциал также был очень высок, и имелись необходимые знания в области физики атомного ядра. Такие всемирно известные учёные, как О. Ган, В. Гейзенберг, В. Герлах, К. Дибнер,К. Ф. фон Вайцзеккер, П. Дебай, Г. Гейгер, В. Боте, Г. Гофман, Г. Йос, Р. Дёпель, В. Ханле и В. Гентнер, Э. Шуман и многие другие, обеспечивали значительные успехи атомного проекта.

Научные организации[править]

Всего в третьем рейхе было 22 научные организации, напрямую связанные с атомным проектом, в числе которых ключевые функции выполняли:

§ Физический институт Общества кайзера Вильгельма

§ Институт физической химии Гамбургского университета

§ Физический институт Высшей технической школы (Берлин)

§ Физический институт Института медицинских исследований (Гейдельберг)

§ Физико-химический институт Лейпцигского университета. Профессор Хейн. Органические соединения урана.

§ Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы. Мюнхен. Профессор Хибер. Исследование карбонильных соединения урана.

§ Химический институт Боннского университета. Профессор Ш. Монт. Изучение галогенидов урана.

§ Институт органической химии Высшей технической школы в Данциге. Профессор Г. Альберс. Алкоголяты урана.

Финансирование и обеспечение материалами[править]

Оценки обеспеченности ядерной программы в Третьем Рейхе необходимыми материалами для ядерных исследований носят неоднозначный характер. В литературных источниках, и архивных данных имеются разночтения, и порой значительные, по объёмам закупаемого и добываемого атомного сырья (уран, оксид урана), и вспомогательным материалам (тяжёлая вода, графит, и др). Кроме того вследствие сверхвысокого уровня секретности германской ядерной программы, и дополнительно разделения и дублирования работ на несколько потоков (исследовательских групп), достоверное выяснение обеспеченности необходимым сырьём имеет приблизительную оценку. Во всяком случае, считается что обеспеченность была недостаточной, в том числе и из-за потерь технологических мощностей в результате наступления союзных армий и армий Советского Союза в конце войны.

Финансирование и обеспечение оборудованием[править]

Распределение денежных средств (А. Эзау) на 1943-1944 финансовый год:

Эксперименты с урановыми реакторами:

§ Начальная стоимость производства металлического урана:40 000 рейхсмарок

§ Тяжелая вода, первоначальная стоимость опытного завода тяжелой воды в Германии:560 000 рейхсмарок

§ Разделение изотопов урана, первоначальная стоимость изготовления десяти двойных ультрацентрифуг:600 000 рейхсмарок

§ Исследования в области радиолюминесцентных составов для ВВС:40 000 рейхсмарок

§ Исследования в области радиационной защиты:70 000 рейхсмарок

§ Стоимость высоковольтных источников нейтронов:50 000 рейхсмарок

§ Химия урана и коррозионная защита:80 000 рейхсмарок

§ Непредвиденные расходы и разное:200 000 рейхсмарок

Положение по обеспеченности урановым сырьём и продукцией[править]

Урановый завод в Катанге(бельгийское Конго), 1917 год.

По разрозненным официальным сведениям, Германия обладала огромными запасами урана в форме необработанной урановой руды (урановая смоляная руда)и в форме двуокиси урана. Оценки запасов только двуокиси урана дают цифру 3500 тонн (официальные оценки в самой Германии), что составляло на период второй мировой войны более половины всех мировых запасов. Для хранения урановой руды были использованы старые соляные выработки в Страссфурте. Небольшие по объёму (десятки тонн) но надёжные поставки двуокиси урана производились ежегодно из рудников Чехословакии, а также около 31 тонны было ввезено из Тулузы (Франция). Кроме того урановые продукты и руда закупались на мировом рынке, так например значительные закупки урановой руды производились у бельгийской фирмы Union Miniere в Конго на регулярной основе. На заводах Германии производился и металлический уран. Сведения о объёмах производства металлического урана в форме порошка (магниевотермического восстановления) и литого, отрывочны, но известно что урановое производство было хорошо отлажено и выдавало высокое качество продукции даже в условиях войны на территории страны. Помимо концентрирования и усиления уранового производства, в 1939 г, рабочая группа под руководством профессора Эзау по проблеме ядерной энергии при рейхсминистерстве образования, инициировала принятие закона о полном запрете вывоза урана и урановых соединений из Германии.

Статистика производства металлического урана в Германии (фирма «Дегусса», Франкфурт) в период войны:

§ 1940 г. — 280,6 кг (в лаборатории)

§ 1941 г. — 2459,8 кг (на заводе)

§ 1942 г. — 5601,7 кг (на заводе)

§ 1943 г. — 3762,1 кг (на заводе)

§ 1944 г. — 710,8 кг (на заводе)

В 1944 году компания начала производство металлического урана в Берлин-Грюнау

§ декабрь 1944 г. — 224 кг

§ январь 1945 г. — 376 кг

§ февраль 1945 г. — 286 кг

Положение рейха по обеспечению тяжёлой водой[править]

Завод по производству тяжелой воды в Норвегии (фирма Norsk Hydro),1935 год.

Основной объём тяжёлой воды поступал в Германию из Норвегии.

Работы по атомному реактору[править]

В целом, весь комплекс работ связанных с построением атомного реактора в третьем рейхе, имел два основных направления: работы группы Гейзенберга, и работы группы Дибнера. Не отличаясь принципиально, сами направления имели ряд различий, в том числе из-за существовавшего характера конкуренции рабочих групп. Это обстоятельство по мнению специалистов существенным образом мешало концентрированию денежных средств, материалов и оборудования, а также научно-исследовательского потенциала. В тоже время у обеих групп были достигнуты существенные успехи как в теоретической области, так и на практике.

Работы группы В. Гейзенберга — Доппеля[править]

Исследовательский атомный реактор Вальтера Гейзенберга.

Условная схема исследовательского атомного реактора лаборатории Гейзенберга

В феврале 1942 года группой Гейзенберга был построен исследовательский реактор. Это был опытный реактор Лейпцигского института, разработанный профессором Гейзенбергом и профессором Доппелем. «Урановая машина» (так называли реактор) состояла из двух алюминиевых полусфер, с помещенными внутри 572 килограммами урана в виде порошка и 140 килограммами тяжёлой воды. Вес реактора, размещенного внутри резервуара с водой, приближался к тонне. Внутри сферы с урановой начинкой был размещён нейтронный инициатор (радий-бериллиевый источник нейтронов). Измерения потока нейтронов из загруженного реактора показали, что поверхности реактора достигало гораздо больше нейтронов, чем излучал их первичный радий-бериллиевый источник. Доппель послал сообщение в отдел вооружений вермахта, что реактор работает. Интересен тот факт что несколько позже «урановая машина» взорвалась. Считается что «тепловой взрыв» произошел в результате обычной химической реакции урана в виде тонкоизмельченного порошка с проникшей через оболочку тяжелой водой. Но такая версия не выдерживает критики так как странно было бы предполагать что немецким ученым были неизвестны химические свойства давно открытого и тщательно изученного химически урана. Невозможно предположить и то, что немцы, выпускавшие в то время уже практически предсерийные турбореактивные двигатели с прецезионными механическими допусками не смогли устранить утечку воды под атмосферным давлением внутрь оболочки реактора. Существуют предположения что реактор все же вышел на критическую точку, и его взрыв последовал именно из-за начавшей расти температуры внутри реактора, и последующего разрушения оболочки активной зоны преведшей к химической реакции урана с тяжёлой водой пожару и остановке реактора. В тоже время вопрос критичности этого реактора остаётся открытым, так как неизвестно позволяла ли мощность нейтронного инициатора обеспечить достаточное количество нейтронов для обеспечения критичности.

Работы группы К. Дибнера — В. Герлаха[править]

Исследовательский «котёл» К. Дибнера

Демонтаж германского экспериментального атомного реактора в Хайгерлохе (апрель 1945)

Исследовательская группа возглавляемая немецим физиком-ядерщиком и армейским специалистом-взрывником Куртом Дибнером шла по пути постройки тяжёловодного надкритичного атомного реактора с использованием в качестве «топлива» металлического урана. В июне1939 года, группа К. Дибнера осуществила сооружение первой в Германии реакторной сборки на полигоне Куммерсдорф в Готтове под Берлином. Отличительной особенностью атомных сборок группы Дибнера было использование урана в форме кубиков с строной от 5 до 11 см подвешиваемых на проволоке. Форма куба была избрана Дибнером не только из соображений поглощения нейтронов в уране-238, но и исходя из технологических возможностей. Уран весьма химически активный элемент, и производимый в Германии литой уран не отвечал своим качеством по чистоте для атомных экспериментов, в тоже время отработанные способы порошковой металлургии позволяли прессовать и спекать изделия из порошкообразного урана с высокой достижимой плотностью и чистотой. Дибнер, согласно целому ряду экспериментов с тяжеловодной урановой сборкой выбрал верный путь достижения критичности реактора - постепенное уменьшение размеров урановых кубиков и подбор оптимального расстояния замедлителя (тяжёлая вода) между кубиками. Для предотвращения коррозии урана кубики покрывались слоем специального лака.

Урановый кубик Курта Дибнера

Наиболее крупная сборка содержала 664 таких кубика, и на ней было получено существенное возрастание суммарного потока нейтронов, в тоже время критичность сборки достигнута не была. Так во второй половине мая 1944 г, профессор Герлах делает доклад, о том что первый уран-графитовый реактор в бункере возле деревни Хайгерлох находится в завершающей стадии сборки. В конце февраля 1945 г, реактор B VIII прибыл в Хайгерлох из Берлина. Реактор состоял из активной зоны состоящей из 664 кубиков урана общим весом 1525 кг, окруженной графитовым замедлителем-отражателем нейтронов весом около 10 тонн. В марте 1945 г, в активную зону дополнительно было введено ещё 1,5 тонны тяжелой воды. 23 марта 1945 г, профессор Герлах докладывает в Берлин, что реактор работает. Но после тщательных перерасчетов было выяснено, критической точки реактор всё же не достиг и необходимо введение 750 кг металлического урана, а также увеличение количества тяжелой воды. Помимо схемы с подвешиванием урановых кубиков в тяжёлой воде, были на ранней стадии исследований опробованы ещё две схемы: размещение кубиков урана в тяжёловодном льде (котёл G-I), и сборка решётки из окиси урана в виде пчелиных сот с равномерным размещением в её объёме кубиков из парафина (котёл G-II). Дальнейшие эксперименты были остановлены военным поражением третьего рейха.

Работы по обогащению урана[править]

Первая ультрацентрифуга построеная П. Хартеком и В. Гротом для обогащенияурана-235

Манфред фон Арденне,1933 год

Работы по обогащению природного урана проводились в двух направлениях:

§ 1).Диффузионное обогащение с использованием шестифтористого урана:

Способ обогащения урана с помощью диффузии шестифтористого урана сквозь пористые перегородки носил характер эксперимента, был по оценке германских специалистов весьма дорогостоящим в условиях войны, и не имел широкого промышленного применения.

§ 2). Электромагнитное обогащение (масс-спектрометрический метод):

Способ электромагнитного обогащения использовался в третьем рейхе, но его производительность была крайне невысокой. Масс-спектрометрический метод использовался совершенствовался в частной лаборатории талантливого инженера-изобретателя барона М. фон Арденне, субсидировавшейся министерством почт. Арденне работал независимо от Управления армейского вооружения. По сведениям источников, суммарная производительность всех установок электромагнитной сепарации урана-235 составляла около 0,3-0,5 грамма в сутки, что позволяло при непрерывной эксплуатации оборудования производить до 109,5 - 182,5 грамма изотопически чистого урана-235 в год, либо 730-1217 грамм обогащённого урана (15%), пригодного для изготовления маломощных тактических зарядов имплозарного типа. Свединия об общем объёме работ по электромагнитному обогащению урана отсутствуют в общедоступных источниках, и вопрос о количестве наработанного обогащённого урана остаётся открытым. Технически, электромагнитное разделение изотопов могло позволить произвести в течение 2-3 лет необходимое (несколько кг) количество обогащённого (до 15%) урана для проведения 1-2 успешных испытаний тактических зарядов.

Пауль Хартек 1948год

§ 3). Обогащение на ультрацентрифугах:

Опыт исследовательских работ в третьем рейхе по обогащению урана-235 с использованием ультрацентрифуг, успешен. Немецким инженерам удалось после череды неудачных опытов получить концентрацию (7%) урана-235 в одном каскаде обогащения. В качестве рабочего сырья к обогащению использовался шестифтористый уран. По сведениям открытых источников, в Германии эксплуатировались полупромышленные (исследовательские) двух- и трёхкаскадные установки ультрацентрифуговального обогащения урана. Объём обогащённого в Германии (до 15%) урана-235 за год мог составлять от 10 до 18 кг. Общий масштаб обогатительных работ с 1942 по 1945 год неизвестен.

Источники нейтронов[править]

Совершенно необходимым компонентом для успешного проведения как исследовательских, так и практических задач связанных с овладением атомной энергии, является надёжный и интенсивный источник нейтронов. Известно что рабочие группы германского атомного проекта использовали для исследований единственный и доступный на тот период времени источник нейтронов - радиево-бериллиевый. В данном источнике нейтронов используется способность атомов бериллия при их облучении альфа-частицами испускать нейтроны по реакции:

42He+ 94Be→126C+10n

В конструкции такого источника обычно используется сухая смесь бромида (реже хлорида) радия с порошкообразным бериллием (реже с оксидом бериллия. Мощность такого источника напрямую зависит от количества рабочей смеси солей, и в отличие от сплава бериллия с радием он значительно (более чем в 10-12 раз) менее интенсивен. В настоящее время остаётся неизвестным, какова была предельная мощность нейтронных источников в германских экспериментах, и в особенности нет данных об использовании наиболее интенсивных источниках нейтронов на основе сплава бериллия с радием. В отличие от источника на основе солей радия, только последний позволяет быть использованым в конструкции атомной бомбы в качестве эффективного нейтронного инициатора, или т. наз «урчина». Объёмы урановой смоляной руды которыми располагала Германия в период 1942-1945 г.г. (около 1200-1500 тонн) в случае проведения полного цикла химической переработки с извлечением радия, позволяли выделить несколько сот граммов (до 500 г) чистого радия (400 мг/тонну руды), которые могли обеспечить не только успешный запуск компактного реактора, но и существенно снизить критическую массу низкообогащённого урана до необходимых пределов осуществления быстрой цепной реакции в имплозарной конструкции атомной бомбы. В настоящий момент вопросы технологии немецких нейтронных инициаторов и опыт их практического пременения в третьем рейхе остаются открытыми, хотя допущение существования отработанной технологии производства сплавов бериллия с радием высоковероятно ввиду существования гораздо более сложной технологии производства порошкообразного и компактного урана в третьем рейхе.

Работы над атомной бомбой — усилия и результаты[править]

Сведения об устройстве германских ядерных зарядов середины 40-х годов отрывочны, носят весьма поверхностный характер и подвергаются критике специалистов-атомщиков. В значительной степени это обусловлено общим характером повышенной секретности сектора вооружений германского атомного проекта даже в настоящее время, желанием ведущих ядерных держав (прежде всего СССР, Великобритании и США) скрыть информацию об абсолютном историческом приоритете создания первых ядерных взрывных устройств в Третьем Рейхе, и заинтересованными политическими кругами современной Германии, отрицающими этот приоритет ввиду значительного предполагаемого политического и экономического ущерба. В частности, первое место испытания атомного взрывного устройства — о. Рюген — является крупным европейским курортом, и официальное объявление о том, что это — старый немецкий ядерный полигон, вызовет несомненный политический скандал и большой экономический ущерб.

Фактически сама идея возможности практической реализации оружия огромной разрушительной силы на основе деления ядер урана возникла буквально в первые дни и месяцы после открытия деления тяжёлых ядер с помощью нейтронов. В Германии существовал необходимый научно-технический потенциал и достаточно совершенный математический аппарат для теоретического обоснования возможностей лавинообразного деления ядер урана-235. Кроме того именно немецкие физики-ядерщики первыми изучив максимум свойств нейтрона при различных энергиях, осознали что нейтроны это своего рода главный дествующий агент, способный за короткое время пронизать всю толщу делящегося вещества, и при этом сам поток нейтронов при обеспечении сверхкритичности способен к лавинообразному нарастанию, и как следствие к быстрому делению всей массы ядер делящегося вещества. Осознание этих возможностей и было осознанием возможности взрыва, при этом подсчёты энергии делящегося атома урана-235 уже в конце 30-х годов убедительно показали насколько велики энергозапасы ядерного топлива. В дальнейшем периоде прогресса ядерной физики в Германии, появились данные и о энерговыделении в ходе термоядерных реакций. Эти предпосылки, в сочетании с желанием создания атомного оружия привели к целому ряду экспериментов и практических работ направленных на непосредственное создание атомного оружия.

Предполагаемое устройство германских атомных бомб[править]

Предполагаемая схема устройства ядерного заряда («Zerlegungsbombe») испытанного в третьем рейхе 1- устройство для введения нейтронного инициатора, 2- слой теплоизоляции, 3- «лапы» для фиксирования заряда, 4- нейтронный инициатор, 5- взрывчатое вещество, 6- стальной корпус, 7- низкообогащённый уран в смеси с литием-6, 8- отражатель нейтронов, 9- промежуточный детонатор,10- детонатор.

В целом атомные взрывные устройства, созданные в Третьем Рейхе, по предположительным оценкам специалистов отличались очень низким КПД расщепления урана и имели относительно несложную (по современным меркам) конструкцию. В этих устройствах немецкие инженеры и физики-атомщики пытались реализовать так называемую «гибридную» схему расщепления ядер урана-235 с одновременным использованием термоядерных реакций в качестве источника нейтронов. В немногочисленных исторических источниках немецкая гибридная атомная бомба называется «Zerlegungsbombe» («распадающаяся бомба»). По сведениям специалистов, использовалась так называемая «имплозионная» схема, в которой пористая сфера из высокообогащённого урана-235 (около 5 кг), пропитанная дейтеридом лития-6 подвергалась мощному обжатию заряда специального химического ВВ. В качестве такого вещества использовался пористый тротил, пропитанный жидким кислородом — в 2,6 раза более эффективное ВВ чем литой или гранулированный пресованный тротил. Масса химического взрывчатого вещества использовавшегося в германских атомных бомбах по сведениям источников составляла около 1 тонны. Сферическая имплозия, или иными словами «взрыв внутрь», позволяет в несколько раз сжать объём обогащённого до 15% металлического урана такой бомбы, и достигуть давления в эпицентре несколько более 10 млн атм, и достигнув таким образом «надкритических» параметров осуществить ядерный взрыв. Так как общий КПД расщепления ядер урана-235 в подобном устройстве не превышает 1-2,5 %, то мощность такого ядерного взрывного устройства находится в диапазоне 90 тонн/Тр.экв — 0,135 килотонны, что и зафиксировано документально в ходе секретных испытаний германских атомных бомб.

Особенности обеспечения условий критичности[править]

Вероятно что подготовка к взрыву очередного ядерного заряда занимала значительный промежуток времени, так как требовались повышенные меры безопасности при обращении с взрывчатыми веществами и соблюдение целого ряда необходимых технологических мер. Сферический стальной корпус бомбы вероятно состоял из двух полусфер, нижняя из которых жёстко крепилась болтами к основанию (железобетонная плита), а верхняя совмещалась с нижней по окончании сборки заряда и прочно скреплялась с нижней с помощью болтов. На сборку такого заряда затрачивалось много времени, по приблизительным оценкам около 2-х дней. Сборка заряда включала в себя: равномерное наполнение сферы призмами из пористого прессованного тротила, помещением ядерной начинки с высокой точностью, и сборку прочного корпуса. Затем заряд длительное время пропитывался (проливался) жидким кислородом, и в самый последний момент вводились детонаторы. Схема детонирования неизвестна, были ли это электродетонаторы или детонирование с использованием детонирующего шнура. Перед взрывом заряда в его центр опускался нейтронный инициатор и через некоторое время производился подрыв взрывчатого вещества. В литературе упоминается масса заряда в 2 тонны, и диаметр устройства 130 см, при этих размерах и массе масса тротил-кислородной начинки заряда не могла превышать 1 тонны, а оставшиеся 1000 кг распределялись между массой стального корпуса бомбы и вспомогательными механизмами. Согласно расчётам, в заряде такого типа мог быть использован низкообогащённый уран (около 15% Урана-235), и имплозия должа была быть произведена с обязательным использованием детонационных линз и применением обратноконической кумуляции. Иными словами призмы заряда взрывчатого материала должны быть выполнены в виде цилиндрических вставок из которых и собирался заряд. Неизвестно использовался ли отражатель нейтронов, но в случае его отсутствия взрыв низкообогащённого урана был бы невозможен.

Сведения об испытания атомных бомб в Третьем Рейхе[править]

о. Рюген

Достоверных, открытых и официально подтверждённых государственных сведений о полностью успешных испытаниях атомных бомб в Германии середины 40-х годов в настоящее время нет. В тоже время имеются сведения об докладах советской контрразведки о двух сверхмощных взрывах на полигоне Ордруф, и немногочисленные свидетельства местных жителей о «вспышках ярче солнца и грибовидных столбах пламени высотой около 1 километра». Ряд исследователей-историков указывают на полностью успешные ядерные испытания в 1945 году на полигоне Ордруф (Тюрингия), также имеется официально не подтверждённый факт успешного первого испытания атомной бомбы на острове Рюген в Балтийском море, проведённого военно-морским ведомством третьего-рейха, после которого на вторичные испытания на полигоне Ордруф был приглашён А. Гитлер.

Оценка возможности реальности испытаний[править]

В качестве косвенного свидетельства проведения ядерных испытаний тактических атомных зарядов в третьем рейхе, приводятся отчёты полувековой давности об обнаружении на месте предполагаемых испытаний цезия-137, кобальта-60, урана-235, урана-238 и лития-6. С точки зрения ядерной физики, цезий-137 и кобальт-60 могут быть образованы только в результате деления ядер урана или иного ядерного топлива. Помимо деления, кобальт-60 может образоваться в результате сильного импульсного облучения железа (конструкционных сталей) или природного кобальта, что свидетельствует о возникновении в местах испытаний сильного нейтронного излучения. Другие продукты найденные в почве на местах испытаний (уран-235, уран-238, литий-6) свидетельствуют о безусловном событии испытания ядерного оружия, при этом имел место крайне низкий КПД расщепления начинки заряда и рассеяние большей части делящихся материалов в ходе взрыва.

Испытания на острове Рюген[править]

Первое испытание ядерного заряда на о. Рюген 12 октября 1944 г (официальное подтверждение отсутствует).

Когда и где именно произошел взрыв? Специальный эмиссар, представлявший в Германии интересы Муссолини, отмечал что был свидетелем испытания "небольшой" ядерной бомбы и оно прозошло 11 октября 1944 на искусственной платформе у острова Рюген, недалеко от Пенемюнде. Двухсекундная вспышка соответствует взрыву примерно 1-килотонной бомбы. (J'ai vu exploser la bombe atomique de Hitler, 19-11-1955, L'Intransigeance)

Испытания на полигоне Ордруф[править]

Второе испытание ядерного заряда в Тюрингии (полигон Ордруф (Ohrdruf)) в ночь с 3 на 4 марта 1945 г, и третье 25 марта 1945 г.

По словам немецкого историка профессора Райнера Карлша, основанных на донесениях ГРУ СССР «Испытания в Тюрингии привели к тотальным разрушениям в радиусе 500-600 метров. В частности были полностью разрушены специальные экспериментальные бетонные сооружения вокруг эпицентра взрыва, в радиусе 600 метров зафиксирован сплошной вывал леса, и зафиксирован сильный радиоактивный эффект. В том числе были убиты несколько сотен советских военнопленных (~700 человек), на которых испытывали эту мини-бомбу. Причём некоторые из них «сгорели без следа».

Допрос Ганса Цинссера от 19 августа 1945, немецкого эксперта по ракетам ПВО (APW /U (Nonth Air Force) 96/1045, 373.2 of 19 August 1945, Pkt 47 to 53, released COMNAVEU 1946: Nat Archive RG 38, Entry 98 C, box. 91-13) который в частности показал следующее:

"47. В начале октября 1944 я вылетел из Людвигслуста (южнее Любека) и находился на расстоянии 12-15 км от испытательной станции, когда заметил сильное, яркое освещение всего неба, продолжавшееся примерно 2 секунды.

48. Ясно видна была удаляющаяся воздушная волна и облако, образованное в результате взрыва. Эта волна имела диаметр примерно в 1 км когда я ее увидел и контуры облака быстро менялись. После короткого периода темноты его испещрили разного вида световые пятна, которые по сравнению с обычным взрывом были бледно-синего цвета.

49. Примерно через 10 секунд четкие очертания облака исчезли и облако стало светлеть выделяясь на фоне неба, покрытого серой дымкой. Диаметр воздушной волны, остававшейся видимой на протяжении 15 сек достиг 9 км.

50. Наблюдая за цветом облака я увидел что в тени оно имеет сине-фиолетовый цвет. Я также наблюдал красноватые кольца, которые быстро сменили свой цвет на серый.

51. Взрыв ощущался в моем наблюдательном самолете в форме неравномерного движения, как будто его кто-то толкал взади вперед. Это продолжалось примерно 10 секунд.

52. Час спустя я взлетел с аэродрома в Людвигслусте на He-111 и полетел в восточном направлении. Вскоре после взлета я прошел через почти сплошную дымку на высоте 3-4 км. Облако, в форме гриба с турбулентными изменениями до высоты 7 км все еще стояло над тем местом где произошел взрыв. Отмечались сильные электрические помехи и невозможность ведения радиопередач, как после удара молнии.

53. Из-за того что P-38 оперировали в районе Виттенберг-Мерсебург, я повернул к северу, и налюдал что в нижней части облака видимость постепенно улучшается."

Начало практических работ по созданию ядерного оружия[править | править исходный текст]

26 сентября 1939 года Управление армейских вооружений для рассмотрения вопроса о способах создания ядерного оружия собрало специалистов в области ядерной физики^[1], на которое были приглашены Пауль Хартек, Ганс Вильгельм Гейгер, Вальтер Боте, Курт Дибнер, а также Карл-Фридрих фон Вайцзеккер и Вернер Гейзенберг^[2]. На нём было принято решение засекретить все работы, имеющие прямое или косвенное отношение к урановой проблеме. Осуществление программы, получившей название «Урановый проект» — (нем. Uranprojekt Kernwaffenprojekt) Участники совещания считали возможным создание ядерного оружия за 9-12 месяцев.

Всего в Германии было 22 научные организации, напрямую связанные с атомным проектом, в числе которых ключевые функции выполняли:

· Физический институт Общества кайзера Вильгельма;

· Институт физической химии Гамбургского университета;

· Физический институт Высшей технической школы в Берлине;

· Физический институт Института медицинских исследований (Гейдельберг);

· Физико-химический институт Лейпцигского университета. Профессор Хейн. Органические соединения урана;

· Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене. Профессор Хибер. Исследование карбонильных соединений урана;

· Химический институт Боннского университета. Профессор Ш. Монт. Изучение галогенидов урана;

· Институт органической химии Высшей технической школы в Данцигe. Профессор Г. Альберс. Алкоголяты урана.

Разработками ведал имперский министр вооружений Альберт Шпеер, административным руководителем группы Гейзенберга, Отто Гана, Вайцзеккера и др., стал физик Эрих Шуман^[2].

Концерн «ИГ Фарбениндустри» начал изготовление шестифтористого урана, пригодного для получения урана-235, а также сооружение полупромышленной установки по разделению изотопов. Она представляла собой две концентрические трубы, одна из которых (внутренняя) нагревалась, а вторая (наружная) охлаждалась. Между ними должен был подаваться газообразный шестифтористый уран и при этом более легкие изотопы (уран-235) должны были бы подниматься вверх быстрее, а более тяжелые (уран-238) медленнее, что позволило бы отделять их друг от друга (метод Клузиуса — Диккеля).

Тогда же Вернер Гейзенберг начал теоретические работы по конструированию ядерного реактора. В своём отчёте «Возможность технического получения энергии при расщеплении урана», законченном в декабре 1939 г., Гейзенберг пришёл к следующему выводу: «В целом можно считать, что при смеси уран — тяжелая вода в шаре радиусом около 60 см, окружённом водой (около 1000 кг тяжелой воды и 1200 кг урана), начнется спонтанное выделение энергии». Одновременно Гейзенберг рассчитал параметры другого реактора, в котором уран и тяжёлая вода не смешивались, а располагались слоями. По его мнению, «процесс расщепления поддерживался бы долгое время», если бы установка состояла из слоёв урана толщиной 4 см и площадью около 1 м2, перемежаемых слоями тяжелой воды толщиной около 5 см, причем после трехкратного повторения слоев урана и тяжелой воды необходим слой чистого углерода (10-20 см), а весь реактор снаружи также должен быть окружен слоем чистого углерода.

На основании этих расчетов фирма «Ауэрге» получила заказ на изготовление небольших количеств урана, а норвежская фирма Norsk Hydro должна была поставить тяжёлую воду. Во дворе Физического института в Берлине для подтверждения расчётов Гейзенберга началось сооружение реакторной сборки.

5 января 1940 г. доктором Телыповым от имени Общества кайзера Вильгельма и 17 января 1940 г. генералом Беккером от Управления вооружений был подписан договор о передаче Физического института в ведение армии на время войны.

Первой неудачей германского ядерного проекта стало то, что установка для разделения изотопов по методу Клузиуса — Диккеля, смонтированная в Леверкузене, оказалась неработающей, и в начале 1941 г. учёные вынуждены были признать, что разделение изотопов урана этим методом невозможно. В результате немецкие учёные потратили на бесплодные эксперименты около года.

Немецкие физики разработали не менее пяти способов обогащения урана. Закономерно то, что среди них наиболее перспективным считался «инерционный способ» — то есть разделение изотопов с помощью специальной центрифуги. Считается, что проект центрифугирования не был реализован, потому что у доктора Грота, занимавшегося строительством центрифуги, не хватило терпения и денег, чтобы довести работу до конца. Также есть мнения, что близок к успеху был и барон М. фон Арденне, в лаборатории которого был построен «электромагнитный сепаратор», по своим характеристикам не уступавший аналогичному американскому устройству.^[3]

В конце 1940 г. Гейзенберг проводил эксперимент по созданию реакторной сборки на основе выполненных им ранее расчётов, но цепную реакцию вызвать не удалось, и Гейзенбергу и его сотрудникам стало ясно, что теоретические расчёты, положенные в основу эксперимента, неверны.

Существует мнение, что немецкие учёные не смогли осуществить самоподдерживающуюся ядерную реакцию в связи с тем, что в Германии не было достаточного количества тяжёлой воды как материала замедлителя нейтронов, тогда как более доступный графит в качестве замедлителя нейтронов немцы не использовали из-за знаменитой «ошибки Боте» (профессора Вальтера Боте)^[4]. Но это не совсем так. Боте не сделал никакой ошибки, просто исследуемый им графит не был достаточно чистым, а руководители проекта не занялись вопросом исследования возможности получения более чистого графита.^[5]

В серии опытов, проведённых в августе — сентябре 1941 г. в Лейпциге, В. Гейзенберг, К. Ф. фон Вайцзеккер и Р. Дёпель добились положительного результатаразмножения нейтронов, что служило доказательством протекавшей в массе урана цепной реакции, однако эта реакция ещё не была самоподдерживавшейся.

В записке от 27 ноября 1941 г. Гейзенберг предложил все работы по урановому проекту разделить на необходимые, важные и неважные. Необходимыми он считал только такие, которые делают возможным строительство в кратчайший срок по меньшей мере одного действующего реактора, важными те, которые могут повысить качество работы реактора, прочие работы Гейзенберг причислил к неважным.

К февралю 1942 года был построен первый немецкий реактор^{[источник не указан 1623 дня]}. Это был опытный реактор Лейпцигского института, разработанный профессором Гейзенбергом и профессором Р. Дёпелем^{[источник не указан 1623 дня]}.

«Урановая машина» (так называли реактор^{[источник не указан 1623 дня]}) состояла из двух алюминиевых полусфер, с помещенными внутри 572 килограммами урана в виде порошка и 140 килограммами тяжёлой воды. Вес реактора, размещённого внутри резервуара с водой, приближался к тонне. Внутри сферы с урановой начинкой был помещен своеобразный импульсный нейтронный инициатор в виде радий-бериллиевого первичного источника нейтронов. Измерения потока нейтронов из загруженного реактора показали, что поверхности реактора достигало гораздо больше нейтронов, чем излучал их первичный радий-бериллиевый источник и Р. Дёпельпослал сообщение в отдел вооружений вермахта, что реактор работает^{[источник не указан 1623 дня]}.

Несколько позже «урановая машина» взорвалась. Считается, что «тепловой взрыв» произошёл в результате обычной химической реакции урана в виде тонкоизмельчённого порошка с проникшей через оболочку тяжёлой водой^{[источник не указан 1623 дня]}. Но такая версия не выдерживает критики, так как странно было бы предполагать, что немецким учёным были неизвестны химические свойства давно открытого и изученного элемента. Невозможно предположить и то, что немцы, выпускавшие в то время уже практически предсерийные турбореактивные двигатели с крайне малыми механическими допусками, не смогли устранить утечку воды под атмосферным давлением внутрь оболочки реактора. Существуют предположения, что реактор всё же вышел на критическую точку, и его взрыв последовал именно из-за начавшей расти температуры внутри реактора и последующего разрушения оболочки активной зоны, приведшей к химической реакции урана с тяжёлой водой, пожару и остановке реактора^{[источник не указан 1623 дня]}.

4 июня 1942 г. имперским министром вооружения и боеприпасов А. Шпеером было созвано совещание военного руководства и учёных по ядерной проблеме. На нём Гейзенберг сказал, что решение производственно-технических проблем должно занять не менее двух лет, и то при условии, если каждое требование учёных будет выполняться. В результате для проекта были выделены денежные средства, фонды на дефицитные материалы, были утверждены минимальные сроки строительства бункера для атомного реактора в Берлине, изготовления металлического урана и поставки оборудования для разделения изотопов.

В феврале 1943 г. норвежским диверсантам, засланным из Великобритании, удалось уничтожить завод по производству тяжелой воды в Норвегии.

В марте 1943 г. в связи с настроениями руководства страны Управление вооружений отказалось от работ по Урановому проекту и они были переданы в ведение имперского исследовательского совета.

Группа доктора Дибнера также разрабатывала схему ядерного взрывного устройства в виде шара из взрывчатого вещества, внутри которого находился шар из делящегося материала^{[источник не указан 1623 дня]}.

Доктор Тринкс разрабатывал даже не ядерную, а водородную бомбу. Эта работа сохранилась в шестистраничном документальном отчёте «Опыты возбуждения ядерных реакций с помощью взрывов». Доктор Тринкс пытался резко нагреть тяжёлый водород при помощи обжатия серебряного шара обычным взрывчатым веществом. Тринкс рассчитывал, что сможет создать ядерную бомбу на таком принципе. Тринкс несколько раз повторял попытки инициирования термоядерных реакций в тяжёлом водороде, но не обнаружил выхода радиоактивного излучения.

В январе 1944 г. Гейзенберг получил литые урановые пластины для большой реакторной сборки в Берлине, для которой сооружался специальный бункер.

Последний эксперимент по получению цепной реакции был намечен на январь 1945 г., но 31 января все оборудование спешно демонтировали и отправили на юг Германии.

Немецкий экспериментальный ядерный реактор в Хайгерлохе, апрель 1945

В конце февраля 1945 г. реактор B VIII прибыл из Берлина в деревню Хайгерлох недалеко от швейцарской границы. Реактор состоял из активной зоны, состоящей из 664 кубиков урана общим весом 1525 кг, окружённой графитовым замедлителем-отражателем нейтронов весом 10 тонн. В марте 1945 г. в активную зону дополнительно влили ещё 1,5 тонны тяжёлой воды. 23 марта 1945 г. профессор Герлах позвонил в Берлин и доложил, что реактор работает. Но радость была преждевременна — реактор не сумел достичь критической точки. После перерасчётов оказалось, что количество урана необходимо увеличить ещё на 750 кг, а кроме того увеличить количество тяжёлой воды, запасов которой уже не оставалось. Конец Третьего рейха неумолимо приближался, и 23 апреля в Хайгерлох вошли американские войска^{[источник не указан 1623 дня]}. Реактор был вывезен в США

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Методические указания к выполнению

лабораторных работ для студентов

всех специальностей

ЧАСТЬ II

Йошкар-Ола,

2010 г.

УДК: 531 / 076.5 /: 378

ББК 22.343

В 67

Рецензенты:

д-р хим. наук, профессор, зав. кафедрой физики МарГТУ Ю. Б. Грунин

канд. физ.-мат. наук, доцент МарГТУ Е. Ф. Козяев

Печатается по решению

Редакционно-издательского совета МарГТУ

Изложены краткие теоретические сведения об изучаемом явлении и приведены описание установки, порядок выполнения лабораторной работы и обработки результатов измерений, контрольные вопросы для самопроверки.

Рис. 24, Табл. 6, Библиогр. 8 назв.

УДК: 531 / 076.5 /: 378

ББК 22.343

Ó Марийский государственный

технический университет, 2010