La història del projecte d’urani del Tercer Reich, tal com s’acostuma a presentar, em recorda personalment un llibre amb pàgines esquinçades. Tot apareix com una història de fracassos i fracassos continus, un programa amb objectius poc clars i una pèrdua de recursos valuosos. De fet, s’ha construït una mena de relat sobre el programa atòmic alemany, il·lògic, en el qual hi ha incoherències importants, però que s’està imposant amb força.
No obstant això, algunes dades que hem aconseguit trobar en publicacions, inclosos estudis comparativament recents sobre la història dels desenvolupaments tècnics militars alemanys, ens permeten examinar el projecte alemany de l’urani d’una manera completament diferent. Els nazis estaven principalment interessats en un reactor de potència compacte i armes termonuclears.
Reactor de potència
L'extensa obra "Wissenschaft für den Krieg" de Günther Nagel, amb més de mil pàgines basades en ric material arxivístic, proporciona informació molt interessant sobre com els físics del Tercer Reich preveien l'ús de l'energia atòmica. El llibre tracta principalment de la tasca secreta del departament d’investigació del Departament d’Armaments Terrestres, en què també es va dur a terme un treball sobre física nuclear.
Des de 1937, en aquest departament, Kurt Diebner va realitzar investigacions en el camp de la iniciació de la detonació d'explosius mitjançant radiació. Fins i tot abans que es dugués a terme la primera fissió artificial d’urani el gener de 1939, els alemanys van intentar aplicar la física nuclear als afers militars. El Departament d'Armaments Terrestres es va interessar immediatament per la reacció de fissió de l'urani, que va llançar el projecte alemany sobre l'urani i, en primer lloc, va establir la tasca dels científics de determinar les àrees d'aplicació de l'energia atòmica. L'ordre va ser donada per Karl Becker, cap del departament d'armament terrestre, president del Consell Imperial de Recerca i General d'Artilleria. La instrucció la va complir el físic teòric Siegfried Flyugge, que el juliol de 1939 va fer un informe sobre l'ús de l'energia atòmica, va cridar l'atenció sobre l'enorme potencial energètic del nucli atòmic fissible i fins i tot va elaborar un esbós d'una "màquina d'urani", que és, un reactor.
La construcció de la "màquina d'urani" va constituir la base del projecte d'urani del Tercer Reich. La màquina d'urani era un prototip d'un reactor de potència, no d'un reactor de producció. Normalment, aquesta circumstància és ignorada en el marc del relat sobre el programa nuclear alemany, creat principalment pels nord-americans, o bé és subestimada en gran mesura. Mentrestant, el tema de l'energia per a Alemanya va ser el tema més important a causa de l'escassa escassetat de petroli, la necessitat de produir combustible a partir del carbó i les dificultats importants en l'extracció, el transport i l'ús del carbó. Per tant, el primer cop d’ull a la idea d’una nova font d’energia els va inspirar molt. Gunther Nagel escriu que se suposava que havia d'utilitzar la "màquina d'urani" com a font estacionària d'energia a la indústria i l'exèrcit, per instal·lar-la en grans vaixells de guerra i submarins. Aquest últim, com es desprèn de l’èpica de la batalla de l’Atlàntic, va tenir una gran importància. El reactor submarí va convertir el vaixell d'un submarinisme en veritablement submarí i el va fer molt menys vulnerable a les forces contràries als submarins. L’embarcació nuclear no necessitava sortir a la superfície per carregar les bateries i el seu abast d’operacions no estava limitat pel subministrament de combustible. Fins i tot un sol reactor nuclear seria molt valuós.
Però l'interès dels dissenyadors alemanys pel reactor nuclear no es va limitar a això. La llista de màquines en què pensaven instal·lar el reactor incloïa, per exemple, tancs. El juny de 1942, el ministre d'Armaments de Hitler i del Reich, Albert Speer, va discutir un projecte per a un "gran vehicle de combat" que pesés aproximadament 1.000 tones. Pel que sembla, el reactor estava destinat específicament a aquest tipus de tanc.
A més, els científics dels coets es van interessar pel reactor nuclear. L'agost de 1941, el Centre d'Investigació de Peenemünde va sol·licitar la possibilitat d'utilitzar la "màquina d'urani" com a motor de coet. El doctor Karl Friedrich von Weizsacker va respondre que és possible, però s'enfronta a dificultats tècniques. L'empenta reactiva es pot crear utilitzant els productes de desintegració d'un nucli atòmic o usant alguna substància escalfada per la calor d'un reactor.
Per tant, la demanda d’un reactor nuclear d’energia era prou significativa perquè els instituts, grups i organitzacions de recerca iniciessin treballs en aquesta direcció. Ja a principis del 1940, es van iniciar tres projectes per construir un reactor nuclear: Werner Heisenberg a l’Institut Kaiser Wilhelm de Leipzig, Kurt Diebner al Departament d’Armament Terrestre a prop de Berlín i Paul Harteck a la Universitat d’Hamburg. Aquests projectes havien de dividir els subministraments disponibles de diòxid d’urani i aigua pesada entre ells.
A jutjar per les dades disponibles, Heisenberg va poder muntar i llançar el primer reactor de demostració a finals de maig de 1942. Es van col·locar 750 kg de pols d’urani metall junt amb 140 kg d’aigua pesada dins de dos hemisferis d’alumini fermament cargolats, és a dir, dins d’una bola d’alumini, que es va col·locar en un recipient amb aigua. L’experiment va sortir bé al principi, es va observar un excés de neutrons. Però el 23 de juny de 1942, la pilota va començar a escalfar-se, l’aigua del contenidor va començar a bullir. L’intent d’obrir el globus no va tenir èxit i, al final, el globus va explotar i va escampar pols d’urani a l’habitació, que es va incendiar immediatament. El foc es va extingir amb molta dificultat. A finals de 1944, Heisenberg va construir un reactor encara més gran a Berlín (1,25 tones d’urani i 1,5 tones d’aigua pesada), i el gener-febrer de 1945 va construir un reactor similar al soterrani de Haigerloch. Heisenberg va aconseguir obtenir un rendiment decent de neutrons, però no va aconseguir una reacció en cadena controlada.
Diebner va experimentar tant amb diòxid d’urani com amb metall d’urani, construint quatre reactors successivament des de 1942 fins a finals de 1944 a Gottow (a l’oest del lloc de proves de Kummersdorf, al sud de Berlín). El primer reactor, Gottow-I, contenia 25 tones d’òxid d’urani en 6800 cubs i 4 tones de parafina com a moderador. El G-II el 1943 ja estava sobre urani metàl·lic (232 kg d’urani i 189 litres d’aigua pesada; l’urani formava dues esferes, dins de les quals es col·locava aigua pesada i tot el dispositiu es col·locava en un recipient amb aigua lleugera).
El G-III, construït més tard, es va distingir per una mida compacta del nucli (250 x 230 cm) i un alt rendiment de neutrons; la seva modificació a principis de 1944 contenia 564 urani i 600 litres d’aigua pesada. Diebner va treballar constantment el disseny del reactor, aproximant-se gradualment a una reacció en cadena. Finalment, va tenir èxit, tot i que amb una sobreabundància. El reactor G-IV el novembre de 1944 va patir una catàstrofe: va esclatar una caldera, l’urani es va fondre parcialment i els empleats van ser molt irradiats.
A partir de les dades conegudes, es fa força evident que els físics alemanys van intentar crear un reactor de potència a pressió moderada amb aigua en el qual una zona activa d’urani metàl·lic i aigua pesada escalfaria l’aigua lleugera que l’envoltava i després es podria alimentar a un vapor generador o directament a una turbina.
Immediatament van intentar crear un reactor compacte adequat per a la instal·lació en vaixells i submarins, motiu pel qual van triar urani metall i aigua pesada. Aparentment, no van construir cap reactor de grafit. I gens per l’error de Walter Bothe o perquè Alemanya no podia produir grafit d’alta puresa. El més probable és que el reactor de grafit, que hauria estat tècnicament més fàcil de crear, resultés massa gran i pesat per ser utilitzat com a planta d'energia d'un vaixell. Al meu entendre, abandonar el reactor de grafit va ser una decisió deliberada.
Les activitats d’enriquiment d’urani també es van associar molt probablement als intents de crear un reactor de potència compacte. El primer dispositiu per a la separació d'isòtops va ser creat el 1938 per Klaus Klusius, però el seu "tub divisor" no era adequat com a disseny industrial. S'han desenvolupat diversos mètodes de separació d'isòtops a Alemanya. Almenys un d’ells ha assolit una escala industrial. A finals de 1941, el doctor Hans Martin va llançar el primer prototip de centrífuga de separació d’isòtops i, sobre aquesta base, es va començar a construir una planta d’enriquiment d’urani a Kiel. La seva història, tal com la va presentar Nagel, és força curta. Es va bombardejar i després es va traslladar l'equip a Friburg, on es va construir una planta industrial en un refugi subterrani. Nagel escriu que no hi va haver èxit i la planta no va funcionar. Molt probablement, això no és del tot cert i és probable que es produeixi part de l’urani enriquit.
L’urani enriquit com a combustible nuclear va permetre als físics alemanys resoldre tant els problemes d’aconseguir una reacció en cadena com el disseny d’un reactor d’aigua lleugera compacte i potent. L’aigua pesada encara era massa cara per a Alemanya. El 1943-1944, després de la destrucció d'una planta per a la producció d'aigua pesada a Noruega, una planta funcionava a la planta de Leunawerke, però per obtenir una tona d'aigua pesada es va requerir el consum de 100 mil tones de carbó per generar l'electricitat necessària. Per tant, el reactor d’aigua pesada es podria utilitzar a una escala limitada. No obstant això, sembla que els alemanys no van produir urani enriquit per a mostres del reactor.
Intents de crear armes termonuclears
La qüestió de per què els alemanys no van crear i utilitzar armes nuclears encara es debat molt, però al meu entendre, aquests debats van reforçar la influència de la narrativa sobre els fracassos del projecte alemany d’urani més que no va respondre a aquesta pregunta.
A jutjar per les dades disponibles, els nazis estaven molt poc interessats en una bomba nuclear d'urani o plutoni i, en particular, no van fer cap intent de crear un reactor de producció per produir plutoni. Però perquè?
En primer lloc, la doctrina militar alemanya deixava poc espai per a les armes nuclears. Els alemanys no van intentar destruir, sinó apoderar-se de territoris, ciutats, instal·lacions militars i industrials. En segon lloc, a la segona meitat de 1941 i el 1942, quan els projectes atòmics van entrar en fase d’implementació activa, els alemanys van creure que aviat guanyarien la guerra a l’URSS i aconseguirien el domini al continent. En aquest moment, fins i tot es van crear nombrosos projectes que se suposava que s’haurien d’implementar després del final de la guerra. Amb aquests sentiments, no necessitaven una bomba nuclear o, més exactament, no creien que fos necessària; però era necessari un reactor de vaixell o vaixell per a futures batalles a l'oceà. En tercer lloc, quan la guerra va començar a inclinar-se cap a la derrota d'Alemanya i es van fer necessàries les armes nuclears, Alemanya va prendre un camí especial.
Erich Schumann, el cap del departament d’investigació del Departament d’Armaments Terrestres, va plantejar la idea que és possible intentar utilitzar elements lleugers, com el liti, per a una reacció termonuclear i encendre’l sense utilitzar una càrrega nuclear. L'octubre de 1943, Schumann va iniciar una investigació activa en aquesta direcció i els físics subordinats a ell van intentar crear les condicions per a una explosió termonuclear en un dispositiu de tipus canó, en el qual es van disparar dues càrregues en forma cap a l'altre al barril, xocant, creant alta temperatura i pressió. Segons Nagel, els resultats van ser impressionants, però no suficients per iniciar una reacció termonuclear. També es va discutir un esquema d’implosió per aconseguir els resultats desitjats. El treball en aquesta direcció es va aturar a principis de 1945.
Pot semblar una solució força estranya, però tenia una certa lògica. Alemanya podria enriquir tècnicament l’urani amb una qualitat d’armes. No obstant això, una bomba d'urani requeria llavors massa urani; per obtenir 60 kg d'urani molt enriquit per a una bomba atòmica, es necessitaven de 10,6 a 13,1 tones d'urani natural.
Mentrestant, l’urani va ser absorbit activament per experiments amb reactors, que es consideraven prioritaris i més importants que les armes nuclears. A més, pel que sembla, l’urani metall a Alemanya es va utilitzar com a substitut del tungstè en els nuclis de les carcasses perforades. A l’acta publicada de les reunions entre Hitler i el ministre d’Armament i Municions del Reich, Albert Speer, hi ha una indicació que a principis d’agost de 1943 Hitler va ordenar intensificar immediatament el processament d’urani per a la producció de nuclis. Al mateix temps, es van dur a terme estudis sobre la possibilitat de substituir el tungstè per l’urani metàl·lic, que va acabar el març de 1944. En el mateix protocol, es fa esment que el 1942 hi havia 5600 kg d’urani a Alemanya, òbviament això significa urani metall o en termes de metall. No era clar si era cert o no. Però si almenys parcialment es produïen closques perforants amb nuclis d’urani, aquesta producció també hauria de consumir tones i tones d’urani metàl·lic.
Aquesta aplicació també s’indica amb el curiós fet que Degussa AG va iniciar la producció d’urani al començament de la guerra, abans del desplegament d’experiments amb reactors. L'òxid d'urani es va produir en una planta d'Oranienbaum (va ser bombardejat al final de la guerra i ara és una zona de contaminació radioactiva) i es va produir urani metall en una planta de Frankfurt del Main. En total, l'empresa va produir 14 tones d'urani metall en pols, plaques i cubs. Si s’alliberà molt més del que es feia servir en reactors experimentals, la qual cosa ens permet dir que l’urani metall també tenia altres aplicacions militars.
Per tant, a la llum d’aquestes circumstàncies, el desig de Schumann d’aconseguir una ignició no nuclear d’una reacció termonuclear és força comprensible. En primer lloc, l’urani disponible no seria suficient per a una bomba d’urani. En segon lloc, els reactors també necessitaven urani per a altres necessitats militars.
Per què els alemanys no van tenir un projecte d’urani? Perquè, amb prou feines han aconseguit la fissió de l'àtom, es van proposar l'objectiu extremadament ambiciós de crear un reactor de potència compacte adequat com a central mòbil. En tan poc temps i en condicions militars, aquesta tasca difícilment els va ser tècnicament solucionable.
