В середине ноября Эзау в последний раз обратился за помощью к своему шефу по министерству просвещения профессору Менцелю. Реакция Менцеля была весьма характерной: он не только не оказал Эзау поддержки, но накричал на него и не постеснялся даже обвинить своего ближайшего сотрудника в том, что идею атомных исследований он украл у Департамента армейского вооружения, где такие исследования ведутся "уже много лет". Обвинение совершенно абсурдное, ибо никакие исследования не были мыслимы до открытия расщепления урана. Но Менцеля это вряд ли смутило, демагогия в гитлеровской Германии была вернейшим и испытанным средством. Взбешенный Эзау не нашел ничего лучшего как написать Беккеру. Но как ни был он обозлен, он понимал, что в создавшихся условиях и у него есть лишь одно средство - демагогия, облаченная в ризы "высших германских интересов". В письме Беккеру он утверждал, что во имя этих высших интересов необходима координированная работа всех специалистов. Он утверждал, что инициатива в организации снабжения ураном, в проведении анализов принадлежит ему лично и что "грубое устранение" его от предпринятых исследований нанесло серьезный урон Физическому отделу Имперского исследовательского совета (директором Совета и был Менцель), поставило под удар авторитет Эзау как главы Физического отдела. Однако у Менцеля и Беккера, видимо, были свои расчеты. Письмо не помогло Эзау. Запасы урана были в конце концов у него изъяты и переданы в Институт кайзера Вильгельма.
В один из декабрьских дней в коридоре Лейпцигского института Багге повстречался с сияющим от радости Гейзенбергом. Не в силах скрыть свое торжество, Гейзенберг затащил Багге к себе в кабинет и похвастался, что ему только что удалось разрешить проблему стабилизации цепной реакции с медленными нейтронами. Крошащимся под рукой мелом Гейзенберг быстро выписал на доске несколько формул, говоривших обоим физикам очень многое. Цепная реакция могла стабилизироваться автоматически! Ибо при повышении температуры эффективное сечение ядер урана уменьшалось, а вследствие этого и скорость протекания цепной реакции должна была падать до тех пор, пока при некоторой температуре, определяемой конструктивными параметрами реактора, не наступала стабилизация. Расчеты показывали и другое отрадное обстоятельство: температура, при которой происходила стабилизация, оказывалась сравнительно невысокой, всего порядка сотен градусов, а не тысяч, как ожидалось. По всем имевшимся у него тогда данным, Гейзенберг полагал ее близкой к 800 градусам для сферического реактора диаметром 120 сантиметров, заполненного пастой из смеси двух тонн урана и тонны тяжелой воды с отражателем из тяжелой воды.
А 6 декабря в своем отчете военному министерству Гейзенберг указывал, что при послойном расположении урана и замедлителя, предложенном Хартеком, размеры реактора окажутся даже значительно меньшими. Другим замечательным свойством такого реактора была возможность снимать с него мощность в соответствии с потребностью. Эта возможность сохраняется до тех пор, пока не произойдет "выгорание" большей части топлива, или же до тех пор, пока не наступит отравление уранового топлива продуктами деления.
Последние абзацы отчета, написанного Гейзенбергом для военного министерства, показывают, как много смогли сделать немецкие ученые всего лишь за два месяца, прошедшие со дня начала работ.
Заключение. В свете современных данных процессы расщепления урана, открытые Ганом и Штрассманом, могут быть использованы для производства больших количеств энергии. Наиболее надежным путем создания реактора, способного производить большое количество энергии, является обогащение ураном-235. Чем выше степень обогащения, тем меньшим по размерам можно сделать реактор. Обогащение ураном-235 - единственная возможность создать реактор, объем которого будет заметно меньше одного кубического метра. Более того, обогащение - единственный метод изготовления взрывчатого вещества силой, на несколько порядков величины превышающей все до сих пор известные.
Однако что касается производства энергии, то в этом случае возможно применение обычного необогащенного урана при условии, что уран будет использоваться совместно с другим веществом, замедляющим, но не поглощающим нейтроны, испускаемые ураном. Вода непригодна для этой цели. Исходя из существующих данных можно полагать, что подходящими окажутся тяжелая вода и чрезвычайно чистый графит. Даже ничтожные примеси приведут к полной невозможности получения энергии.
Гейзенберг предупреждал также, что реактор явится исключительно мощным источником опасного нейтронного и гамма-излучения.
Как показал в 1932 году американский ученый Юри, в водороде, выделяющемся при электролитическом разложении воды, содержится в 5-6 раз меньше тяжелого водорода - дейтерия, - чем в воде, остающейся в баллоне для электролиза. Однако, чтобы получить один литр тяжелой воды с концентрацией 99%, потребуется разложить сто тысяч литров обычной воды, если электролиз производить в одной ступени. Поэтому на практике так никогда не делается, тяжелую воду получают путем использования нескольких последовательных ступеней электролиза; обогащенная вода из первой ступени заливается во вторую, где она обогащается в еще большей степени, затем - в третью и так далее.
Тяжелая вода, о которой уже не раз говорилось на страницах этой книги, по целому ряду технических соображений является идеальным веществом для замедления нейтронов до таких скоростей, что ядра урана-238 уже не захватывают их, но в то же время скорость нейтронов остается достаточной для расщепления ядер урана-235. Как явствует из самого названия, удельный вес тяжелой воды больше, чем обычной. Поскольку в молекуле тяжелой воды D20 вместо двух атомов обычного водорода содержатся два атома тяжелого водорода - дейтерия, удельный вес последней на 11% выше, чем легкой воды. В ядре дейтерия дополнительно содержится нейтрон, в то время как в ядре обычного водорода содержится только один протон.
Точка замерзания тяжелой воды соответствует не 0°С, а 3,81° С, температура кипения при нормальном давлении равна 101,42° С.
Когда разразилась война, во всем мире только одна фирма - Норвежская гидроэлектрическая компания - выпускала в коммерческих масштабах тяжелую воду, которая была побочным продуктом получаемого электролизом водорода. Завод, являвшийся, по словам одного немецкого физика, "шедевром норвежской техники и науки", был расположен в Веморке, близ Рьюкана, в Южной Норвегии.
Здесь, ниже гигантского водопада Рьюкан-Фосс, в гранитном здании электростанции, примостившейся у крутого склона, работали гидрогенераторы постоянного тока общей мощностью 120 тысяч киловатт. Электроэнергия на этой станции обходилась очень дешево, и львиная доля ее направлялась прямо в здание электролизного производства, расположенное на том же выступе скалы, что и сама электростанция.
Как уже говорилось, обычный процесс электролиза очень неэкономичен, так как значительная часть дейтерия при этом пропадает впустую, уходит вместе с водородом. Поэтому Норвежская гидроэлектрическая компания в 1934 году усовершенствовала последние три из девяти ступеней электролиза. Усовершенствование заключалось в установке на последних трех ступенях устройств для сжигания в кислороде обогащенного дейтерием водорода, выделяющегося при электролизе в этих трех ступенях. При сжигании получалась обогащенная вода, и ее вновь направляли на электролиз, но в более ранние ступени, где концентрация тяжелой воды была примерно той же самой. Обычный водород, получаемый в первых шести ступенях, поступал на завод синтетического аммиака. Этот завод являлся первым норвежским предприятием по изготовлению искусственных удобрений.
Однако концентрация тяжелой воды на девяти ступенях электролиза повышалась далеко не достаточно, всего лишь до 13%. Для получения почти чистой тяжелой воды обогащенная вода направлялась на завод высокой концентрации, спроектированный профессором Лейфом Тронстадом и доктором Йомаром Вруном. Здесь концентрация тяжелой воды электролитическим способом повышалась до 99,5%.
Завод в Веморке вошел в строй в 1934 году, а к 1938 году его полная выработка исчислялась лишь 40 килограммами. Но к концу 1939 года только месячное производство уже достигло 10 килограммов. Если учесть, что в самой Германии существовал один жалкий заводишко электролитического водорода мощностью 8000 киловатт, легко представить себе, насколько немцы были заинтересованы заводом в Веморке. Правда, им следовало еще заручиться согласием самих норвежцев (Норвегия еще оставалась свободной), и в этом-то заключалась главная трудность.