A história do projeto de urânio do Terceiro Reich, como costuma ser apresentada, me lembra muito pessoalmente um livro com páginas rasgadas. Tudo isso aparece como uma história de falhas e fracassos contínuos, um programa com objetivos pouco claros e um desperdício de recursos valiosos. Na verdade, construiu-se uma espécie de narrativa sobre o programa atômico alemão, que é ilógica, na qual existem incoerências significativas, mas que está sendo fortemente imposta.
No entanto, algumas informações que conseguimos encontrar em publicações, incluindo estudos comparativamente recentes sobre a história do desenvolvimento técnico-militar alemão, nos permitem olhar para o projeto de urânio alemão de uma maneira completamente diferente. Os nazistas estavam interessados principalmente em um reator compacto e armas termonucleares.
Reator de energia
O trabalho extenso e de som alemão de Günther Nagel "Wissenschaft für den Krieg", mais de mil páginas baseadas em rico material de arquivo, fornece informações muito interessantes sobre como os físicos do Terceiro Reich imaginaram o uso da energia atômica. O livro trata principalmente do trabalho secreto do departamento de pesquisa do Departamento de Armamentos Terrestres, no qual também foram desenvolvidos trabalhos sobre física nuclear.
Desde 1937, neste departamento, Kurt Diebner conduziu pesquisas na área de iniciação da detonação de explosivos por meio de radiação. Mesmo antes de a primeira fissão artificial do urânio ser realizada em janeiro de 1939, os alemães tentaram aplicar a física nuclear aos assuntos militares. O Departamento de Armamentos Terrestres imediatamente se interessou pela reação de fissão do urânio, que deu início ao projeto alemão do urânio e, em primeiro lugar, deu aos cientistas a tarefa de determinar as áreas de aplicação da energia atômica. A ordem foi dada por Karl Becker, chefe do Departamento de Armamentos Terrestres, Presidente do Conselho Imperial de Pesquisa e General de Artilharia. A instrução foi cumprida pelo físico teórico Siegfried Flyugge, que em julho de 1939 fez um relatório sobre o uso da energia atômica, chamou a atenção para o enorme potencial energético do núcleo atômico fissionável e até mesmo traçou o esboço de uma "máquina de urânio", que é, um reator.
A construção da "máquina de urânio" formou a base do projeto de urânio do Terceiro Reich. A Máquina de Urânio era um protótipo de um reator de energia, não um reator de produção. Normalmente, essa circunstância é ignorada no quadro da narrativa sobre o programa nuclear alemão, criado principalmente pelos americanos, ou é grosseiramente subestimada. Enquanto isso, a questão da energia para a Alemanha era a questão mais importante devido à escassez aguda de petróleo, à necessidade de produzir combustível para motores a partir do carvão e às dificuldades significativas na extração, transporte e uso do carvão. Portanto, o primeiro vislumbre da ideia de uma nova fonte de energia os inspirou muito. Gunther Nagel escreve que deveria usar a "máquina de urânio" como fonte estacionária de energia na indústria e no exército, para instalá-la em grandes navios de guerra e submarinos. Este último, como pode ser visto na epopéia da Batalha do Atlântico, foi de grande importância. O reator submarino transformou o barco de um mergulho em um verdadeiramente subaquático, e o tornou muito menos vulnerável às forças anti-submarinas dos oponentes. O barco nuclear não precisou emergir para carregar as baterias e seu alcance de operação não foi limitado pelo suprimento de combustível. Mesmo um único barco com reator nuclear seria muito valioso.
Mas o interesse dos projetistas alemães no reator nuclear não se limitou a isso. A lista de máquinas nas quais pensaram em instalar o reator incluía, por exemplo, tanques. Em junho de 1942, Hitler e o ministro dos Armamentos do Reich, Albert Speer, discutiram um projeto para um "grande veículo de combate" pesando cerca de 1.000 toneladas. Aparentemente, o reator foi projetado especificamente para esse tipo de tanque.
Além disso, os cientistas de foguetes ficaram interessados no reator nuclear. Em agosto de 1941, o Centro de Pesquisas Peenemünde solicitou a possibilidade de usar a "máquina de urânio" como motor de foguete. O Dr. Karl Friedrich von Weizsacker respondeu que é possível, mas enfrenta dificuldades técnicas. O impulso reativo pode ser criado usando os produtos da decomposição de um núcleo atômico ou usando alguma substância aquecida pelo calor de um reator.
Portanto, a demanda por um reator nuclear de energia foi significativa o suficiente para que institutos, grupos e organizações de pesquisa iniciassem trabalhos nessa direção. Já no início de 1940, três projetos começaram a construir um reator nuclear: Werner Heisenberg no Instituto Kaiser Wilhelm em Leipzig, Kurt Diebner no Departamento de Armamentos Terrestres perto de Berlim e Paul Harteck na Universidade de Hamburgo. Esses projetos tiveram que dividir os suprimentos disponíveis de dióxido de urânio e água pesada entre eles.
A julgar pelos dados disponíveis, Heisenberg foi capaz de montar e lançar o primeiro reator de demonstração no final de maio de 1942. 750 kg de pó de urânio metálico juntamente com 140 kg de água pesada foram colocados dentro de dois hemisférios de alumínio firmemente aparafusados, ou seja, dentro de uma bola de alumínio, que foi colocada em um recipiente com água. A experiência correu bem no início, notou-se um excesso de nêutrons. Mas em 23 de junho de 1942, a bola começou a superaquecer, a água no recipiente começou a ferver. A tentativa de abrir o balão não teve sucesso, e no final o balão explodiu, espalhando pó de urânio na sala, que imediatamente pegou fogo. O fogo foi apagado com grande dificuldade. No final de 1944, Heisenberg construiu um reator ainda maior em Berlim (1,25 toneladas de urânio e 1,5 toneladas de água pesada), e em janeiro-fevereiro de 1945 construiu um reator semelhante no porão de Haigerloch. Heisenberg conseguiu obter um rendimento decente de nêutrons, mas não conseguiu uma reação em cadeia controlada.
Diebner fez experiências com dióxido de urânio e urânio metálico, construindo quatro reatores em sucessão de 1942 ao final de 1944 em Gottow (a oeste do local de teste de Kummersdorf, ao sul de Berlim). O primeiro reator, Gottow-I, continha 25 toneladas de óxido de urânio em 6.800 cubos e 4 toneladas de parafina como moderador. O G-II em 1943 já estava sobre o urânio metálico (232 kg de urânio e 189 litros de água pesada; o urânio formava duas esferas, dentro das quais era colocada água pesada, e todo o dispositivo era colocado em um recipiente com água leve).
O G-III, construído posteriormente, se distinguia por um tamanho de núcleo compacto (250 x 230 cm) e um alto rendimento de nêutrons; sua modificação no início de 1944 continha 564 urânio e 600 litros de água pesada. Diebner elaborou consistentemente o projeto do reator, aproximando-se gradualmente de uma reação em cadeia. Finalmente, ele conseguiu, embora com uma superabundância. O reator G-IV em novembro de 1944 sofreu uma catástrofe: uma caldeira explodiu, o urânio parcialmente derreteu e os funcionários foram altamente irradiados.
A partir dos dados conhecidos, torna-se bastante óbvio que os físicos alemães tentaram criar um reator de energia moderado por água pressurizada em que uma zona ativa de urânio metálico e água pesada aqueceria a água leve ao seu redor, e então poderia ser alimentada a um vapor gerador ou diretamente a uma turbina.
Eles imediatamente tentaram criar um reator compacto adequado para instalação em navios e submarinos, por isso escolheram o urânio metálico e a água pesada. Aparentemente, eles não construíram um reator de grafite. E nem um pouco por causa do erro de Walter Bothe ou porque a Alemanha não podia produzir grafite de alta pureza. Provavelmente, o reator de grafite, que teria sido tecnicamente mais fácil de criar, acabou sendo muito grande e pesado para ser usado como usina de energia de um navio. Na minha opinião, abandonar o reator de grafite foi uma decisão deliberada.
As atividades de enriquecimento de urânio também foram provavelmente associadas às tentativas de criar um reator compacto de energia. O primeiro dispositivo de separação de isótopos foi criado em 1938 por Klaus Klusius, mas seu "tubo divisor" não era adequado como desenho industrial. Vários métodos de separação de isótopos foram desenvolvidos na Alemanha. Pelo menos um deles atingiu escala industrial. No final de 1941, o Dr. Hans Martin lançou o primeiro protótipo de uma centrífuga de separação de isótopos e, com base nisso, uma planta de enriquecimento de urânio começou a ser construída em Kiel. Sua história, conforme apresentada por Nagel, é bastante curta. Foi bombardeado, depois o equipamento foi transferido para Friburgo, onde foi construída uma planta industrial num abrigo subterrâneo. Nagel escreve que não houve sucesso e a fábrica não funcionou. Provavelmente, isso não é inteiramente verdade, e é provável que parte do urânio enriquecido tenha sido produzido.
O urânio enriquecido como combustível nuclear permitiu aos físicos alemães resolverem os problemas de obter uma reação em cadeia e projetar um reator de água leve compacto e poderoso. A água pesada ainda era muito cara para a Alemanha. Em 1943-1944, após a destruição de uma usina de produção de água pesada na Noruega, funcionava uma usina na usina de Leunawerke, mas a obtenção de uma tonelada de água pesada exigia o consumo de 100 mil toneladas de carvão para gerar a eletricidade necessária. O reator de água pesada poderia, portanto, ser usado em uma escala limitada. No entanto, os alemães aparentemente não conseguiram produzir urânio enriquecido para amostras no reator.
Tentativas de criar armas termonucleares
A questão de por que os alemães não criaram e usaram armas nucleares ainda é muito debatida, mas, em minha opinião, esses debates reforçaram a influência da narrativa sobre os fracassos do projeto alemão de urânio mais do que responderam a essa questão.
A julgar pelos dados disponíveis, os nazistas estavam muito pouco interessados em uma bomba nuclear de urânio ou plutônio e, em particular, não fizeram nenhuma tentativa de criar um reator de produção para a produção de plutônio. Mas por que?
Primeiro, a doutrina militar alemã deixava pouco espaço para armas nucleares. Os alemães procuraram não destruir, mas apreender territórios, cidades, instalações militares e industriais. Em segundo lugar, na segunda metade de 1941 e em 1942, quando os projetos atômicos entraram em fase de implementação ativa, os alemães acreditavam que logo ganhariam a guerra na URSS e garantiriam o domínio do continente. Nesta época, até mesmo numerosos projetos foram criados que deveriam ser implementados após o fim da guerra. Com tais sentimentos, eles não precisavam de uma bomba nuclear, ou, mais precisamente, não achavam necessária; mas um barco ou reator de navio era necessário para futuras batalhas no oceano. Terceiro, quando a guerra começou a tender para a derrota da Alemanha e as armas nucleares tornaram-se necessárias, a Alemanha escolheu um caminho especial.
Erich Schumann, chefe do departamento de pesquisa do Departamento de Armamentos Terrestres, sugeriu que é possível tentar usar elementos leves, como o lítio, para uma reação termonuclear, e acendê-lo sem usar carga nuclear. Em outubro de 1943, Schumann lançou pesquisas ativas nessa direção, e os físicos subordinados a ele tentaram criar condições para uma explosão termonuclear em um dispositivo do tipo canhão, no qual duas cargas moldadas foram disparadas uma contra a outra no cano, colidindo, criando alta temperatura e pressão. Segundo Nagel, os resultados foram impressionantes, mas não o suficiente para iniciar uma reação termonuclear. Um esquema de implosão também foi discutido para alcançar os resultados desejados. O trabalho nessa direção foi interrompido no início de 1945.
Pode parecer uma solução um tanto estranha, mas tinha uma certa lógica. A Alemanha poderia tecnicamente enriquecer urânio com qualidade para armas. No entanto, uma bomba de urânio exigia muito urânio - para obter 60 kg de urânio altamente enriquecido para uma bomba atômica, eram necessárias 10,6 a 13,1 toneladas de urânio natural.
Enquanto isso, o urânio era absorvido ativamente por experimentos com reatores, considerados prioritários e mais importantes do que as armas nucleares. Além disso, aparentemente, o urânio metálico na Alemanha foi usado como substituto do tungstênio nos núcleos das conchas perfurantes. Nas atas publicadas das reuniões entre Hitler e o Ministro dos Armamentos e Munições do Reich, Albert Speer, há uma indicação de que no início de agosto de 1943 Hitler ordenou a intensificação imediata do processamento de urânio para a produção de núcleos. Paralelamente, foram realizados estudos sobre a possibilidade de substituição do tungstênio pelo urânio metálico, encerrada em março de 1944. No mesmo protocolo, há uma menção de que em 1942 havia 5600 kg de urânio na Alemanha, obviamente isso significa urânio metálico ou em termos de metal. Se isso era verdade ou não, não ficou claro. Mas se, pelo menos, conchas perfurantes parcialmente blindadas foram produzidas com núcleos de urânio, então essa produção também consumiu toneladas e toneladas de metal de urânio.
Esta aplicação também é indicada pelo curioso fato de a produção de urânio ter sido lançada pela Degussa AG no início da guerra, antes da implantação de experimentos com reatores. O óxido de urânio foi produzido em uma fábrica em Oranienbaum (foi bombardeado no final da guerra e agora é uma zona de contaminação radioativa) e o urânio metálico foi produzido em uma fábrica em Frankfurt am Main. No total, a empresa produziu 14 toneladas de urânio metálico em pó, placas e cubos. Se foi lançado muito mais do que foi usado em reatores experimentais, o que nos permite dizer que o urânio metálico também teve outras aplicações militares.
Portanto, à luz dessas circunstâncias, o desejo de Schumann de obter uma ignição não nuclear de uma reação termonuclear é perfeitamente compreensível. Primeiro, o urânio disponível não seria suficiente para uma bomba de urânio. Em segundo lugar, os reatores também precisavam de urânio para outras necessidades militares.
Por que os alemães não conseguiram ter um projeto de urânio? Porque, tendo mal alcançado a fissão do átomo, eles se propuseram a meta extremamente ambiciosa de criar um reator de potência compacto adequado como uma usina móvel. Em tão pouco tempo e sob condições militares, essa tarefa dificilmente seria tecnicamente solucionável para eles.
