Uranprojekt Third Reich : 발전소 및 핵융합 장치
하 이거 로크의 하이젠 베르크 원자로. 이제 박물관이야
이야기 제 XNUMX 제국의 우라늄 프로젝트는 일반적으로 제시된 바와 같이 찢어진 페이지가있는 책을 개인적으로 상기시킵니다. 그것은 모두 지속적인 실패와 실패의 역사, 모호한 목표를 가진 프로그램 및 귀중한 자원 낭비입니다. 실제로, 독일의 원자 프로그램에 관한 어떤 이야기가 있는데, 이것은 비논리적이고, 상당한 불일치가 있지만 심하게 부과됩니다.
그러나 독일 군사 기술 개발의 역사에 관한 비교적 최근의 연구를 포함하여 출판물에서 찾을 수있는 일부 정보를 통해 우리는 완전히 다른 방식으로 독일 우라늄 프로젝트를 볼 수 있습니다. 나치는 주로 소형 에너지 원자로와 열핵에 관심이 있었다 оружие.
파워 리액터
천 페이지 이상을 포함하고 풍부한 보관 자료를 기반으로 한 Guenther Nagel의 Wissenschaft für den Krieg의 광범위한 독일 품질의 작품은 제 XNUMX 제국의 물리학 자들이 원자 에너지의 사용을 상상 한 방법에 대한 매우 흥미로운 정보를 제공합니다. 이 책은 주로 핵 물리학에 관한 Land Arms Department의 연구 부서의 비밀 연구를 다루고 있습니다.
1937 년 이래로 커트 딕너 (Kurt Dibner)는 방사선을 사용하여 폭발물 폭발을 시작하는 분야에서 연구를 수행했습니다. 1939 년 1939 월에 최초의 우라늄 인공 핵분열이 수행되기 전에도 독일군은 핵 물리를 군사 문제에 적용하려고 시도했다. 국방부는 독일 우라늄 프로젝트를 시작한 우라늄 핵분열 반응에 즉시 관심을 가지게되었으며, 우선 과학자들이 원자력 에너지 사용 범위를 결정하는 임무를 설정했다. 이것은 임페리얼 리서치 위원장과 포병 장군 인 국군 국장 칼 베커 (Karl Becker)가 제공 한 것입니다. XNUMX 년 XNUMX 월 원자 에너지 사용에 대한 보고서를 작성하고 핵분열 성 원자핵의 거대한 에너지 잠재력에 주목하고 심지어 원자로 인“우라늄 기계”의 스케치를 이끌어 낸 이론 물리학 자 지그프리드 플라 게 (Siegfried Flygge)가이 지시를 수행했다.
"우라늄 기계"의 건설은 제 XNUMX 제국 우라늄 프로젝트의 기초를 형성했다. 우라늄 엔진은 생산 원자로가 아닌 에너지 원자로의 프로토 타입이었습니다. 일반적으로이 상황은 주로 독일인이 만든 독일 핵 프로그램에 대한 이야기의 틀 안에서 무시되거나 크게 과소 평가됩니다. 한편, 독일의 에너지 문제는 급격한 석유 부족, 석탄에서 자동차 연료를 생산할 필요성, 석탄의 추출, 운송 및 사용에 큰 어려움이 있다는 점에서 중요한 문제였습니다. 따라서, 새로운 에너지 원에 대한 아이디어를 처음으로 엿볼 수있게되었습니다. Gunter Nagel은 "우라늄 기계"를 산업 및 군대의 고정 에너지 원으로 사용하여 대형 군함과 잠수함에 설치해야한다고 기록했습니다. 후자는 대서양의 서사시 전투에서 볼 수 있듯이 매우 중요했습니다. 보트 리액터는 보트를 다이빙에서 진정한 잠수함으로 바꾸어 적의 잠수함에 덜 취약하게 만들었습니다. 핵 보트는 배터리를 충전하기 위해 부유 할 필요가 없었으며, 작동 반경은 연료 공급에 의해 제한되지 않았다. 원자로가 달린 보트 하나라도 매우 가치가 있습니다.
그러나 원자로에 대한 독일 디자이너들의 관심은 이것에 국한되지 않았다. 그들이 원자로를 설치하려고 생각한 기계 목록에는 예를 들어 탱크. 1942 년 1000 월, Hitler와 Reich Arms Albert Speer 장관은 약 XNUMX 톤의 "대형 전투 차량"프로젝트에 대해 논의했습니다. 분명히, 원자로는 이러한 종류의 탱크를 위해 특별히 고안된 것입니다.
또한 로켓은 원자로에 관심을 갖게되었습니다. 1941 년 XNUMX 월, Peenemünde의 한 연구 센터는 로켓 엔진으로 "우라늄 기계"를 사용할 가능성을 요청했습니다. Karl Friedrich von Weizsäcker 박사는 이것이 가능했지만 기술적 인 어려움에 직면했다고 대답했다. 제트 추력은 원자핵의 붕괴 생성물을 사용하거나 반응기의 열에 의해 가열 된 물질을 사용하여 생성 될 수있다.
따라서 원자력 발전소에 대한 수요는 연구 기관, 그룹 및 조직이이 방향으로 작업을 시작하기에 충분히 중요했습니다. 1940 년 초 이미 XNUMX 개의 프로젝트가 원자로 건설을 시작했습니다. 라이프 치히의 카이저 빌헬름 연구소의 베르너 하이젠 베르크, 베를린 근처의 국군 부의 커트 딥너, 함부르크 대학교의 폴 하 트렉. 이 프로젝트들은 이용 가능한 우라늄 이산화물과 중수의 매장량을 스스로 나누어야했다.
가용 한 데이터를 바탕으로 Heisenberg는 1942 년 750 월 말에 원자로의 첫 번째 데모 모델을 조립하고 시작했습니다. 140kg의 중수와 함께 23kg의 우라늄 금속 분말을 1942 개의 단단히 조여진 알루미늄 반구, 즉 물 용기에 넣은 알루미늄 볼 안에 넣었다. 처음에는 실험이 잘 진행되었으며 과도한 중성자가 발견되었습니다. 그러나 1944 년 1,25 월 1,5 일, 공이 과열되기 시작했고 탱크의 물이 끓기 시작했습니다. 공을 열려는 시도는 실패했고 결국 공이 폭발하여 방에 우라늄 가루가 흩어져 즉시 불을 붙였습니다. 화재는 큰 어려움을 겪었습니다. 1945 년 말, 하이젠 베르크는 베를린에 더 큰 원자로 (XNUMX 톤의 우라늄과 XNUMX 톤의 중수)를 건설했으며, XNUMX 년 XNUMX 월 -XNUMX 월에 헤이거 로크 (Heigerloch) 지하실에 비슷한 원자로를 건설했습니다. Heisenberg는 괜찮은 중성자 수율을 얻었지만 통제 된 연쇄 반응을 얻지 못했습니다.
Dibner는 이산화 우라늄과 금속 우라늄을 실험하여 1942 년부터 1944 년 말까지 Gottow (베를린 남쪽 Kummersdorf 서쪽)에 25 개의 원자로를 건설했습니다. 첫 번째 Gottow-I 반응기는 중재자로서 6800 입방 미터에 4 톤의 우라늄 산화물과 1943 톤의 파라핀을 함유했다. 232 년 G-II는 이미 금속성 우라늄 (우라늄 189kg과 XNUMX 리터의 중수에있었습니다. 우라늄은 두 개의 구체를 형성했으며, 그 안에 중수를 넣었고 장치 전체를 경수 용기에 넣었습니다).
실험적인 디 브너 반응기의 계획
나중에 지어진 G-III는 소형 코어 크기 (250 x 230cm)와 큰 중성자 수율로 구별되었으며, 1944 년 초 수정에는 564 개의 우라늄과 600 리터의 중수가 포함되어있었습니다. Dibner는 지속적으로 연쇄 반응에 접근하면서 반응기의 설계를 꾸준히 연구했습니다. 그러나 결국 그는 흑자로 성공했다. 1944 년 XNUMX 월 G-IV 원자로가 추락했다 : 보일러 파열, 우라늄이 부분적으로 녹아 직원들이 크게 조사되었다.
전체 Kummersdorf 교육장 및 Gottow 테스트 사이트의 콘크리트 유적 만
알려진 데이터에서, 독일 물리학 자들은 금속 우라늄과 무거운 물의 활성 영역이 주변의 경수를 가열 할 수있는 가압식 물 반응기를 만들려고 시도한 다음 증기 발생기 나 터빈에 직접 공급할 수 있음을 분명히 알 수 있습니다.
그들은 즉시 선박과 잠수함에 설치하기에 적합한 소형 원자로를 만들려고했기 때문에 금속 우라늄과 중수를 선택했습니다. 그들은 분명히 흑연 반응기를 만들지 않았다. 그리고 Walter Bothe의 실수 나 독일이 고순도 흑연을 생산할 수 없다는 사실로 인한 것이 아닙니다. 기술적으로 생성하기가 더 간단한 흑연 반응기는 선박 발전소로 사용하기에는 너무 크고 무거웠습니다. 제 생각에 흑연 원자로를 포기하는 것은 신중한 결정이었습니다.
소형 에너지 원자로를 만들려는 시도는 우라늄 농축과 관련이있을 가능성이 높습니다. 최초의 동위 원소 분리 장치는 Klaus Clusius에 의해 1938 년에 만들어졌지만 그의“분할 튜브”는 산업 디자인에 적합하지 않았습니다. 독일에서는 여러 동위 원소 분리 방법이 개발되었습니다. 그들 중 적어도 하나는 산업 규모에 도달했습니다. 1941 년 말에 Hans Martin 박사는 동위 원소 분리를위한 최초의 원심 분리기를 시작했으며,이를 바탕으로 우라늄 농축 공장이 킬에 세워지기 시작했습니다. Nagel의 발표에서 그녀의 이야기는 다소 짧습니다. 폭탄이 터진 후 장비는 프라이 부르크로 옮겨져 산업 시설이 지하 대피소에 세워졌습니다. Nagel은 성공이 없었으며 식물은 작동하지 않았다고 기록합니다. 아마도 이것은 전적으로 사실이 아니며 그럼에도 불구하고 일정량의 농축 우라늄이 얻어 졌을 것입니다.
원자력 연료로서 농축 우라늄은 독일 물리학 자들이 연쇄 반응을 달성하고 소형의 강력한 경수 원자로를 설계하는 문제를 해결할 수있게 해주었다. 독일에서는 여전히 무거운 물이 너무 비쌌습니다. 1943 년에서 1944 년까지 노르웨이의 중수 공장이 파괴 된 후, Leunawerke 공장에서 설치 작업이 이루어졌지만 100 톤의 중수를 받기 위해서는 필요한 전기를 생산하기 위해 XNUMX 억 톤의 석탄이 필요했습니다. 따라서, 중수 반응기는 제한된 규모로 사용될 수있다. 그러나 독일인들은 분명히 원자로에서 샘플을위한 농축 우라늄을 개발하지 못했다.
열 핵무기 제작 시도
왜 독일인들이 핵무기를 생산하고 사용하지 않았는가에 대한 문제는 여전히 논쟁의 여지가 있지만,이 논쟁은이 질문에 대한 답변보다 독일 우라늄 프로젝트의 실패에 대한 이야기의 영향을 강화 시켰다고 생각합니다.
가용 한 자료에 따르면, 나치는 우라늄 또는 플루토늄 핵 폭탄에 거의 관심이 없었으며, 특히 플루토늄 생산을위한 생산 반응기를 만들려고 시도하지 않았다. 그런데 왜?
첫째, 독일의 군사 교리는 핵무기를위한 여지를 많이 남기지 않았다. 독일군은 파괴하려고하지 않고 영토, 도시, 군사 및 산업 시설을 점령하려고했다. 둘째, 1941 년 하반기와 1942 년에 원자력 프로젝트가 활발히 이행되는 단계에 이르렀을 때 독일인들은 곧 소련에서 전쟁을 이기고 대륙에 대한 지배권을 확보 할 것이라고 믿었다. 현재 전쟁이 끝난 후 시행되어야 할 수많은 프로젝트가 만들어졌습니다. 그러한 감정으로, 그들은 핵폭탄을 필요로하지 않았으며, 오히려 그것이 필요하다고 생각하지 않았다. 그러나 미래의 해양 전투에는 보트 또는 선박 원자로가 필요했습니다. 셋째, 전쟁이 독일의 패배를 향해 기울기 시작하고 핵무기가 필요할 때 독일은 특별한 길을 택했습니다.
국방부 연구 부장 인 에리히 슈만 (Erich Schumann)은 열핵 반응에 리튬과 같은 가벼운 원소를 사용하고 핵을 사용하지 않고 불을 붙일 수 있다는 아이디어를 제시했다. 1943 년 1945 월, 슈만은이 방향으로 활발한 연구를 시작했으며, 그에 종속 된 물리학 자들은 대포 형 장치에서 열핵 폭발의 조건을 만들려고 노력했다. Nagel에 따르면 결과는 인상적이지만 열핵 반응을 시작하기에는 불충분합니다. 원하는 결과를 얻기 위해 불완전 요법도 논의되었습니다. 이 방향으로의 작업은 XNUMX 년 초에 중단되었습니다.
다소 이상한 해결책처럼 보일지 모르지만 그는 특정한 논리를 가지고있었습니다. 기술적으로 그들은 독일에서 우라늄을 무기 급 품질로 강화할 수있었습니다. 그러나, 우라늄 폭탄은 원자 폭탄을 위해 60kg의 고농축 우라늄을 생산하기 위해 너무 많은 우라늄을 필요로했으며, 10,6에서 13,1 톤의 천연 우라늄이 필요했습니다.
한편, 우라늄은 원자로보다 우선 순위가 높고 중요한 원자로 실험에 의해 적극적으로 흡수되었다. 또한, 독일의 금속 우라늄은 갑옷 관통 포탄의 코어에서 텅스텐의 대체물로 사용되었습니다. 히틀러와 팔레스타인 앨버트 스피어 총회 회의록에 발표 된 몇 분 동안, 1943 년 1944 월 초 히틀러는 핵심 생산을위한 우라늄 처리량을 즉시 증가 시키라고 지시했다. 동시에 텅스텐을 금속 우라늄으로 대체 할 수있는 가능성에 대한 연구가 1942 년 5600 월에 끝났습니다. 같은 프로토콜에서 XNUMX 년에 독일에는 XNUMXkg의 우라늄이 있었다는 언급이 있습니다. 분명히 이것은 금속 우라늄 또는 금속의 관점에서 나타납니다. 그래서 그것이 있든 없든 불분명했습니다. 그러나 적어도 부분적으로 갑옷 관통 포탄이 우라늄 코어로 생산된다면, 그러한 생산은 톤과 톤의 금속 우라늄을 소비해야했습니다.
이 응용은 또한 원자로 실험을 전개하기 전에 전쟁이 시작될 때 Degussa AG가 우라늄 생산을 시작했다는 흥미로운 사실에 의해 지적되고있다. 산화 우라늄은 Oranienbaum에있는 공장에서 생산되었으며 (전쟁이 끝날 때 폭탄이 터졌으며 현재는 방사능 오염 지역 임), 프랑크푸르트 우라늄 공장에서 금속 우라늄이 생산되었습니다. 이 회사는 총 14 톤의 우라늄 금속을 분말, 플레이트 및 큐브로 생산했습니다. 그들이 실험용 원자로에서 사용 된 것보다 훨씬 더 많이 방출한다면, 금속 우라늄도 다른 군사용으로 사용되었다는 것을 암시한다.
이러한 상황에 비추어, 열핵 반응의 비핵 점화를 달성하려는 Schumann의 열망은 상당히 이해할 만합니다. 첫째, 이용 가능한 우라늄은 우라늄 폭탄으로는 충분하지 않습니다. 둘째, 우라늄은 다른 군사적 필요를 위해 원자로에도 필요했다.
왜 독일인들은 우라늄 프로젝트에 실패 했습니까? 원자 핵분열을 거의 달성하지 못했기 때문에 이동 발전소로 적합한 소형 에너지 원자로를 만드는 매우 야심 찬 목표를 설정했습니다. 이러한 짧은 시간과 군사 조건에서이 작업은 기술적으로 실현하기가 거의 불가능했습니다.
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