آیا آلمان نازی در سال ۱۹۴۵ واقعاً به ساخت رآکتور هسته‌ای نزدیک شده بود؟
بررسی تازه مکعب‌های اورانیوم باقی‌مانده از برنامه هسته‌ای آلمان نازی نشان می‌دهد که این کشور در سال ۱۹۴۵ برخلاف برخی روایت‌های تاریخی، فاصله زیادی با راه‌اندازی یک رآکتور هسته‌ای پایدار داشت. پست آیا آلمان نازی در سال ۱۹۴۵ واقعاً به ساخت رآکتور هسته‌ای نزدیک شده بود؟ اولین بار در تجارت نیوز ظاهر شد.
به گزارش تجارت نیوز ، وقتی نیروهای آمریکایی در سال ۱۹۴۵ به آخرین رآکتور آزمایشی هسته‌ای آلمان ن از ی، موسوم به B8، دست یافتند، با دستگاهی روبه‌رو شدند که هرگز نتوانسته بود یک واکنش زنجیره‌ای پایدار هسته‌ای ایجاد کند. رآکتور برچیده شد، اما یک پرسش مهم همچنان باقی ماند: آیا دانشمندان آلمانی واقعاً در آستانه موفقیت بودند یا فاصله آنها با ساخت یک رآکتور عملیاتی بسیار بیشتر از آن چیزی بود که بعدها تصور شد؟
ورنر هایزنبرگ، فیزیکدان برجسته آلمانی و یکی از چهره‌های اصلی برنامه هسته‌ای این کشور، سال‌ها بعد B8 را پروژه‌ای توصیف کرد که به موفقیت نزدیک شده بود. اما بررسی‌های جدید با استفاده از مکعب‌های اورانیوم باقی‌مانده از آن برنامه و همچنین اسناد، گزارش‌های فنی و مکاتبات دوران جنگ، تصویر متفاوتی ارائه می‌دهد.
نتایج این بررسی نشان می‌دهد مشکل اصلی تنها طراحی رآکتور نبود، بلکه کمبود شدید مواد اولیه مورد نیاز برای ادامه واکنش زنجیره‌ای، مانعی اساسی بر سر راه دانشمندان آلمانی ایجاد کرده بود.
رآکتور B8 چگونه قرار بود کار کند؟
B8بر پایه استفاده از دو ماده اصلی طراحی شده بود: اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت و آب سنگین به عنوان ماده تعدیل‌کننده نوترون‌ها.
در فرآیند شکافت هسته‌ای، هنگامی که یک هسته اورانیوم شکافته می‌شود، تعدادی نوترون آزاد می‌شوند. این نوترون‌ها می‌توانند به هسته‌های دیگر اورانیوم برخورد کرده و باعث شکافت آنها شوند. اگر تعداد کافی از این نوترون‌ها بتوانند شکافت‌های جدیدی ایجاد کنند، واکنش زنجیره‌ای ادامه پیدا می‌کند و رآکتور به وضعیت «بحرانی» می‌رسد.
اما نوترون‌هایی که در فرآیند شکافت آزاد می‌شوند، سرعت بسیار بالایی دارند. در طراحی رآکتور B8، برای افزایش احتمال ایجاد شکافت‌های بعدی، لازم بود این نوترون‌ها تا حد مشخصی کند شوند. ماده‌ای که این کار را انجام می‌دهد «تعدیل‌کننده» یا «کندکننده نوترون» نام دارد.
دانشمندان آلمانی برای این منظور آب سنگین را انتخاب کرده بودند. آب سنگین حاوی دوتریوم، ایزوتوپ سنگین‌تر هیدروژن، است و می‌تواند بدون جذب تعداد زیادی از نوترون‌ها، سرعت آنها را کاهش دهد. به همین دلیل، برای چنین طراحی‌ای فقط داشتن مقدار کافی اورانیوم کافی نبود؛ آب سنگین نیز باید به میزان مناسب در اختیار پروژه قرار می‌گرفت.
مشکل اصلی؛ کمبود اورانیوم و آب سنگین
بررسی تیمی به سرپرستی تیموتی کوث، با تکیه بر دو مکعب اورانیوم طبیعی باقی‌مانده از برنامه هسته‌ای آلمان و مقایسه آنها با اسناد تاریخی و فنی، به نتیجه مهمی رسید.
بازسازی انجام‌شده نشان می‌دهد که برای رساندن B8 به وضعیت بحرانی، آلمانی‌ها به حدود دو برابر مقدار اورانیومی که در توده رآکتور وجود داشت نیاز داشتند. به بیان دیگر، حتی اگر طراحی موجود بدون تغییر اساسی ادامه پیدا می‌کرد، سوخت موجود برای آغاز یک واکنش زنجیره‌ای پایدار کافی نبود. اما مشکل بزرگ‌تر مربوط به آب سنگین بود.
مقدار آب سنگین مورد نیاز برای رساندن رآکتور به وضعیت بحرانی، تقریباً دو برابر کل آب سنگینی بود که تأسیسات نروژی نورسک هیدرو در طول جنگ جهانی دوم تولید کرده بود. این مسئله اهمیت زیادی داشت، زیرا آلمان برای تأمین آب سنگین خود به تأسیسات ومورک در نروژ وابسته بود.
این تأسیسات به یکی از نقاط مهم در جنگ بر سر برنامه هسته‌ای آلمان تبدیل شده بود و عملیات خرابکارانه و حملات متفقین بارها تولید و انتقال آب سنگین را با مشکل مواجه کرد. بنابراین، برنامه هسته‌ای آلمان نه‌تنها با محدودیت علمی و فنی، بلکه با یک مشکل جدی در زمینه تأمین مواد اولیه نیز روبه‌رو بود.
چرا گرافیت نتوانست مشکل آلمان را حل کند؟
ممکن است این پرسش مطرح شود که چرا دانشمندان آلمانی برای حل مشکل کمبود آب سنگین از گرافیت استفاده نکردند.
گرافیت نیز می‌تواند در برخی طراحی‌های رآکتور به عنوان تعدیل‌کننده نوترون مورد استفاده قرار گیرد و در پروژه‌های هسته‌ای دیگر بعدها نقش مهمی پیدا کرد. اما گرافیت در صورتی می‌تواند عملکرد مناسبی داشته باشد که خلوص آن به اندازه کافی بالا باشد.
بررسی‌های انجام‌شده نشان می‌دهد گرافیت در دسترس آلمان در آن زمان برای استفاده مؤثر در چنین طراحی‌ای مناسب نبود. بنابراین جایگزین کردن آب سنگین با منابع گرافیتی موجود، راه‌حل عملی و سریعی برای عبور از مشکل B8 محسوب نمی‌شد.
آیا آلمان نازی واقعاً در آستانه ساخت رآکتور هسته‌ای بود؟
همین موضوع باعث می‌شود ارزیابی فاصله آلمان نازی با یک رآکتور هسته‌ای عملیاتی تغییر کند.
روایت‌هایی که پس از جنگ بر اساس اظهارات هایزنبرگ شکل گرفتند، گاهی این تصور را ایجاد کردند که B8 تنها اندکی با رسیدن به وضعیت بحرانی فاصله داشت و شاید چند اصلاح فنی می‌توانست آن را به یک رآکتور فعال تبدیل کند.
اما یافته‌های جدید تصویر متفاوتی ارائه می‌کنند. مشکل B8 صرفاً یک نقص کوچک در طراحی یا نیاز به انجام چند تنظیم فنی نبود. رآکتور برای رسیدن به وضعیت بحرانی به مقدار قابل توجهی مواد بیشتر نیاز داشت؛ از جمله تقریباً دو برابر اورانیوم موجود و مقدار آب سنگینی که به‌تنهایی حدود دو برابر کل تولید نورسک هیدرو در دوران جنگ برآورد شده است.
به همین دلیل، افزایش ظرفیت رآکتور تنها با تغییرات جزئی در ساختار موجود امکان‌پذیر نبود و تأمین منابع جدید و بسیار محدود، یک چالش اساسی محسوب می‌شد.
رآکتور هسته‌ای با بمب اتم چه تفاوتی داشت؟
البته باید میان ساخت یک رآکتور هسته‌ای و ساخت بمب اتم تفاوت قائل شد. حتی اگر آلمان نازی موفق می‌شد B8 را به یک رآکتور فعال تبدیل کند، این اتفاق به معنای در اختیار داشتن یک سلاح هسته‌ای نبود.
رآکتورها می‌توانستند یکی از مسیرهای احتمالی برای تولید مواد شکافت‌پذیر مورد نیاز برای ساخت سلاح هسته‌ای باشند. همین ارتباط بود که پیشرفت برنامه هسته‌ای آلمان را برای متفقین و به‌ویژه پروژه منهتن اهمیت می‌داد.
با این حال، فاصله میان یک رآکتور آزمایشی و ساخت یک بمب هسته‌ای بسیار قابل توجه بود و نمی‌توان موفقیت احتمالی B8 را به معنای موفقیت در ساخت سلاح هسته‌ای دانست.
بررسی مکعب‌های اورانیوم باقی‌مانده و اسناد برنامه هسته‌ای آلمان نازی نشان می‌دهد که B8 احتمالاً بسیار دورتر از آن چیزی بود که برخی روایت‌های پس از جنگ تصور می‌کردند.
آلمان در سال ۱۹۴۵ نه‌تنها با مشکلات فنی و جنگی روبه‌رو بود، بلکه منابع حیاتی مورد نیاز برای راه‌اندازی رآکتور را نیز در اختیار نداشت. برای رسیدن به وضعیت بحرانی، حدود دو برابر اورانیوم موجود در رآکتور و تقریباً دو برابر کل آب سنگین تولیدشده توسط نورسک هیدرو در طول جنگ مورد نیاز بود.
در نتیجه، شکست B8 را نمی‌توان صرفاً به یک نقص جزئی یا بدشانسی در مراحل پایانی پروژه نسبت داد. کمبود مواد اولیه، محدودیت تولید آب سنگین و نبود گرافیت مناسب، شکافی جدی میان آنچه دانشمندان آلمانی طراحی کرده بودند و یک رآکتور واقعاً عملیاتی ایجاد کرده بود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که برنامه هسته‌ای آلمان نازی در پایان جنگ جهانی دوم، برخلاف برخی روایت‌های تاریخی، هنوز با موانع قابل توجهی برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای پایدار مواجه بود.