Wikipedista:Perun333/Pískoviště
Výzkumný jaderný reaktor v Haigerlochu editovat
Výzkumný reaktor v Haigerloch byl německý jaderný testovací reaktor postavený na konci druhé světové války počátkem roku 1945 ve sklepení v Haigerlochu. V posledním rozsáhlém testování uranovém projektu s názvem B8 byla uskutečněna jaderná řetězová reakce bombardováním uranu neutrony v těžké vodě. Avšak nebylo dosaženo kritické řetězové reakce. Systém nebyl navržen pro provoz v kritickém stavu a termín "reaktor" není často používán správně, proto se používá omezený reaktor. Následné výpočty ukázaly, že reaktor nemohl být kritický, protože byl asi o polovinu menší.
Americké speciální jednotky Alsos objevily zařízení 23. dubna 1945 a rozebraly jej následující den. Vědci, kteří se na zařízení podíleli, byli zajati, a použité materiály byly přepraveny do USA. V současné době se nachází na místě bývalého reaktoru v Kellerově muzeu.[1]
Historie editovat
Hlavní pokusy na reaktoru editovat
Hlavním cílem německého uranového projektu ve druhé světové válce bylo technické využití jaderného štěpení, které objevil v roce 1938 Otto Hahn a Fritz Strassmann. V sérii reaktorových experimentů s názvem "rozsáhlé zkoušky" chtěli potvrdit teoretické úvahy pro získávání energie z uranu pomocí praktických zkoušek. Přírodní uran byl bombardován v těžké vodě, jako moderátor, neutrony a sledovaly se rozdíly vyplývající z tohoto množení neutronů. Výzkumníci z uranového projektu nenazývali jejich vývojový cíl jako reaktor, ale jako "uranový stroj" nebo "uranový reaktor". Pod vedením laureáta Nobelovy ceny Werner Heisenberga bylo v Kaiser Wilhelm institutu pro fyziku v Berlíně-Dahlemu sedm rozsáhlých studií od roku 1941 do roku 1944 prováděných pod jménem B1 až B7. Fyzikové zde s úspěchem studovali závislost uranové desky o různé tloušťce na reaktivitě. Ve druhém zkušebním zařízení v Lipsku probíhaly další čtyři testy L1 až L4, kde byl rozpuštěn oxid uranu v těžké vodě Heisenbergem a jeho spolupracovníky v letech 1941 a 1942 oxidu uranu. Po dvou menších nehod byla tato linie výzkumu zrušena a používal se výhradně čistý uran. Ve stejné době pracovala v experimentální stanici Gottow v Berlíně pod vedením Kurta Diebnera jiná skupina experimentů. Ve svých třech pokusech G1 až G3 byly v roce 1942 až 1943 s dobrými výsledky použity uranové kostky místo desek. Jako moderátor byl kromě těžké vody použit parafin. Heisenbergova a Diebnerova skupina musela soutěžit o vzácné materiály.
Reaktor editovat
Jakmile materiály dorazily do Haigerlochu, začala okamžitě přestavba zkušebního zařízení. Stavbu a pokusy vedl von Weizsäcker a Wirtz. Sám Heisenberg inicioval projekt Hechingen ve vedlejším městě a často jezdil na kole mezi oběma městy tam a zpět. Dalšími zúčastněnými vědci byli Bagge a Bopp a mimo jiné Horst Korsching a Erich Fisher. Vnější plášť reaktoru byl z betonové obálky, ve které je komora z hliníku o průměru 210,8 cm a výšky 216 cm. Hliníkový kotel je položen na podpůrné dřevěné trámy, které ležely na podlaze. Mezi komorou a hliníkovým kotlem byla obyčejná voda, která byla v průběhu doplňována. V hliníkovém kotli byla další nádoba, která byla z hořčíkové slitiny. Tato nádoba měla průměr a výšku 124 cm. Kotel z hořčíku byl použit v rozsáhlém experimentu B6 a kotel z hliníku byl použit v rozsáhlém testu B7. Oba dva kotle byly vyrobeny firmou Bamag-Meguin.
Mezi kotli byla 43 cm a 10 tunová grafitová vrstva, která sloužila jako neutronový reflektor a štít. Grafit jako reflektor byl poprvé použit v rozsáhlém experimentu B7. V dřívějších pokusech nebyl použit, protože absorpce neutronů byla odhadnuta Walterem Bothe v roce 1941. Kryt vnitřní nádoby se skládal ze dvou hořčíkových desek a grafitové desky, která byla mezi nimi. Na tomto krytu bylo zavěšeno pomocí 78 hliníkových drátů celkem 664 krychlí z přírodního uranu o délce hrany 5 cm a hmotností 2,4 kg. 40 drátu drželo 9 kostek a zbývajících 38 drátů 9 kostek. Uranové kostky s celkovou hmotností 1,58 tuny byly zaváženy dovnitř pomocí jeřábu přes poklop, který celou soustavu uzavíral. V takto vzniklé plošně centrované kubické mřížce uranových kostek byly uspořádání v rozích a na plošných centrech imaginárního prostoru krychle. Uranové kostky byly od sebe vzdálené 14 cm. Uran na palivové kostky byl dovážen z českého Jáchymova.
Ve středu reaktoru bylo zavedeno přes komín radium a beryllium, což byl zdroj neutronového toku. Tento komín sloužil také na doplňování těžké vody do vnitřní nádoby. Těžká voda byla uložena ve třech velkých nádrží. Ve víku vnitřního kotle byly kanály na detekci neutronů. Tudíž pomocí válcové symetrie byla prostorová distribuce neutronů měřena v celkovém uspořádání. Stavební práce na zařízení byly dokončeny počátkem března 1945.[2]
Cíle experimentu editovat
V rozsáhlém experimentu B8 měl být uran bombardován neutrony pomocí udržitelné štěpné řetězové reakce. V Haigerlocheru probíhaly základní pokusy výzkumu. Jejich účelem bylo měření charakteristik v jaderné fyzice jako např. nejvyšší účinný průřez, který je možný. Tato zjištění byla minimálně užitečná pro mírové využití jaderného štěpení, ale i pro vojenské účely. Alespoň někteří z účastníků doufali, že dosažením kritičnosti reaktoru se jim vrátí všechny investice. Bohužel nevěděli, že v prosinci 1942 Enrico Fermi a jeho kolegové z jaderného reaktoru Chicago Pile 1 ve Spojených Státech již uspěli. Systém neměl zařízení k regulaci kritického stavu a odstavení. Nebyly tam žádné regulační tyče a ani způsob, jak rychle odčerpat těžkou vodu. Pokud by byla změřená hustota neutronového toku a reakční rychlost vyšší, tak by se pokus ukončil před dosažení kritičnosti rychlým vytažením neutronového zdroje a zamezily by se dodávky těžké vody. K omezení výkonu v kritickém stavu bylo využito Dopplerova koeficientu, který by měl automaticky snížit neuronovou multiplikaci se zvyšující se teplotou. V případě, kdyby se systém vymkl kontrole, bylo ze připraveno kadmium, které slouží jako absorbér neutronů, To by bylo zavedeno přes komín do reaktoru a došlo by k přerušení štěpné reakce. Avšak i při velmi vysoké multiplikaci neutronů v podkritické sestavě, byly fyzikové vystaveni vysoké dávce záření, protože reaktor neměl směrem nahoru žádné adekvátní stínění proti záření. Možnost vojenského využití jejich práce si účastníci byli vědomi, protože Heisenberg již koncem roku 1939 v Heereswaffenamntu oznámil, že uran 235 může být využit jako silná výbušnina. Dokonce i von Weizacker brzy upozornil na možnost využití jako zbraně, a také vznik nových štěpných prvků v uranových reaktorech, později známé jako plutonium. Pokusy v Haigerlocheru vedly k potvrzení těchto předpokladů, avšak vědcům bylo jasné, že na vývoj funkčních zbraní bude potřeba mnoho let rozsáhlého výzkumu.
Rozsáhlý test B8 editovat
Když byl počátkem března roku 1945 zahájen tento test, Heisenbber byl přítomen v suterénu. Poté, co se reaktor uzavřel a neutronový zdroj byl zasunut do reaktoru, byla těžká voda opatrně zavedena do vnitřní nádoby reaktoru. Pravidelně byl přívod těžké vody přerušován a následovala multiplikace neutronů na sondě. Touto aplikací převrácenou změřenou neutronovou intensitou proti množství těžké vody (myšlenka Heisenberga) byla vědcům predikována vodní hladina, ve které byl reaktor kritický. Nicméně nedošlo k žádné kritičnosti, i když byla zavedena všechna těžká voda. Hustota neutronů se zvedla v naplněném poli ve srovnání s prázdným poli 6,7 krát. Ačkoliv bylo toto číslo dvakrát vyšší než předchozí pokus, nebylo tak vysoké, aby se vytvořila soběstačná řetězová reakce. Neutronový multiplikační faktor byl k=0,85., kritičnost by byla při k=1. Následné výpočty ukázaly, že reaktor by musel být asi jeden a půl krát větší, aby byl kritický. Nicméně zvýšení nárůstu nebylo možné za daných okolností, protože nebyl dostatek času, ani dostatek dalšího uranu a těžké vody. Již v listopadu 1943 byla továrna Norsk Hydro v Rjukaně zničena britskými bombardéry a v září 1944 byla práce Degussa zasažena bombardérem Command ve Frankfurtu.Pro poslední pokus, aby byl reaktor kritický, přemístil Heisenberg zbytky těžké vody a uranu ze Stadtilmu do Haigerlochu. Kromě toho se pořád snažil použít oxid uranu v grafitových deskách. Wirtz si během posledního měření všiml, že grafit je lepším moderátorem, než se původně myslelo. Avšak neměli kontakt se Stadtilmem, protože německá komunikační síť kolabovala. Přesné údaje o investicích a pokroku v experimentu nelze určit, protože originální zpráva byla převezena do USA a už není k dispozici. Wirtz kolem roku 1950 popsal důkladně prezentaci o všech osmi rozsáhlých testech. V následné analýze z fragmentů dvou uranových kostek z Haigerlochu Institutem pro transuranové prvky v Karlsruhe Research Centre bylo zjištěno, že uran byl ozářen poměrně malým množství neutronů a plutonium nebylo detekováno. Výzkumníci byly krátce před kritickou jadernou řetězovou reakcí, ale od produkce jaderných zbraní, bylo ještě daleko.
Persekuce a likvidace editovat
Mise Alsos editovat
Spojenci byly již delší dobu v podezření, že němečtí vědci, pracují na atomové bombě. Cílem v roce 1943 části Projektu Manhattan pod vedením generála Leslieho Grovese vytvořit americkou speciální jednotku Alsos, která měla odhalit a zajmout přední vědce ve výzkumných jaderných zařízení. Také mělo být zabráněno případné získání cenných informací Sovětským Svazem a jinými okupačními zeměmi. Vedoucím vojenských misí byl podplukovník Boris Pash a vědecký tým vedel v Holandsku narozeny fyzik Samuel Goudsmit. Američani do konce roku 1944 nevěděli přesně, jak daleko pokročil německý výzkum Mise Alsos I v zimě 1943-1944 v Itálii nebyla moc úspěšná. Jen do konce listopadu 1944 během mise Alsos II ve Francii v kanceláři Weizsackera byly nalezeny dopisy od ostatních členů Uranového sdružení, které potvrzovaly, že Německo nemá žádné bomby a žádné v blízké době nebudou vyráběny. Byly tam také objeveny dokumenty s podezřením na výzkumné laboratoře v budoucí francouzské okupační zóně v Hachingenu. Aby předešli francouzské vojska, rozhodl se Groves a Pash pomocí výsadkářů k útoku na závod ze vzduchu nebo jej zničit bombardováním. Nicméně fyzik Goudsmit přesvědčil Grovese a Pashe, že uranový projekt za takové náklady nestojí, a rozhodlo se pro farmářskou operaci.[3]
Zničení elektrárny editovat
Francouzská armáda přišla do Haigerlochu 22. doba 1945, avšak pozemní jaderné laboratoře si nikdo nevšiml. Den poté mise Alsos v rámci operace Harborage ve francouzské okupační zóně demontovali přístroje a následující den je odnesli. Teprve teď Američané zjistili, že německý výzkum byl pouze dva roky za jejich. Také se zjistilo, že celý Německý uranový projekt byl v porovnání s projektem Mannhattan velmi malý. Na druhou stranu němečtí vědci věřili, že jejich práce byla pokročilejší než Američanů. Uranové kostky a těžká voda byla odebrána ze zařízení a dobře skryta. Po několika hodinách výslechu získal Wirtz od von Weizsackera jména úkrytů pod falešným slibem, že by mohli pokračovat v jejich pokusech po válce pod ochranou Spojených Států. 656 z 664 uranových kostech bylo ukryto v poli vedle hradního kostela. Těžká voda byla nalezena v suterénu starého mlýna. Vědecká dokumentace včetně přísně tajných jaderně-fyzikálních výzkumných zpráv měl von Weizsacker ukryté v žumpě za jeho domovem v Hechingenu. Tyto materiály byly zajištěny Američany a z Paříže byly převezeny do Spojených Států. Části zařízení reaktoru, které nemohly být odstraněny, byly zničeny několika malými výbuchy. Větší výbuch ve Felsenkelleru pravděpodobně poškodil i barokní hradní kostel. Někdejší kněz tomu mohl zabránit tím, že by ukázal kostel Američanům a také prěsvědčil Pasha k provedení pouze malých explozí. Francouzská bojová jednotka v čele s fyzikem Yvesem Rocardem, která přišla hledat zařízení krátce po příchodu amerických vojáků do Hechingenu, našla pouze jednu kostku uranu v laboratoři o velikosti kostky cukru. Pokud by však přístroje z výzkumného jaderného reaktoru v Haigerlochu, jako jsou například vysoce čisté grafitové cihly, získali Francouzi, tak by je použili v prvním francouzském reaktoru pod jménem Zoe.