L'histoire du projet d'uranium du Troisième Reich, telle qu'elle est habituellement présentée, me rappelle personnellement beaucoup un livre aux pages déchirées. Tout cela apparaît comme une histoire d'échecs et d'échecs continus, un programme avec des objectifs peu clairs et un gaspillage de ressources précieuses. En fait, une sorte de récit sur le programme atomique allemand s'est construit, ce qui est illogique, dans lequel il y a des incohérences importantes, mais qui s'impose avec force.
Cependant, certaines informations que nous avons réussi à trouver dans des publications, y compris des études relativement récentes sur l'histoire des développements militaro-techniques allemands, nous permettent de regarder le projet d'uranium allemand d'une manière complètement différente. Les nazis étaient principalement intéressés par un réacteur de puissance compact et des armes thermonucléaires.
Réacteur de puissance
L'ouvrage étendu et à consonance allemande de Günther Nagel "Wissenschaft für den Krieg", plus de mille pages basé sur de riches archives, fournit des informations très intéressantes sur la façon dont les physiciens du Troisième Reich envisageaient l'utilisation de l'énergie atomique. Le livre traite principalement des travaux secrets du département de recherche du Département de l'armement terrestre, dans lequel des travaux ont également été menés sur la physique nucléaire.
Depuis 1937, dans ce département, Kurt Diebner a mené des recherches dans le domaine de l'amorçage de la détonation d'explosifs au moyen de rayonnement. Avant même la première fission artificielle de l'uranium en janvier 1939, les Allemands tentèrent d'appliquer la physique nucléaire aux affaires militaires. Le ministère de l'Armement terrestre s'est immédiatement intéressé à la réaction de fission de l'uranium, qui a lancé le projet allemand d'uranium et, tout d'abord, a confié aux scientifiques la tâche de déterminer les domaines d'application de l'énergie atomique. L'ordre a été donné par Karl Becker, chef du Département de l'armement terrestre, président du Conseil impérial de la recherche et général de l'artillerie. L'instruction fut exécutée par le physicien théoricien Siegfried Flyugge, qui, en juillet 1939, rédigea un rapport sur l'utilisation de l'énergie atomique, attira l'attention sur l'énorme potentiel énergétique du noyau atomique fissile et fit même l'esquisse d'une "machine à uranium", qui est, un réacteur.
La construction de la "machine à uranium" a constitué la base du projet d'uranium du Troisième Reich. La Machine à Uranium était un prototype de réacteur de puissance, pas un réacteur de production. Habituellement, cette circonstance est soit ignorée dans le cadre du récit sur le programme nucléaire allemand, créé principalement par les Américains, soit grossièrement sous-estimée. Pendant ce temps, la question de l'énergie pour l'Allemagne était la question la plus importante en raison de la pénurie aiguë de pétrole, de la nécessité de produire du carburant à partir du charbon et des difficultés importantes dans l'extraction, le transport et l'utilisation du charbon. Par conséquent, le tout premier aperçu de l'idée d'une nouvelle source d'énergie les a beaucoup inspirés. Gunther Nagel écrit qu'il était censé utiliser la "machine à uranium" comme source d'énergie fixe dans l'industrie et dans l'armée, pour l'installer sur de grands navires de guerre et sous-marins. Ce dernier, comme le montre l'épopée de la bataille de l'Atlantique, était d'une grande importance. Le réacteur sous-marin a transformé le bateau d'une plongée en une véritable plongée sous-marine et l'a rendu beaucoup moins vulnérable aux forces anti-sous-marines des opposants. Le bateau nucléaire n'a pas eu besoin de faire surface pour charger les batteries, et sa gamme d'opérations n'a pas été limitée par l'approvisionnement en combustible. Même un seul bateau réacteur nucléaire serait très précieux.
Mais l'intérêt des concepteurs allemands pour le réacteur nucléaire ne se limitait pas à cela. La liste des machines sur lesquelles ils pensaient installer le réacteur comprenait, par exemple, des réservoirs. En juin 1942, Hitler et le ministre de l'Armement du Reich Albert Speer discutèrent d'un projet de « grand véhicule de combat » pesant environ 1 000 tonnes. Apparemment, le réacteur était destiné spécifiquement à ce genre de réservoir.
De plus, les scientifiques des fusées se sont intéressés au réacteur nucléaire. En août 1941, le Centre de recherche de Peenemünde a demandé la possibilité d'utiliser la "machine à uranium" comme moteur de fusée. Le Dr Karl Friedrich von Weizsacker a répondu que c'est possible, mais fait face à des difficultés techniques. La poussée réactive peut être créée en utilisant les produits de désintégration d'un noyau atomique ou en utilisant une substance chauffée par la chaleur d'un réacteur.
La demande pour un réacteur nucléaire de puissance était donc suffisamment importante pour que les instituts, groupes et organisations de recherche lancent des travaux dans ce sens. Déjà au début de 1940, trois projets ont commencé pour construire un réacteur nucléaire: Werner Heisenberg à l'Institut Kaiser Wilhelm à Leipzig, Kurt Diebner au Département de l'armement terrestre près de Berlin et Paul Harteck à l'Université de Hambourg. Ces projets devaient se partager les approvisionnements disponibles en dioxyde d'uranium et en eau lourde.
À en juger par les données disponibles, Heisenberg a pu assembler et lancer le premier réacteur de démonstration à la fin du mois de mai 1942. 750 kg de poudre d'uranium métal avec 140 kg d'eau lourde ont été placés à l'intérieur de deux hémisphères d'aluminium fermement vissés, c'est-à-dire à l'intérieur d'une bille d'aluminium, qui a été placée dans un récipient avec de l'eau. L'expérience s'est bien passée au début, un excès de neutrons a été constaté. Mais le 23 juin 1942, la balle a commencé à surchauffer, l'eau dans le récipient a commencé à bouillir. La tentative d'ouverture du ballon a échoué, et à la fin le ballon a explosé, dispersant de la poudre d'uranium dans la pièce, qui a immédiatement pris feu. L'incendie a été éteint avec beaucoup de difficulté. Fin 1944, Heisenberg construit un réacteur encore plus grand à Berlin (1,25 tonne d'uranium et 1,5 tonne d'eau lourde), et en janvier-février 1945, il construit un réacteur similaire dans le sous-sol de Haigerloch. Heisenberg a réussi à obtenir un rendement neutronique décent, mais il n'a pas réussi à obtenir une réaction en chaîne contrôlée.
Diebner a expérimenté à la fois le dioxyde d'uranium et l'uranium métal, construisant successivement quatre réacteurs de 1942 à fin 1944 à Gottow (à l'ouest du site d'essai de Kummersdorf, au sud de Berlin). Le premier réacteur, Gottow-I, contenait 25 tonnes d'oxyde d'uranium dans 6800 cubes et 4 tonnes de paraffine comme modérateur. Le G-II en 1943 était déjà sur de l'uranium métallique (232 kg d'uranium et 189 litres d'eau lourde; l'uranium formait deux sphères, à l'intérieur desquelles était placée de l'eau lourde, et l'ensemble de l'appareil était placé dans un récipient contenant de l'eau légère).
Le G-III, construit plus tard, se distinguait par une taille de cœur compacte (250 x 230 cm) et un rendement neutronique élevé; sa modification début 1944 contenait 564 uranium et 600 litres d'eau lourde. Diebner a systématiquement élaboré la conception du réacteur, s'approchant progressivement d'une réaction en chaîne. Finalement, il a réussi, mais avec une surabondance. Le réacteur G-IV en novembre 1944 a subi une catastrophe: une chaudière a éclaté, l'uranium a partiellement fondu et les employés ont été fortement irradiés.
D'après les données connues, il devient tout à fait évident que les physiciens allemands ont essayé de créer un réacteur de puissance modéré à eau sous pression dans lequel une zone active d'uranium métallique et d'eau lourde chaufferait l'eau légère qui l'entoure, puis elle pourrait alimenter un générateur de vapeur. générateur ou directement à une turbine.
Ils ont immédiatement essayé de créer un réacteur compact adapté à une installation sur des navires et des sous-marins, c'est pourquoi ils ont choisi l'uranium métal et l'eau lourde. Ils n'ont apparemment pas construit de réacteur en graphite. Et pas du tout à cause de l'erreur de Walter Bothe ou parce que l'Allemagne ne pouvait pas produire du graphite de haute pureté. Très probablement, le réacteur en graphite, qui aurait été techniquement plus facile à créer, s'est avéré trop grand et trop lourd pour être utilisé comme centrale électrique d'un navire. A mon avis, l'abandon du réacteur graphite était une décision délibérée.
Les activités d'enrichissement d'uranium étaient également très probablement associées à des tentatives de création d'un réacteur de puissance compact. Le premier appareil pour la séparation des isotopes a été créé en 1938 par Klaus Klusius, mais son "tube diviseur" ne convenait pas comme dessin industriel. Plusieurs méthodes de séparation isotopique ont été développées en Allemagne. Au moins l'un d'entre eux a atteint une échelle industrielle. À la fin de 1941, le Dr Hans Martin a lancé le premier prototype d'une centrifugeuse de séparation isotopique, et sur cette base, une usine d'enrichissement d'uranium a commencé à être construite à Kiel. Son histoire, telle que présentée par Nagel, est plutôt courte. Il a été bombardé, puis le matériel a été transféré à Fribourg, où une installation industrielle a été construite dans un abri souterrain. Nagel écrit qu'il n'y a pas eu de succès et que l'usine n'a pas fonctionné. Très probablement, ce n'est pas tout à fait vrai, et il est probable qu'une partie de l'uranium enrichi ait été produite.
L'uranium enrichi en tant que combustible nucléaire a permis aux physiciens allemands de résoudre à la fois les problèmes de réalisation d'une réaction en chaîne et de conception d'un réacteur à eau légère compact et puissant. L'eau lourde était encore trop chère pour l'Allemagne. En 1943-1944, après la destruction d'une usine de production d'eau lourde en Norvège, une usine fonctionnait à l'usine de Leunawerke, mais l'obtention d'une tonne d'eau lourde nécessitait la consommation de 100 mille tonnes de charbon pour générer l'électricité nécessaire.. Le réacteur à eau lourde pourrait donc être utilisé à une échelle limitée. Cependant, les Allemands n'ont apparemment pas réussi à produire de l'uranium enrichi pour les échantillons dans le réacteur.
Tentatives de création d'armes thermonucléaires
La question de savoir pourquoi les Allemands n'ont pas créé et utilisé d'armes nucléaires est encore très débattue, mais à mon avis, ces débats ont renforcé l'influence du récit sur les échecs du projet d'uranium allemand plus qu'ils n'ont répondu à cette question.
A en juger par les données disponibles, les nazis étaient très peu intéressés par une bombe nucléaire à l'uranium ou au plutonium, et en particulier, n'ont fait aucune tentative pour créer un réacteur de production pour produire du plutonium. Mais pourquoi?
Premièrement, la doctrine militaire allemande laissait peu de place aux armes nucléaires. Les Allemands ne cherchaient pas à détruire, mais à s'emparer de territoires, de villes, d'installations militaires et industrielles. Deuxièmement, dans la seconde moitié de 1941 et en 1942, lorsque les projets atomiques entrèrent dans la phase de mise en œuvre active, les Allemands pensaient qu'ils gagneraient bientôt la guerre en URSS et assureraient leur domination sur le continent. A cette époque, même de nombreux projets ont été créés qui étaient censés être mis en œuvre après la fin de la guerre. Avec de tels sentiments, ils n'avaient pas besoin d'une bombe nucléaire, ou, plus précisément, ils ne pensaient pas que c'était nécessaire; mais un bateau ou un navire réacteur était nécessaire pour les futures batailles dans l'océan. Troisièmement, lorsque la guerre a commencé à pencher vers la défaite de l'Allemagne et que les armes nucléaires sont devenues nécessaires, l'Allemagne a emprunté une voie particulière.
Erich Schumann, le chef du département de recherche du Département de l'armement terrestre, a avancé l'idée qu'il est possible d'essayer d'utiliser des éléments légers, comme le lithium, pour une réaction thermonucléaire, et de l'allumer sans utiliser de charge nucléaire. En octobre 1943, Schumann lança des recherches actives dans cette direction et les physiciens qui lui étaient subordonnés tentèrent de créer les conditions d'une explosion thermonucléaire dans un dispositif de type canon, dans lequel deux charges creuses étaient tirées l'une vers l'autre dans le canon, se heurtant, créant haute température et pression. Selon Nagel, les résultats étaient impressionnants, mais pas suffisants pour déclencher une réaction thermonucléaire. Un schéma d'implosion a également été discuté pour obtenir les résultats souhaités. Les travaux dans ce sens ont été arrêtés au début de 1945.
Cela peut sembler une solution assez étrange, mais elle avait une certaine logique. L'Allemagne pourrait techniquement enrichir de l'uranium à une qualité militaire. Cependant, une bombe à l'uranium nécessitait alors trop d'uranium - pour obtenir 60 kg d'uranium hautement enrichi pour une bombe atomique, il fallait 10,6 à 13,1 tonnes d'uranium naturel.
Pendant ce temps, l'uranium a été activement absorbé par des expériences avec des réacteurs, qui étaient considérés comme prioritaires et plus importants que les armes nucléaires. De plus, apparemment, l'uranium métal en Allemagne a été utilisé comme substitut du tungstène dans les noyaux des obus perforants. Dans les procès-verbaux publiés des réunions entre Hitler et le ministre de l'Armement et des Munitions du Reich Albert Speer, il est indiqué qu'au début d'août 1943, Hitler a ordonné d'intensifier immédiatement le traitement de l'uranium pour la production de noyaux. Parallèlement, des études ont été menées sur la possibilité de remplacer le tungstène par de l'uranium métallique, qui ont pris fin en mars 1944. Dans le même protocole, il est mentionné qu'en 1942 il y avait 5600 kg d'uranium en Allemagne, évidemment cela signifie uranium métal ou en termes de métal. Que ce soit vrai ou non restait incertain. Mais si des obus perforants au moins partiellement étaient produits avec des noyaux d'uranium, alors une telle production devait également consommer des tonnes et des tonnes d'uranium métal.
Cette application est aussi indiquée par le fait curieux que la production d'uranium a été lancée par Degussa AG au début de la guerre, avant le déploiement des expérimentations avec des réacteurs. L'oxyde d'uranium a été produit dans une usine d'Oranienbaum (elle a été bombardée à la fin de la guerre, et maintenant c'est une zone de contamination radioactive), et l'uranium métal a été produit dans une usine de Francfort-sur-le-Main. Au total, l'entreprise a produit 14 tonnes d'uranium métal en poudre, en plaques et en cubes. Si beaucoup plus a été libéré que ce qui a été utilisé dans les réacteurs expérimentaux, ce qui permet de dire que l'uranium métal avait aussi d'autres applications militaires.
Ainsi, à la lumière de ces circonstances, le désir de Schumann de réaliser un allumage non nucléaire d'une réaction thermonucléaire est tout à fait compréhensible. Premièrement, l'uranium disponible ne serait pas suffisant pour une bombe à l'uranium. Deuxièmement, les réacteurs avaient également besoin d'uranium pour d'autres besoins militaires.
Pourquoi les Allemands n'ont-ils pas réussi à avoir un projet d'uranium ? Car, ayant à peine atteint la fission de l'atome, ils se sont fixés l'objectif extrêmement ambitieux de créer un réacteur de puissance compact adapté comme centrale électrique mobile. En si peu de temps et dans des conditions militaires, cette tâche était difficilement réalisable techniquement pour eux.
