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纳粹德国核武器密档:希特勒的原子弹

_4 赖纳·卡尔施(德)
第二章 核反应堆试验 第90节:二、争权夺利和原料匮乏(12)
战争结束之后,这个逐渐走入历史的久远事件对其经历者清楚地显示:世界上第一次反应堆中子增殖发生在德国的莱比锡。虽然恩里科·费米在美国芝加哥所获得的结果相对而言要更好一些,但时间却是1942年12月份。
在莱比锡事故发生后,瓦尔特·博特立刻使他的研究所充当了下轮反应堆测试的第一线角色。他计划用200片铀板和重水进行一次小规模试验。博特邀请海森伯格一同合作,但海森伯格却以一种不失原则的客气姿态作答,在回函中表示"关于原材料分配的所有决定,无论哪一种修订方案,都只应遵循共同制定的原则"。58海森伯格要求得到优先权!无可奈何的博特也不得不承认,海森伯格的影响力确实超过了自己。稍后,博特的几位合作者奉命从海德堡去了柏林,此外,博特也就测量方法的设计问题向柏林的人们提出过建议。当这些工作全面铺开的时候,实验物理学家超群出众的动手能力便显露无遗了。在柏林,海森伯格留心观察复杂的理论难题,博特则将实际的解决方案准备就绪。
5迪布纳有更好的主意
1942年,德国的金属铀生产能力已经达到极限,此后便开始走下坡路。那时,在金属铀制造技术方面,无论美国还是苏联,都已可与德国比个高低了。尼古劳斯·里尔在回顾这段历史时不无遗憾地表示:"我怎么也弄不明白,为什么谁也不给鲍曼或希特勒写封信,就说:'我们这里抓住了一个制造具备可怕威力爆炸物的机会,请下令给我们优先权。'就如冯·布劳恩所做的、给希姆莱写的那封信一样。"59
自莱比锡试验性反应堆测试之后,海森伯格认为自己找到了正确路径,他极力为一个金属铀和重水构造的、以分层交替状布局的层式反应堆模型辩护,从理论评估角度出发,这种结构在控制处理方式上相对比较容易些,对他而言这可是至关重要的。此外,以一种从容不迫的姿态对论据进行第一流的出色罗列,对理论物理学家也是极具重要性的。而迪布纳则是采取了另外的方式,他在反应堆实验装置结构布局方面与海森伯格所选择的截然不同。作为一个有实际经验的人,库尔特·迪布纳内心所想要得到的,是在不久之后使一座反应堆进入运行状态成为现实可能。他的这种期盼与他从威廉皇帝物理研究所"临时负责人"位置上被"请走"不无关系,然而,塞翁失马、安知非福。对于迪布纳来说,罢官免职也未必就是坏事,或许还是可以给他带来某些益处的好事。从现在起,他可以与他的年轻团队集中精力进行自己的反应堆测试了。
由于在这期间,威廉皇帝物理研究所的研究工作转向使用金属铀颗粒,所以一个相对大量的块状氧化铀堆积在陆军军械局的仓库里,迪布纳为能够使用这些处于"休眠状态"的原料而感到很是满足。顺便说一下,军方同僚对他表示了慷慨的支持,同意为戈托夫实验堆模型-Ⅰ(G-Ⅰ)的测试提供库存石蜡。这样,迪布纳便决定用石蜡代替重水作为减速剂。
第二章 核反应堆试验 第91节:二、争权夺利和原料匮乏(13)
关于何人最早提出使用氧化铀砌块呈格栅式摆放的试验构想,到目前为止还未有一个明确的定论。按照这样的设计思路布局,铀是处于被减速物质所包围状态的,并且不是以二维平面覆盖,而是呈三维立体环绕。战争爆发前不久,约里奥-居里已经在反应堆测试中使用了小的铀砌块。正如迪布纳报告的那样,仅在4个月之后,德国占领者便验证了约里奥-居里及其同僚们所开展工作的全部重要意义。我们知道,迪布纳曾几度赴巴黎,并将他的同事派驻到居里的研究所,可能是他们在分析法国人的研究档案过程中受到了某种启发,无论怎样,他们做了这样的事。在反应堆建造史上,铀砌块的使用应该被视为一个里程碑。
迪布纳小组的艰苦工作于1942夏天展开,供应商已经交付了一个高2.5米、宽2.3米的铝槽。这个铝槽被一层一层填满,就像个"蜂巢"一样。一层石蜡被灌注到一道木制栅栏的外部,石蜡很快就会凝固,然后将模子铸型移开,再将氧化铀一匙一匙地往里面填满。这项工作必须要在令人难以忍受的酷热和身着防护服的条件下来完成,他们每天能够完成一个"蜂巢"层。全部的工作量是完成19层,将总计6802个氧化铀砌块放入这个铝槽中,为此而耗用的原料大约是4.4吨石蜡和25吨氧化铀。一个作为中子"供应者"的500毫克镭-铍中子源合成物被放在铝槽容器的中央位置。铝槽被置入一个边长和纵深都是4米的大混凝土浇筑立方体中,再向内注满水作为反射体的覆盖层。这个覆盖层像"斗蓬"一样裹住反应堆体,也是为了抑制中子逃逸的程度。在最后的试验装置里,戈托夫开发的测量器械也同样被派上了用场。多日努力最终没有白费,不辞辛劳的艰巨劳动"投入"获得了令人满意的"产出"回报,在戈托夫实验堆模型-Ⅰ测试过程中所测量到的中子输出量数值,超过了此前所有使用氧化铀的反应堆测试中子输出量结果值。
当戈托夫的试验结果被公布时,海森伯格要求卡尔-海因茨·赫克对这个测试进行理论评估。赫克通过计算证实,与一个分层式布局的反应堆相比,格栅式排列摆放能够捕获更多的中子。赫克关于核反应堆内部几何结构的综合研究,对于今后的试验工作是非常重要的。他通过计算认为,最佳的变体是一个球形的栅栏。
原料问题再次被摊到了桌面上。迪布纳为了检验自己的新方法,他需要金属铀和重水。埃绍想都没多想就很随意地向海森伯格发出信息,要求他将手中所控制的总数为610公升重水交出一部分来,转给迪布纳支配。
戈托夫实验堆模型-Ⅱ(G-Ⅱ)测试在柏林化学工程技术国家检测中心冷冻实验室进行,温度环境为零下12~14摄氏度之间。1943年春天,这座小型反应堆中子输出量的指标已超过最佳的莱比锡试验。尽管原料缺乏和反应堆几何尺寸不是很理想,但迪布纳和他的同事在反应堆研发路途上留下了正确的足迹。
第二章 核反应堆试验 第92节:三、铀反应堆(1)
三、铀反应堆
1启动重水的生产
当"铀俱乐部"日后的走向问题还在被争论来议论去的时候,重水生产的现代化工作或多或少也有了些进展,尽管还称不上"良好"。始于1942年春天的设备装置重建决定性工作跨越了整个年度,此外萨海姆(Saahheim)和诺尔登(Notodden)的重水生产电解装置也被花样翻新,在德国开发制造重水的生产装置也在筹备之中。这一切之所以成为可能,只是因为有了像法本工业集团这样的大公司所助的一臂之力。
洛伊纳公司(LeunaCompany)董事会的关注目光已经投向这项新科技工艺,随着成品化的过渡完成,一个商业领域的新"增长点"将会出现。海因里希·比特费施(HeinrichBuetefisch)博士看到了疾驶而来的"机遇特快",他希望自己能搭上这趟"列车"。这位博士不仅是武装党卫队荣誉少校,更是党卫队帝国领袖海因里希·希姆莱私人朋友圈中的一员。比特费施委托他的研究主管保罗·黑罗尔德,携带一份足够引人的开价清单来同哈特克接洽。1942年3月,黑罗尔德提议在洛伊纳公司制造一套高蒸浓装置和一种小型"热冷交换"实验用装置,成本估算由法本公司编制。这样的意图背后当然隐藏着其利益开价:"在回报方面要求得到关于'新类型能量获取'基本原理内容的通报。"60就这样,陆军军械局和法本集团之间关于重水生产的合作事宜便被敲定了。
如同历史学家所怀疑的那样,重水生产项目是不是变成了法本公司"束缚"铀研究的筹码?那是一种夸张的说法。对于这个德国最大的化学工业制造联合企业所提供的服务,"铀俱乐部"是不会——也不想——拒绝的。实验装置的建造始于1942年夏季,一年后投入了运转。这时,哈特克马上直言不讳地提出了一个关于年产量为5~6吨大型装置的建造要求,当他向比特费施亮出他所估算的建造成本应该不超过250万帝国马克的资金投入时,后者则对他摆出了自己更为切合实际的预算:差不多需要2500万帝国马克。保罗·哈特克是一名优秀的实验物理学家、杰出的实验主义者,但是,对于如此规模的一宗大项目的成本核算和计划编制,他显然是缺乏概念的。在接下来的数个月里,双方就资金投入问题争论得面红耳赤。
在此期间,挪威的重水工厂已经被列入英国人打击的目标名单。一支受伦敦派遣的爆破突击队奉命对这里的工厂实施破坏,但行动却以灾难性的后果而告失败。英国人决定进行第二次打击,这回成功了,18个高浓缩电解槽设备被炸毁,1.5吨重水也流进了下水道。61这座工厂耗时6个星期修复被毁设备,随着一座巨大的洗提塔的复原,工厂于1943年4月重新投入生产,并且日后的产量还有所增加。英国人1943年2月间对留坎的攻击,无疑是第二次世界大战时期最成功的突击行动之一,即使其效果被估计过高了。
第二章 核反应堆试验 第93节:三、铀反应堆(2)
不过就"德国铀项目"总体而言,这次打击被描绘成一个转折点。军方人员和科学家不得不意识到,设在一个被占领国度的大型工厂无法得到充分有效的保护。借一次"铀俱乐部"主要科学家举行会议的场合,埃绍传下命令,放弃在挪威扩充重水产量的途径,作为替代,德国境内的重水生产工厂建设应加速进行。两个大型重水生产设备方案——"哈特克-聚斯法"和"克劳修斯-林德法"——被列入讨论,同样的被涉及的还有一两套高蒸浓装置。
各个参与此项工作的研究小组都将自己的"看家方案"拿了出来,哈特克小组和法本公司之间展开了激烈科学论战和专利权争吵,而多数人也认为高蒸浓装置的建造要比那些大型设备装置能更快地进入操作。不管怎么说,关于这种设备装置的投资问题,并没有超出对于仅可能生产出包括最低百分比浓缩度初级重水产品的认识局限。基于这个意图,埃绍和哈特克于1943年5月中旬还专程往意大利跑了一趟,但任何结果也没带回来。
1943年夏天,法本公司在挪威的处境愈加困难。盟国的持续空袭严重影响了氨水产量的进一步提升,氢的电解的缩减导致重水生产相应下滑。作为挪威工厂部分股份持有者的法本公司,对有可能遭到更多的袭击而害怕的要死,这可是个涉及到钱的问题,与在德国国内所遇到的情形对照强烈的是,发生在挪威的经济损失难以得到补偿。因此,当保罗·哈特克竭尽全力希望延长"挪威重水"这台剧目的演出时间时,法本公司却不再甘心情愿地与他共舞了。
1943年9月底,法本公司与"铀俱乐部"的重水专家举行会商,经过修改的重水问题指导方针终于出台:在挪威的重水生产必须停止,初级产品将运往德国境内。
2迪布纳与海森伯格:反应堆设计方案之争
当维尔纳·海森伯格得知库尔特·迪布纳在戈托夫的成功后,所表现出的是一种近乎漠视的态度,认为迪布纳的反应堆设计就如同"一个同类品种的改良型"。因为已经做出了层式反应堆一定能够取得突破的假设,所以他不能认同一个竞争方案的存在,再往前走一步就是公开的冲突。海森伯格要求举行一次核能问题讨论会,并提出阿尔贝特·弗格勒也应该出席。亚伯拉罕·埃绍不敢怠慢,立刻布置筹备工作,并预定1943年5月7日为会议召开日期,主题是研究讨论行政管理事宜。然而届时弗格勒却没露面,他远远地躲开了。
会议所讨论的问题中,就重要性的聚集点而言,以反应堆设计方案为最。鉴于戈托夫实验堆模型-Ⅰ和Ⅱ的系列测试所得结果,库尔特·迪布纳也受邀出席。其间,他用一种非常聪明的策略巧妙地避免对海森伯格提出正面批评。事实胜于雄辩,将戈托夫和莱比锡的结果做一比较,对于不同几何外形的考虑是绕不开的事情。卡尔-海因茨·赫克想另做一番计算,那便造成一种微妙的局面,因为他已经坦率地说出了关于使用铀砌块的问题。赫克的考虑是合理的,其中也包含了可以用石墨代替重水的思路。瓦尔特·博特同样指出,莱比锡的测试或许被过于顺利地评估了。海森伯格注意使自己保持一种谨慎的外在表现,除非有人对他进行公开批评。他固执地坚持强调,赫克的计算不能使他感到满意。因为在砌块形式布局测试已经提供了更多促进作用价值的情形下,问题就一定是出在了理论层面,但在这一点上,海森伯格没有表示出要做出让步的丝毫迹象。他所希望的是,继续使用铀板和不同厚度的层状布局进行他的大规模测试。博特在最后的一刻还是屈服了,他对海森伯格的意见表示了认可,尽管他从根本上认为块状结构要更好些。
第二章 核反应堆试验 第94节:三、铀反应堆(3)
亚伯拉罕·埃绍必须要做出"判决"。由于在柏林和戈托夫同时完成了人们都想获得的试验结果,原料短缺的状况无疑更加突显,并且还将延续下去。有鉴于此,埃绍在进行会议总结时使用了一种"外交辞令"来表述:"从两种反应堆模型测试结构布局上看,或许砌块比层式得到更多的赞成,这个被注意到的观点是一种概括性描述。尽管是这样,我还是同意海森伯格和博特继续执行既定计划的意见。"62如此一来,戈托夫砌块式布局的测试就不得不独立自主地进行准备和实施了。
海森伯格后来也公开承认,"砌块式结构设置比分层式设置能获得更多的中子增殖"。但是,在对莱比锡实验堆模型-Ⅳ与戈托夫实验堆模型-Ⅱ的结果进行差别对比时,他却轻描淡写地给一笔带过了。他希望将他的层式布局测试进行到底,达到为反应堆建造积累更多经验的最终目标:"不管怎样,有系统的层式反应堆试验并没有被其他的试验所耽误。"63
海森伯格不仅给埃绍写了信,而且还用口气强硬的书面文字形式向弗格勒报告了发生在会议上的争吵。借助于军备部帮忙,海森伯格最终成功越过埃绍,将这些情况直接向最高层作了汇报,而这也最终导致了埃绍的下台。
埃绍发出邀请,1943年10月14~16日将再举行一次范围更大的协商会。这是一次原定于在9月中旬举行的会议,但在海森伯格要求下被延时改期。尽管如此,届时不论是海森伯格还是他的同僚,一个也没有出现在会场。不管怎样,这都是一种公开的侮辱。然而从施佩尔和弗格勒的角度看,"铀俱乐部"的关键人物是维尔纳·海森伯格,而并非是那个无能的亚伯拉罕·埃绍。埃绍似乎还未察觉到,他呆在这个位置上的时间不会太长了。
尽管海森伯格小组缺席,但讨论会还是开得不错。瓦尔特·博特、海因茨·波泽和恩斯特·雷克塞尔都相继发表了重要演说。他们得出了结论,在所有可能的几何外形选择方面,铀板是最差的。埃绍只是在等待着这个结论的出炉,他注意到,奥尔公司除了要生产供海森伯格使用的铀板之外,也得为迪布纳制造铀砌块。
讨论会过去一个月后,只有海森伯格和德佩尔还在死死抱住层式结构不愿撒手,甚至维尔茨也开始动摇了。海森伯格不否认赫克的计算结果和迪布纳的成功,但是他还是拒绝放弃层式结构。针对个人差异而言,海森伯格能够理解的是埃绍,而不是迪布纳,主要还是出于他的倔强和顽强。"铀项目"开始运作以来,他领导的柏林小组享受着来自官方机构的支持呵护,现有最好的实验室都配给了海森伯格和哈恩,大量的稀缺原料物资也为海森伯格小组所占有。尽管如此,一个"边缘化竞争者"正在摩拳擦掌、蓄势待发,他不仅要追赶他们,还试图超过他们。如果迪布纳首先使一个"自持链式反应"的发生成为现实,那么,海森伯格和哈恩的追随者又将作何表示呢?
第二章 核反应堆试验 第95节:三、铀反应堆(4)
另外,海森伯格顽强坚持"层式反应堆在实践中一定能够成功"的立场,拒绝任何的让步并且恒久不变,或许这其中还有更重要的原因?是的,那就是他仅将他的部分时间投入到核能项目中,他并没有中断在大学教学工作,不时在国内外发表演讲以及在其他领域发挥积极作用。自从1939年12月他那篇基础研究性质的论文《关于通过铀核裂变获得工业能的可能性》发表以后,他对"铀项目"再没有做出任何的个人贡献。他的朋友卡尔·弗里德里希·冯·魏茨泽克,在关于钚理论的微妙辩论和接到斯特拉斯堡的任职通知后,也转而研究其他问题了。
当然,海森伯格具有在新的反应堆建造及其理论构建方面发挥统治地位作用的能力,然而他几乎没有努力去进行这样的尝试。这是否是海森伯格不知情的判断失误,或者是他故意延宕"直接获取炸弹之途"的研究进程?这是个值得辩论的话题。不管怎样,海森伯格带有政治意图的妨碍举措,使"铀项目"至少被浪费掉了一年的时间。
1943年底,正在为一个规模更为宏大的试验准备工作奔忙操劳的埃绍接到通知,他被解除职务了。亚伯拉罕·埃绍"下课"了。
3格拉赫:"铀俱乐部"的"掌门人"
当埃绍被阿尔贝特·施佩尔抛弃的时候,"埃绍之星"也就最终陨落了。军备部长要求埃绍在帝国研究委员会的上级鲁道夫·门采尔(RudolfMentzel)教授物色一名后继人选,门采尔推荐了慕尼黑的实验物理学家瓦尔特·格拉赫(WaltherGerlach)64。那还是当年10月间的事。
伴随着埃绍"谢幕退场",一个德国发展核武器事业的关键人物站在舞台聚光灯下。20世纪20年代早期,格拉赫就已经与奥托·施特恩(OttoStern)65共同研究量子理论的基本现象,他们的成果以"施特恩-格拉赫效应"蜚声物理学界。这项发现为格拉赫奠定了卓越的名誉基础,自1929年起,他在慕尼黑大学(MunichUniversity)教授实验物理学课程。
战争开始之后,格拉赫的大部分工作在柏林,在那里他还参与海军方面的科学管理事务。与他所取代的"铀俱乐部"前任明显不同的是,格拉赫被视为一个具有老练外交技巧的人,因此赢得了这个"学院派群体"的足够尊敬。但这很可能是一种缺少公众前提的判断。格拉赫本人并没有加入纳粹党,与该政党任何的下属组织也没有瓜葛,至于与党卫队所培植建立的良好关系,则完全是通过他兄弟的从中帮忙。
对于门采尔的询问,感到有些惊讶的格拉赫要求给他些时间考虑,并且他向哈恩和海森伯格请教咨询,他们二人建议他接受这项任命。然而,让哈恩和海森伯格没想到的是,不知是怎么回事,格拉赫后来却将他的全部精力统统投入到打造一种"神奇武器"的事业上去了。1943年12月2日,格拉赫收到了帝国元帅赫尔曼·戈林签发的任命书,他成为帝国研究委员会内部的"专业物理学与核物理学事业共同体"的双重领导,扮演了一名德意志科学事务"掌门人"的角色。在涉及德国原子研究的大部分介绍和陈述中,瓦尔特·格拉赫都被描述为一个正直诚实之人,他在这个新岗位的现身完全是由于偶然的机会。履新之初的格拉赫,不免也有某些行事犹豫不决和管理缺少魄力的表现,这种现象的发生与他的初衷应该是个矛盾体。格拉赫满怀将受委托使命打造最佳外观的雄心,营造了一种与他的前任截然不同的气氛,他将自己设想为"物理学之君",66既然是"君主",就应该拥有一座能象征其地位的代表性"殿堂",于是将他的"官邸"——兼"私邸"——设置在哈纳克大厦。格拉赫还选择了曾在埃绍时期行使过"代理人"权利、同时也是核研究项目真正组织者的库尔特·迪布纳作为自己可依赖的助手。正因如此,1944年初的时候,迪布纳心满意足地重返哈纳克大厦。要知道,在整整18个月之前,可以不过分地说,他几乎是被别人从这幢大楼的办公室里给赶出去的。
第二章 核反应堆试验 第96节:三、铀反应堆(5)
组织架构凌乱破碎是"铀俱乐部"面临的根本问题,关于格拉赫职务上所要承担的使命也同样是悬而未决。反复灌进他耳朵里的言论,就是对"铀俱乐部"工作毫无进展的批评。对此,格拉赫在带有暗示性的答复中表示,他将与武装部队三军和党卫队武器装备部门共同协调,按部就班地讨论这些后续研究工作。格拉赫拒绝组成一个旨在控制核物理研究方向的"精英幕僚群体",他同意这样的判决:"所有使德国可以获得有效应用成果的核物理学研究领域的人员和原料都必须予以配置。"67
格拉赫认为,迪布纳小组的试验性反应堆是最有希望接近实际应用的,在配置方面,戈托夫的科学家应该得到特殊关照。与此前相比,保罗·哈特克也有了更多的改变,他对格拉赫指出,用低浓缩铀-23568使一座反应堆进入运行状态应该是有可能的,他不能宽恕那些低估他工作的同僚们的批评。任何人如果对格拉赫的行为举止认真思考的话尔后便会明白,格拉赫在担任新职务的最初几周,就已经将"铀项目"的重心转移到迪布纳和哈特克领导的工作小组方面了,他相信这些小组有能力在短时间内使反应堆很快进入运行状态。
瓦尔特·格拉赫担任这个公职是德国铀研究事业的一个转折点,其原因在于:不但"铀俱乐部"高级领导职位现在被"一个愤世嫉俗者和理想主义者"所占据,而且这个人还在倾尽全力地推动核物理学研究朝着一个秘密的全新方向发展——热核聚变。
4第三次袭击诺什克水电厂
从实际情形看,"铀俱乐部"高层的新变化,对于重水瓶颈给"铀项目"总体研究所带来的决定性负面威胁没有出现任何程度上的缓解。"铀俱乐部"现在把全部希望都寄托在了法本集团公司。两套试验装置已在洛伊纳工厂投入制造,首先是一套高蒸浓装置,其次是一套根据"哈特克-聚斯法"设计的重水生产设备。对于同盟国而言,最大的威胁并非是这些正在德国制造的设备,而是挪威的重水生产机能再次恢复,这也就是盟国计划实施第三次打击诺什克水电厂的原因所在。
这次采用的是空袭方式,攻击行动由美国"曼哈顿计划"军方领导人莱斯利·格罗夫斯将军一手策划。1943年11月16日,美国战略航空兵(AmericanStrategicAviationForces)的180架轰炸机将炸弹投向这座工厂。由于投弹过于分散,重要设备仅遭到轻微损坏,高蒸浓装置安然无恙,但备用的补充动力系统却受到了影响,工厂不得不停产了。
1943年12月10日,法本公司专员冯·德拜(vonderBey)与挪威方面管理层达成协议,彻底关闭重水工厂,为"铀项目"提供的重水补给几乎全面终止。基于这个原因,帝国研究委员会决定将挪威的高蒸浓装置搬运到德国去。
第二章 核反应堆试验 第97节:三、铀反应堆(6)
德国人想给同盟国造成一个印象,即挪威重水生产的中断将致使德国重水供应彻底断流,为此他们玩了个瞒天过海的"障眼法":"其间,除了属于维莫克工厂(VemorkPlant)的高蒸浓装置应该被重建和检测外,法本集团在挪威的高蒸浓装置建造也应该加快进度。至少,应该通过诺什克水电厂与法本企业集团挪威分部之间的一个默许协议,将浓缩碱液转运到德国去。"69这个欺骗性策略确实在一段时间内把同盟国给愚弄了。
得以保存下来的重水要从挪威转移到德国。当日耳曼人在操作任何事都要披上一层伪装时,挪威人却非常明白,这是德国人新一轮贵重原料转移行动的前奏曲。他们向伦敦发出了警报。总计610公升被不同程度蒸馏浓缩的重水分装在49个桶形容器内,通过铁路从留坎运抵廷湖(TinnsjoeLake)渡口,这批货物将被装上在廷湖水面往返航行的"水疗院"(Hydro)号火车摆渡轮。挪威抵抗组织决定将这艘摆渡轮炸沉。"水疗院"号的"临终航行"定于1944年2月20日。头一天晚上,抵抗组织成员已经把可塑性炸药和一个定时起爆管安装完毕。次日,摆渡轮像平时一样按时出航,在离开渡口45分钟后发生了爆炸,包括德国押运人员和普通乘客在内的26名船上乘员死于非命,49个大桶也沉入湖底。只有极少几个满载重水的容器后来被德国士兵打捞上岸。
关于战时打击留坎-维莫克工厂和炸沉"水疗院"号摆渡轮的结果是否经过鉴定评估,这是个存在争议的辩论题材。战争结束之后,卡尔·维尔茨和埃哈德·舍普克怀疑,那些装满重水的容器依然完好无损地被留在了渡口的码头上。据推测,或许是盖世太保已经得到了情报,安排了其他输送路线。摆渡轮上的货物,其实只是一些装有碳酸钾碱液的桶。德国人是否成功骗过了挪威人的眼睛?几乎是不会的。这等"调包计"很难在耳目众多、眼线遍布的挪威抵抗组织面前瞒天过海。2003年,为了拍摄一部相关题材的电影,几只桶型容器被从廷湖湖底打捞出来,里面装的居然还真是重水。
尽管如此,维尔茨的备注还是意味深长的。上述所言及的几只被捞起的桶和另外19只桶一起从萨海姆经陆路被运往德国。总而言之,这二十几只桶里都包含了浓缩程度不同的重水。装船出运的那部分被污染了。尚且无法弄清楚的是,德国人到底从这次转运行动中获得了多少重水?
5应急计划
现在,德国科学家只剩下唯一的选项了,如果他们想要得到重水,就不得不在德国境内进行生产和浓缩。格拉赫和哈特克并未放弃生产重水的希望,至少是小规模的。1943年2月和3月,他们与比特费施再度举行谈判。鉴于空袭威胁,另外建造大型重水生产设备似乎不太现实。因此,哈特克想要推动低浓缩铀-235的生产,若以这种产品为生产目的,反应堆运行所需重水量不是太多,一套中型重水生产装置应该是绰绰有余了。
第二章 核反应堆试验 第98节:三、铀反应堆(7)
格拉赫同意哈特克的设想,并批准建造一套根据"克劳修斯-林德法"设计的、年产量为1.5吨的重水生产装置,同样,在洛伊纳工厂还建造一座用于工业废水蒸馏的低压蒸馏塔。这项与洛伊纳工厂的合作对格拉赫非常重要,他和哈特克要给法本公司点颜色看看,他们实际上并非只能依靠法本的支持。几乎在新装置建造工作刚起步的阶段,位于慕尼黑的林德工厂(LindePlant)就在1944年7月间的一次空袭中严重被毁,尽管如此,林德工厂还是试图继续制造生产重水设备,但直到战争结束的那天也没有完成。
这点少的可怜的重水可谓是价值连城的昂贵珍品,卡尔·维尔茨对他的同事格哈德·博尔曼(GerhardBorrmann)下达了命令:"这点重水谁要都不能给,不能让别的人拿走,甚至库默尔斯多夫的人想要也不能给。"70
希望被寄托于洛伊纳工厂在建试验装置可以在短时间内启动。但是1944年7月28日,一个从天而降的直接致命打击使这里的实验室变成一片瓦砾,所取得的若干成果都要重新再来,主管海因里希·比特费施当时并不知道,这些设备装置是再也造不出来了。
1944年8月11日,一支德国拆卸突击小队抵达维莫克,将诺什克水电厂18个蒸馏槽分拆运走。此外,9个新的蒸馏槽在萨海姆建成,同时还有一台从柏林达勒姆威廉皇帝物理研究所运到这里的俄国造交流发电机,以及他们所装配的一套小型重水生产技术设备。这些主要装置将进一步提高现有重水的浓缩度。虽然哈特克保持着一贯的乐观态度,甚至连小心谨慎的格拉赫也被感染了,但是设备装置却从未进入调试运行的阶段。
1944年11月,18个蒸馏槽被安置到施塔特伊尔姆(Stadtilm)。由于不能确定这种高蒸浓装置是否还能继续发挥功能,哈特克和迪布纳一同前往这个坐落于图林根地区的小城镇,目的是要在现场亲自检查工作的进展情况。
洛伊纳工厂还不能完全退出重水生产。在被毁之前,厂方专家已经对"哈特克-聚斯法"设计是否在任何情况下都可适用于一个大规模生产程序而持怀疑态度,那也就是为什么洛伊纳管理层转而青睐卡尔-赫尔曼·盖布(Karl-HermannGeib)的设计,该方法是他们自己研发出的方案。洛伊纳工厂以一种满不在乎的姿态递交了一份关于高蒸浓装置的专利申请文件,其中相当一部分内容来自对汉堡小组所取得结果的"借鉴"。哈特克对此感到非常气愤,作为反击手段,哈特克和汉斯·聚斯(HansSuess)公开阐明,那是他们自己所拥有的专利。因为这个举动,法本公司和哈特克之间的关系就此了断。无论如何,这场纠纷致使双方当事者一起陷入了困境。
第二章 核反应堆试验 第99节:三、铀反应堆(8)
哈特克还是到洛伊纳公司来了几趟,就一座用于通过普通水蒸馏生产重水的实验蒸馏塔的建造问题给出某些建议。盖布做了记录:"在这个过程中,他(哈特克)还讨论了柏林中枢机构的观点和阐述强化持续不断工作的重要性。因为战争似乎是缺乏理性的,通过一种完全不知名的、其效果则是敌人(指美国)全然不了解的武器在某一天的出现,人们对于我们今天的工作将不会感到惊讶。"71
让哈特克没想到的是,洛伊纳工厂的实验蒸馏塔在短短几周之内就树立起来了。这套生产设备建立在比特菲尔德(Bitterfeld)附近法本公司的南方工厂,那是在轰炸中得以幸存的主要剩余部分。1945年1月15日,24米高的实验装置投入运转。以如此快速度造毕的实验装置,在技术上难以达到成熟,也无法获得预计的收效。
1944年的重水应急计划,并不能起到对几年来疏忽大意所酿成后果的亡羊补牢作用。重水之所以还未陷入彻底枯竭的境地,首先还是要归功于保罗·哈特克的努力,但是,德国的"铀项目"却无法从盟国对诺什克水电厂的打击中恢复元气。总而言之,可被用于德国反应堆试验的重水,仅区区的2.5~2.7吨,而其中的一半以上,还被海森伯格调配到他在海格尔洛赫(Haigerloch)的最后试验中了。
6铀砌块代替铀板
在化学工程技术国家检测中心冷冻实验室中进行低温测试获得成功之后,迪布纳的下一轮反应堆试验在戈托夫又开始了。首先,他使用了与低温测试时相同的结构布局,只不过这次使用的减速剂是重水。出于保存石蜡的目的,迪布纳将圆柱形状铝制容器与木质支架排成一行。为了给小型反应堆结构留出足够的空间间隔,实验操作者们将106块铀砌块挂在极细的、由轻金属合金制成的金属丝上,然后放入重水中。在一个石蜡圆柱体的上面,加盖了一张用钢材料制成的、起盖罩作用的"被单"。254千克金属铀和4.3吨石蜡作为反射体和覆盖层。
在戈托夫实验堆模型-Ⅲ-A(G-Ⅲ-A)测试的结果尚未有所显示之前,戈托夫实验堆模型-Ⅲ-B(G-Ⅲ-B)的测试工作就已经准备就绪。为了这次测试而注入了600公升重水,但是还需要双倍数量的铀砌块。然而,奥尔公司向戈托夫交付的只有180块,而不是所要求的240块。应急处置的才干是必须要具备的,迪布纳这时将他在早先的测试中节省下来的60块铀砌块拿了出来,正好凑足所需数目,一个临时出现的难题就这样被他化解了。
1944年3月24日,格拉赫在威廉皇帝物理研究所召集了一次会议,他希望了解金属铀的后备储存情形,然后再决定下一步的反应堆试验。一个月之前,海森伯格向他大发牢骚,声称德古萨公司自1943年11月起所提供的产品种类就只有铀砌块了。海森伯格坚持强调,他的柏林小组在原料供给方面应该享有优先权,并从"原料产量有限"的角度对戈托夫试验表示了质疑:"两个大规模的测试是否应同时进行,这是值得怀疑的。"72
第二章 核反应堆试验 第100节:三、铀反应堆(9)
尽管海森伯格现在似乎表示出最终愿意放弃他的层式设计方案的隐约含义,但格拉赫也不能按照他的意见,将有限的原材料只分配给一个研究小组——也就是他的小组——使用,格拉赫不能这样做,两个研究小组继续平行开展试验工作是他同意的。可是如此一来,海森伯格小组在铀层方面总是少了那么一点,而迪布纳小组则差不多还有150个铀砌块的需求缺口。
1944年春——具体的日期不知道——戈托夫反应堆测试迎来了最后的时刻。在戈托夫实验堆模型-Ⅲ-B测试中,配置有564千克铀砌块和纯度不够的600公升重水。多方面数据分析结果使迪布纳小组有理由感到欣慰:在实验堆模型-Ⅲ-B中已获得106%的中子增殖率,而在实验堆模型-Ⅲ-A中,这个数率也至少达到了59%,这些数值明显要好于以往所有测试达到的结果。迪布纳的设计方案在试验中通过了"资格考试"。他在回顾这段经历时写道:"在这些环境条件之下,毫无疑问地,这个结构的数值范围还会有更多的增加,无论如何已经在接近一座自主运行反应堆,而这仅仅是一个在铀和重水数量方面充分增加的问题。"73迪布纳在此点中了所谓难题的要害。
反应堆测试获得成功之后,库尔特·迪布纳起草了一封致自己上级的信函,其中指出了"制造原子弹"的可行性。显然,这个问题在小范围内被讨论过。但是,他却受到了警告:不要发出这封信。这又是另一个故事传说吗?
1944年3月初,当维尔纳·海森伯格收到戈托夫试验堆-Ⅲ的测试结果时,恰逢他的研究所开始向黑兴根(Hechingen)迁移之际。海森伯格在对试验结果进行核对后写下了意见,没对迪布纳说一句表示赞赏的话。瓦尔特·格拉赫的反应则完全不同,他在第一时间立即前往军备部,因为当时施佩尔没能及时赶回来,他便同军备部长在研究事务方面的得力助手弗里德里希·盖斯特(FriedrichGeist)上校谈了戈托夫的事情。迪布纳小组现在处于领先的位置,另一方面,在威廉皇帝物理研究所,一如既往地未有任何的进展。
1940~1942年间,在卡尔·弗里德里希·冯·魏茨泽克和卡尔·维尔茨的指导下,"病毒室"先后已经进行五轮只开花不结果的系列测试(即从柏林实验堆模型-Ⅰ到柏林实验堆模型-Ⅴ的测试)。与测试同步进行的柏林地下实验室建造工作,还是迪布纳和波泽"主政"时期动工的,该项目在1942年获得了最高级别的优先权,同时还得到了军备部长施佩尔的个人支持。这个被深藏于地平线之下的"实验装置"配备了所有必需的器材设备,出于防辐射的目的而使用了厚达1米的钢筋混凝土墙壁作为保护屏障,即使是再猛烈的轰炸也不能撼动"地堡"实验室丝毫皮毛。这个"地堡"在被用于科学研究的同时,也是一个躲避空袭的掩蔽处。
第二章 核反应堆试验 第101节:三、铀反应堆(10)
"地堡"内包括有自动抽水装置、一间存放重水容器的储藏室和能够排出放射性气体的通风系统,铀原料可以通过远程操作方式被输送,放置反应堆的"房间"有双重的钢门防护,此外再加上一个可加工处理金属铀和分析重水的工作站。整个"地堡"的建设工作在1943底完成。在历时五年的战争期间,开始了在柏林达勒姆的物理研究所实验室仅有的一次使用重水的测试。
海森伯格已经将有关柏林实验堆模型-Ⅵ(B-Ⅵ)和实验堆模型-Ⅶ(B-Ⅶ)的前期准备及后期实施工作委托给了卡尔·维尔茨,测试中使用的仍然是层式结构。当铀层以互相间隔为18厘米距离被放置的时候,测试呈现出了最高量的中子增殖现象。这是博特在一年之前已经获得的结果,而且当时所使用的还是非常简易的方法。
尽管拥有最好的原料物质条件,但与莱比锡和戈托夫相比,柏林的测试结果还是稍逊一筹。海森伯格在写给弗格勒的信中试图让后者相信,他的柏林系列测试依然可以被视为一个成功。弗格勒虽然保持着对海森伯格的好感,但现在就推广他的结果却多少有些勉为其难。
从上述反应堆试验的途径能够看出:在原料配置方面,柏林测试使用了在"当时的德国"可以得到的大份额的金属铀,但结果则可以被认为是个"惨败"。在柏林"地堡"实验室所取得的试验结果,连1942年6月在莱比锡已经取得的数值都不及,就更不要谈与明显更好的戈托夫数值进行比较了。只是在这个失败的系列试验之后,海森伯格和维尔茨才接受了赫克关于铀反应堆最优化几何设计的意见。那是库尔特·迪布纳在具体实践中已成功贯彻的方针。
第二章 核反应堆试验 第102节:四、迄未人晓的反应堆试验(1)
四、迄未人晓的反应堆试验
1在施塔特伊尔姆的实验室测试
1944年,战争对"日耳曼人帝国"的打击力度与日俱增。在德国空域的战斗中,制空权长时间掌握在同盟国手中,盟军飞机对城市、公路和铁路的肆意空袭,给德国军备武器工业体系造成无可挽回的负面影响,几乎所有大城市都难以维持正常的经济生活。科学家也品尝了这粒"空中战争"苦果,莱比锡、汉堡和科隆(Cologne)的物理研究所遭到的打击尤其严重。
自1943年夏天开始,为躲避空袭,威廉皇帝学会总部作出了准备对所属研究机构实施转移安置的决定。按照计划,哈恩和海森伯格的研究所将分期分批向符腾堡(Wuerttemberg)的泰尔芬根(Talfingen)和黑兴根撤退。从1944年4月开始,海森伯格就呆在黑兴根,而反应堆测试的全部责任都落在了维尔茨和少数几位同僚的肩上。
保罗·哈特克在汉堡呆不下去了,他带着人员设备转移到黑林山(BlackForest)南部的弗赖堡(Freiburg)和坎登(Kandern);克劳斯·克劳修斯和手下部分工作人员搬进他位于慕尼黑城外的住所;当瓦尔特·博特和汉斯·科普菲尔曼(HansKopfermann)仍留在盟军空袭尚未波及到的城市海德堡和哥廷根时,弗里茨·基希纳(FritzKirchner)则从科隆出走加米施-帕滕基兴(Garmisch-Partenkirchen)。这样的重新安置措施,虽然使几个"幸存"研究所的安全得到了保障,但是研究业务却被严重影响、备受干扰,从而更导致了工作进度的减慢。
1943年8月,陆军军械局研究处已差不多全体搬迁到了库默尔斯多夫。至于帝国物理-技术学会,在德国首都附近是找不到可用来设立分支的地方了,亚伯拉罕·埃绍为了给他的研究机构找个栖身之处,动用了他与图林根地区和西里西亚地区(Schlesien)行政长官的私人关系,结果,图林根的维达(Weida)成为新总部所在地,包括弗里德里希·豪特曼斯在内的一小群核物理学家去了龙讷堡(Ronneburg)。
更重要的转移安置行动是为那些特定产业寻找合适场所。大工厂的转迁移址可不是件容易之事,对"铀项目"至关重要的是梅泽堡的洛伊纳公司工厂、林德公司在慕尼黑的设备、安许茨公司(AnschuetzCompany)在基尔的设施、德古萨公司法兰克福(Frankfurt)本部、西门子公司柏林实验室,以及奥尔公司在奥拉宁堡和柏林的机构,上面开列的这些地方,都已经上了盟军轰炸的"黑名单"。
1944年3月,法兰克福的德古萨公司工厂在空袭中遭严重损毁,仅能维持有限的生产,而随着新的一轮炸弹从蓝天向大地飘落,金属铀生产濒临彻底停止。这个原因导致帝国研究委员会颁布了关于"将尚且完好无损的铀熔化炉实施再安置行动"的命令。1944年圣诞节前夕,这些装置被顺利运往在莱茵斯贝格(Rheinsberg)附近的采希林(Zechlin)找到暂避之地的奥尔公司分部。1945年春天,它们被再度向图林根地区的施塔特伊尔姆转运。然而,新的铀熔化炉却已于1944年终在柏林克吕瑙(Gruenau)投入了运转,德古萨公司拥有世界上设备最为现代化的特种金属制造工厂,每个月可以生产出差不多1吨的"特种专用金属"。
1944年中期,迪布纳加强了他团队的人员结构,新加入其中的有弗里茨·雷拜因(FritzRehbein)、奥斯卡·普费舍(OskarPfetscher)、工程师罗尔夫·施洛陶(RolfSchlottau)和西格瓦尔德·许尔斯曼(SiegwardHuelsmann),还有几名与上述各位同样的"能工巧匠"。格拉赫请施洛陶担任他的"原料筹集事务"代表,他的职责是负责监督指导德国几家生产工厂。关于弗里茨·雷拜因,甚至那些从事德国原子研究史的著名专家也承认,他们对这个名字知之甚少。1939年10月末,雷拜因进入威廉皇帝化学研究所工作,而仅在几天之前,他刚接受了一项与战争有重要关系的研究任务,详细资料尚且未知。除了陆军军械局之外,帝国航空部也将一项同样重要的任务赋予雷拜因,因为他的职位属于正式在编人员,必然要涉及到一些重要任务使命。雷拜因是个实验天才,这或许是他与陆军军械局建立关系的决定性因素。
第二章 核反应堆试验 第103节:四、迄未人晓的反应堆试验(2)
埃绍安排帝国物理-技术学会迁移图林根,可能对戈托夫研究小组而言存在着一个同样的"因果关系",他们也接到了按规定同样迁址图林根地区的命令。迪布纳对这个决定可没有多少热心,因为当前正是他最为重要的反应堆测试的准备期,为此只是派出了一个规模不大的先遣队。哈特维希和施洛陶受命寻找一个适合设立分支机构的地点,他们选中了施塔特伊尔姆,这座位于阿恩施塔特(Arnstadt)东南10公里处、居民不过6000人的小城内,有一所占地面积不能算小的中学校舍似乎非常适合膳宿,构造坚固的地下室可以被用于存放日后试验所用的原料。1944年9月中旬,为了争取"施塔特伊尔姆权贵"的合作,格拉赫通过威廉皇帝学会秘书长特尔朔,给当地行政官员送去10瓶红酒作为见面礼。9月23日,施塔特伊尔姆市长与哈特维希签下了租用合同。
在中学校舍和一个仓库里,戈托夫的科学家们设立了临时实验室、办公室和工作站。实验室设备和测量器械如同蚂蚁搬家一般,一点一点地从柏林和其它城市陆续运抵此地。无论怎样,实验设备依然处于短缺状态,哈特维希试图搞到一份享有优先权的证明文件,施洛陶也在这方面进行着不懈的努力。1945年初,他从格拉赫和格奥尔格·格劳厄(GeorgGraue)那里获得了授权。那段时间,格拉赫和格劳厄就如同图林根地区帝国防务专员一样,在柏林与施塔特伊尔姆、海格尔洛赫之间来回穿梭游走。
1944年岁末,部分受损的挪威高蒸浓装置运至施塔特伊尔姆,随着奥尔公司铀熔炼装置的配备,实验室得到进一步的完善。1945年3月中旬,奥尔公司的合作者与弗里德里希·贝尔凯持续讨论为设备装置选一个最佳安置地点问题。中子源发射装置被建在中学校舍,中子增殖试验将在一个酿酒厂的地窖内进行,整个计划预定在地窖完成的这个事实,为战后广为传播的一则关于存在一个"地下原子实验室"的流言提供了版本素材。然而,这些设备装置却从未进入运行状态。
至今为止,关于"迪布纳实验室"或"地下装置"的内容在官方档案里没有进一步涉及,然而这并不能完全杜绝与其相关的流言在奥尔德鲁夫(Ohrdruf)集中营囚犯之间散布传播。在此可将前集中营囚犯、波兰人弗朗齐歇克·斯特雷耶夫茨基(FranciszekStryjewski)的陈述作为一个实例。斯特雷耶夫茨基描述了自己在奥尔德鲁夫附近地下隧道里的经历,一个来自其他集中营的难友告诉他,德国人正在这些隧道里搞新式武器研究工作:"奥古斯特·萨里(AugustSzary)对我说,你看到那边两条隧道了吗?已经建好很长一段时间了,活儿是在我们之前的那批'同室者'74干的。每天,都有好多的货车和汽车开进隧道,卸货的都是士兵,他们把许多箱子搬到里面去,是些什么机器设备,还有就是只有上帝才知道的什么'废料垃圾'。隧道里正在组装一种全新的设备,是为制造一种到现在都不知道名字的炸弹用的。甚至还有人偷偷听到了一些谈话,是关于希特勒所说'新式武器'原子弹的。"75即便是真的存在一个地下秘密"原子实验室",那么迪布纳也没有在那里工作,1945年2月之前,他一直呆在柏林城里和戈托夫。
第二章 核反应堆试验 第104节:四、迄未人晓的反应堆试验(3)
临时实验室的布置工作进展缓慢,显然,向施塔特伊尔姆的迁移安置工作无法在短时间内完成。连同科学家楚留斯和赫尔曼在内的一个技术小组留在了戈托夫,迪布纳也呆在柏林,时断时续地逗留到1945年2月1日。这期间,在哈特维希领导下,两个小规模试验的测量工作安排就绪:一个是"反应堆球形体和低温状况下的固态碳酸"试验,另一个是较小些的"铀球体和重水"试验。迪布纳小组的设计方案得到保罗·哈特克大力帮助,他们取得了一些进展。
为开始试验工作,科学家需要金属铀、氧化铀、重水、石蜡、镭-铍中子源、一个铝制反应堆槽和各种规格的测量器械。所有的这些"原料"、更确切而言就是他们能够用于获得成果的设备装置,都是在极其困难的情况下运到图林根去的。为了合成中子源,科学家们在中学地下室里布置了两个可以被封闭的凹槽。1945年初,在德国可寻觅得到的镭-铍中子源物质,绝大部分都在施塔特伊尔姆。
除了图林根反应堆之外,另外还有一个正在建造之中的反应堆。事实上,党卫队系统还控制着一个小规模的研究团队。我们在后面将要谈一谈德国党卫队在这方面的作为。
对那些科学家的工作,中学里的常住居民是一无所知的,他们只是看到,这些人有几次聚集在当地的"祖国"高级旅社里开会和交谈,某些人甚至认为,这些包租房间的住客是一群"圣经学士"。自那之后,"圣经学士"就成了对迪布纳小组成员的流行称呼,他们也因此而"出了名"。至于迪布纳手下的那些工作人员呢,他们中的部分人与家眷同在中学里生活起居,少数人在"祖国"高级旅社下榻。迪布纳的家庭也不例外,在距离此地3公里开外的格里斯海姆城堡(GriesheimCastle)找到新居之前,他一家人就住在中学校舍里。格拉赫短暂到访图林根期间,也在此地过夜。
迪布纳小组在戈托夫处于"静止"状态的同时,卡尔·维尔茨和几个同事则在柏林为他们的反应堆试验进行着不懈努力。
2哈特克与迪布纳合作
1944年,德古萨公司的制造工厂接二连三地遭到破坏,此后恢复生产的问题也不再被考虑了。现在,海森伯格小组是既没有足够的金属铀薄层,又缺少充分的柱形容器,尽管如此,格拉赫还是尽其所能地为一个大型试验做前期准备工作,在这个稍后进行的试验中,将动用所有可以得到的铀砌块,除此之外,格拉赫还在全身心地探索可供选择的重水生产方法,由于得到了西门子公司和哈特克小组的帮助,他使一套简易重水处理装置制造完成了。一如既往,瓦尔特·格拉赫总是会取得成功的。
第二章 核反应堆试验 第105节:四、迄未人晓的反应堆试验(4)
现在,要进行柏林实验堆模型-Ⅷ(B-Ⅷ)的测试了。为了此次试验,在试验性反应堆内部格栅结构中,使用了总计重量1.5吨左右的大约680个铀砌块。但是,维尔茨面临严重的人员短缺,全部人手加起来也还是少得可怜,"装置运转缓慢,金属铀今天才送到",这是他于1945年1月底在给海森伯格的信中所写的。76维尔茨坦率地向海森伯格提出请求,派几名同事到柏林来协助他,鉴于战争形势,这个"十万火急"的呼叫没有得到回应。
相反,库默尔斯多夫却伸出了援助之手,迪布纳派出5名精明强干的技术人员,帮助"地堡实验室"完成这次试验配置的构建。这些来自库默尔斯多夫的人在仅几日的短暂逗留期间,把所有的技术能力都发挥得淋漓尽致。
此时,格拉赫、维尔茨和迪布纳已将原料转移的准备工作安排就绪,维尔茨更是每天都期盼物理学家能够被免除编入人民冲锋队(Volkssturm)77参加战斗的义务。1945年1月31日,格拉赫下令停止柏林和戈托夫的研究工作,科学家向施塔特伊尔姆转移,那些贵重原材料连同设备和档案,也统统装车运往施塔特伊尔姆。
维尔茨的失败是预料中之事。柏林反应堆试验是建立在一个有缺陷的设计基础之上的,关于这一点,保罗·哈特克应该是已经知道的。1944年春天,哈特克再次对反应堆测试发生了兴趣,并从奥尔公司购得400个铀砌块。随着他的离心机的成功,在日后不长时间内,就能获得某些数量的低浓缩原材料,这便出现了一个对自己有利的机会,他想将这些低浓铀用于他个人的试验。哈特克这是典型的书生之见,实际上,那些来之不易的低浓缩铀的处置权在海森伯格小组。
除了柏林和戈托夫之外,第三个地点的新测试至今毫无动静,难道这是瓦尔特·格拉赫有意而为之吗?但从另一方面观察,如果他无法摆平柏林和戈托夫之间的恶性竞争,那么他希望至少不要使这股力量分裂。
1944年3月22日,格拉赫和哈特克驱车前往戈托夫,这天将要做出使迪布纳和哈特克的设计方案形成联合决定。现在,西门子公司的科学家也间接参加到这个合成体中,介入前期准备工作。格拉赫还邀请了古斯塔夫·赫兹。
赫兹的共事者维尔纳·许策从事铀的热辐射研究工作已经有两年之久,格拉赫和赫兹一致认为,许策应该再度开始他的试验。这个方案通过许策进入到操作层面,他承接了一个名称为"关于浓缩特种金属的分裂、温度提升和探测界限的确定探测法开发方案"的项目研究工作。随着项目启动,关于通过低浓缩铀驱动反应堆热量产生的研究测试任务第一次被分派执行了。
第二章 核反应堆试验 第106节:四、迄未人晓的反应堆试验(5)
3低浓缩铀
依照常理考虑科学研究的状况,对于寻找通往原子弹途径的最重要难题之一是铀-235的工业化提取,德国科学家不可能解决这个问题。战争结束后不久,冯·魏茨泽克就曾有过如下解释:"问题恰恰出在同位素分离,这方面被我们完全忽视了,有意和无意兼而有之,除了离心机之外。"78尽管一系列方法已经进行了实验室级别的测试,但通往大规模技术转化的决定性步骤却从未实现过,不存在什么"德国的橡树岭"(GermanOakRidge)79,在德国,没有规模化的同位素分离工厂。
同位素分离没有被谨慎地继续从事,还有另外的原因:关于所必需的高浓缩铀-235是多少,没有给出明确的指示。在铀-235炸弹的理论发展方面,海森伯格没有取得任何程度的进展,挡在他前面的障碍物只是临界质量的计算问题。同样,在已提及的"铀俱乐部"研究档案里,关于临界质量的计算很少有所显现。这涉及到钚炸弹,制造这种炸弹的首要条件,是必须拥有一个处于运行状态的反应堆。
在相当长的一段时间里,更高一级的当权人士并未认识到,这个话题深处实际上隐含着爆炸物威力的意义。时至1943年夏,对于铀-235的应用意图问题,阿尔贝特·弗格勒所表现出来的是一种依然如故的茫然不知,他向海森伯格询问:"莫非在同位素铀-235背后还隐藏着什么故事吗?如果我的记性没出错的话,许多中子在轰击天然铀的过程中会被释放出来,但是,天然铀中所含的同位素铀-235仅是一个极小值的百分比。我说的准确吗?"80海森伯格虽然作答但并未予以澄清,他撇开同位素分离问题转而关注其他,对这方面的工作,他没有特别的兴趣。
个别小规模研究组和独立科学家已经在研发铀同位素分离的设备和方法。单就关于铀-235同位素电磁分离法而言,1939~1940年,基尔的威廉·瓦尔歇(WilhelmWalcher)、威廉皇帝化学研究所的海因茨·埃瓦尔德(HeinzEwald)、维也纳的理夏德·赫尔佐格(RichardHerzog)和曼弗雷德·冯·阿登已投入相关开发工作。电磁分离法的应用原理是,不同质量的带电粒子进入磁场后,将按不同的轨迹运行,通过磁场加力使重的粒子射向分离装置的另外一侧并在那里聚集。
在战争爆发之前,瓦尔歇的质谱仪已经在这方面证明了其适宜性,从原理上讲,用他的分离设备同样可以实现铀的同位素分离。81迪布纳赏识瓦尔歇的工作价值,1939年就曾向他请教,分离出几克同位素铀-235所必需配备的装置是多少?瓦尔歇估计,要达到这个目标,大概得需要100台。因为尚未经过技术检验,迪布纳不可能批准如此规模的制造任务,但是他委托瓦尔歇进一步开发他的同位素分离装置。1942年初,他最终判给瓦尔歇一份建造两台实验室装置的合同契约,这个装置后来也被称为离析器。82
第二章 核反应堆试验 第107节:四、迄未人晓的反应堆试验(6)
1943年4月9日,埃绍、弗格勒和门采尔决定在威廉皇帝学会与"铀俱乐部"之间展开更好的合作。后来,瓦尔歇不得不将离析器的单项工作移交给威廉皇帝物理研究所。他的设备运转如何?通过离析器获得了多少量的浓缩铀?这些情况都不甚清楚。
格拉赫将他的支持力度集中于同位素分离的最先进方法开发方面,即哈特克的离心分离机技术和巴格的同位素溜槽。1944年3月上旬,格拉赫在蒂宾根召集了一次关于同位素分离的专家讨论会,一个月后,在慕尼黑又开了一次主题相同的讨论会。
格拉赫开始对哈特克和克劳修斯关于"现在也可以尝试一下光化学法"的建议发生了兴趣,并集合了一个研究工作小组。83假如确有其事的话,那么在战事的干扰下,研究进程也大为受阻,结果是什么都没有完成。显然,光化学法不适合大规模技术应用,而两个其他的方法——埃里希·巴格的同位素溜槽和霍斯特·科辛格(HorstKorsching)所开发的一种设备——则没有太大的区别。
哈特克依然保持着最大的希望,尽管自1942年春天以来,他屡遭挫折、事事不顺,但是,汉堡小组所走的路却是正确的。1942年7月,威廉·格罗特首次成功获得一个微量的最低限度浓缩的同位素铀-235。离心分离机技术投入实际操作了!在陆军军械局,人们为此而欣喜若狂。哈特克再一次踏上新的途径,经过对到目前为止所取得的试验结果进行分析后,他设想,如果将两台离心机互相连接起来,以不同的速度运转,那么在两个不断变化的压力差之间将会发生什么呢?哈特克与他以前的同事约翰内斯·延森探讨这个想法,当然,同样的讨论也在他与格罗特之间进行过。1942年8月8日,他撰写了一份关于设计专利的报告。秋天,在安许茨工厂开始了第一台复合离心机的制造工作,即UZ-Ⅲ-A装置。1942年底,埃绍向赫尔曼·戈林汇报了关于离心分离机技术的重要意义,他说一旦开发工作完成,这种设备必须要立即大批量制造。
1943年3月2日,在复合离心机首次运转测试中,获得了几克浓缩率已经达到5.2%的铀-235。哈特克马上提议,至少要建造10台复合离心机。陆军军械局同意他的方案,并允应为此项目拨付60万帝国马克作为资金支持。战后,奥托·哈克塞尔曾散布这样的故事,声称为防止希特勒日后拥有原子弹,埃绍并未给予离心分离机研发计划以充分适当的支持。84然而,在埃绍与汉堡离心机专家之间的通信内容中,则提供了相反的证明,85埃绍是这个计划向前发展的推动者。
为了博特在海德堡的测量和初步试验,埃绍需要少量的浓缩铀。于是哈特克在1943年7月答应,"以后的几周内"交付浓缩铀的试验抽取样品,每个样品为10~20克。"在基尔的小型超速离心机模型试验中,每小时能够分离出0.5克浓缩铀,在弗赖堡,大约为每小时2克。"86
第二章 核反应堆试验 第108节:四、迄未人晓的反应堆试验(7)
格拉赫根据实力支持离心分离机项目,在他的秘密笔记本里,有几个地方提及黑林格公司(HelligeCompany)。像哈特克一样,格拉赫显然也在试图计算出离心机能够生产多少浓缩的原材料,从他的记事薄中可以知道,他在以300天作为计算单位,估计黑林格公司所能生产出的浓缩原材料的数量。
此时,在弗赖堡的黑林格公司,单腔离心机进入持续运转状态。这台装置自1943年6月投入运行以来,一天能生产出7.5克浓缩率为5%的铀-235。像这样通过单一途径,天然铀中能够被浓缩的同位素铀-235含量,可从0.71%提升至大约0.75%。每个额外的途径将可以更进一步提升相对地浓缩的程度。
那些身居要职的军政大员,大都抱以一种不耐烦的心态等待着从汉堡传来更多成功的报告。当弗格勒向埃绍打听的时候,海军装备研究领域的"资深政治家"威策尔海军上将,也在向奥托·哈恩探询这方面的消息。哈恩于1943年5月4日写信答复:"铀-235浓缩之重要性当然是难以用语言形容的,这项工作将在德国的多种场合进行,在美国也同样是如此。通过离心分离机的浓缩,到目前为止仅有气体化合物是适合于应用的,但不幸的是,他们没有便利的道具。不管怎样,哈特克教授已经取得了成功。"87
由此可见,哈特克已踏上希望之途。由于英国皇家空军对汉堡持续不断的猛烈空袭,哈特克的试验工作已不可能继续在这座城市里进行了,在靠近德国-瑞士国境线的边城小镇坎登,他为自己的实验研究搭建一个临时平台。
1943年9月10日,复合离心机测试终于重新开始。哈特克立即告知迪布纳、稍后还有埃绍:"再度所要达到的目标是,浓缩率大约为5%、日产量7.5克。如果对于一个大型双体复合装置的性能推断能获得同样的结果,就证明我们所抱希望的立足点是正确的,物质的数量和选择性,或许像我们最初计算的一样,它是有希望的。换言之,每天将可以生产出浓缩率高于10%的、数量多于20克的浓缩铀-235物质。"88
科学家们为获得成功而在顽强努力地工作着。试验过程中,离心机经常处于24小时不停运转的状态。克劳斯-阿道夫·祖尔(Klaus-AdolfSuhr)的报告称,"每天夜里,这些身心俱疲的科学家,还要靠徒步或骑脚踏车走完回家的路,这些都导致他们的体能负荷的过度。"89UZ-Ⅲ-A装置经过少许改造之后,将连续运转的状态一直保持到1944年6月,其后,经过第二次改良的复合离心机UZB-Ⅲ-B装置也投入了运行。没有人知道这两台超速离心机到底生产出了多少浓缩原材料,毋庸置疑,它们确实在发挥实际效应。那么,这些经过浓缩的原材料又都被存放在什么地方呢?
10~15台复合离心机的安装工程准备在坎登开始,同时,哈特克希望能在1944年底完成离心机制造工作,使所有设备全部进入不间断运转状态。来自基尔的汉斯·马丁教授,随后还有康拉德·拜尔勒(KonradBeyerle)也与坎登小组取得了联系。直到那时,他们还在为日后离心机技术的进一步开发而日以继夜地持续不停工作。仅仅几个星期之后,坎登的和平与宁静便被打破了。1944年8月25日,盟军解放了巴黎,一路推进的前锋部队直趋阿尔萨斯(Alsace),前线在不断逼近,这意味着所有的家当又得再次被打包启运。哈特克决定选择策勒(Celle)为转移目的地,然而他可不想冒这样的风险:两台超速离心机在一夜之间化为乌有——哪怕是其中的一台。于是他下令一台运往策勒,第二台正在使用中的超速离心机连同其他的部分设备,被隐藏在一个不为人所知的地方,直到战争结束之后都未被发现。
哈特克小组以顽强的精神坚守在自己的岗位上,尽一切努力履行被赋予的使命,他们在策勒成功安装调式了UZB-Ⅲ-B装置并于1945年2月初投入运转。这要归功于许多小的技术改进,哈特克小组现在甚至可以获得日产量50克、浓缩率达到15%的物质。90所以,在20天的运行时间内获得1000克浓缩率为15%的浓缩铀,在理论上是可以达到的。
4月12日,当英国军队已经抵达距策勒仅几公里处时,这个小组终于放弃了,然而,浓缩铀却是已经无影无踪,它"蒸发"了。有文件可以证明,保罗·哈特克曾几次跑到柏林和戈托夫与瓦尔特·格拉赫及库尔特·迪布纳会面,同样还可以发现他的同事约翰内斯·延森赴施塔特伊尔姆、罗尔夫·施洛陶从施塔特伊尔姆前往策勒的公路旅行记录。克劳斯-阿道夫·祖尔保存了的那段时间的日记,但奇怪的是,2月24日~3月12日之间这段决定性日子的活动却不见记载。91
我们所不了解的是,哈特克小组已经生产的铀-235的总数是多少?铀浓缩进展所达到的程度又是如何?不管怎样,个别了解内情的人还是曾间接谈及这个"绝密"内容,因此我们必须要从战后陈述中寻找某些蛛丝马迹。一些直接参与者声称,"几百克被浓缩——或贫化——的同位素合成物",是经过两年时间的制造获得的。92迪布纳也证实了这个说法,尽管他绝口不提这些材料存放什么地方。
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