Kiedy w roku 1982 brytyjska flota płynęła na Falklandy podczas konfliktu o te wyspy, jej lotniskowce miały na pokładzie bomby WE.177 o kodowej nazwie Katie zbudowane z wykorzystaniem wzmocnionego rozszczepienia. Te sześćsetfuntowe [272 kg] bomby, które mogły być zrzucane z samolotów Harrier Jump Jet, miały regulowany zakres siły wybuchu od 0,5 do 10 kiloton. Większość z tych sześciuset funtów przypada na metalowy aerodynamiczny korpus. Trudno nie dostrzec wyraźnej różnicy pomiędzy tą sześćsetfuntową bombą wykorzystującą wzmocnione rozszczepienie, a ich prawie pięciotonowymi poprzednikami z okresu II wojny światowej.

Nie jest tajemnicą, że pod koniec II wojny światowej kilku hitlerowskich naukowców nuklearnych zostało uwolnionych od groźby oskarżenia o zbrodnie wojenne i procesu w zamian za podzielenie się z USA atomowymi sekretami Niemiec. Ów werbunek przeprowadzono w ramach operacji, która początkowo nosiła nazwę Overcast, a później Paperclip. Jednym z naukowców wykorzystanych przez Amerykanów do rozwinięcia ich powojennej technologii jądrowej był szef projektu broni jądrowej Biura Uzbrojenia Armii (HWA), dla którego pracowali dr Eric Schumann i dr Walter Trinks. Dr Paul Harteck, który początkowo nie chciał współpracować z Amerykanami, w końcu podsunął im koncepcję wypełnionego trytem, zawieszonego w powietrzu pojemnika, w celu przeprojektowania i zwiększenia siły wybuchu ich bomby Mark III, co zaowocowało kolejnymi typami, takimi jak Mark IX i Mark XVI. W końcu dr Harteck pomógł Amerykanom zbudować bombę Swan opartą na wzmocnionym rozszczepieniu w roku 1956.

 

Wzbogacanie uranu

Pomysł aliantów realizowany w ramach Projektu Manhattan polegał na wzbogaceniu odpowiedniej ilości uranu w celu otrzymania masy krytycznej, co oznaczało 64-kilogramowy rdzeń bomby, jaką zrzucono na Hiroszimę. Z kolei w bombie zrzuconej na Nagasaki jako materiał rozszczepialny zastosowano pluton, który wytworzono wcześniej z uranu. Te dwie metody opracowane przez Projekt Manhattan wymagały wzbogacenia uranu-235, który stanowi zaledwie 0,7 procent naturalnie występującego w przyrodzie uranu. Do bomby zrzuconej na Hiroszimę potrzeba było 64 kg uranu wzbogaconego do co najmniej 80 procent U-235. Do bomby zrzuconej na Nagasaki potrzeba było 6,2 kg uranu wzbogaconego do około 20 procent U-235.

Pomysł realizowany przez Projekt Manhattan w Oak Ridge był bardzo prymitywny i polegał na przekształceniu tlenku uranu w gazowy związek z kwasem fluorowym i przepuszczeniu go przez porowatą barierę w celu oddzielenia lżejszych izotopów. Mimo to nadal konieczne było dodatkowe przetwarzanie przy pomocy prymitywnego akceleratora cząstek w celu oddzielania izotopów w oparciu o ich wagę.

W czasie II wojny światowej Niemcy opracowali co najmniej trzy różne typy gazowych wirówek. Jedna z nich, ultrawirówka Mark III-B, była masowo wytwarzana przez niemiecką firmę Anschütz i była 30 razy skuteczniejsza od używanej w zakładach w Oak Ridge. Dr inż. Konrad Beyerle, dyrektor ds. badań firmy Anschütz, ujawnił w marcu 1946 roku brytyjskim śledczym, że wirówki jego firmy produkowały dziennie od stycznia 1944 roku 20 gramów uranu-235 wzbogaconego o 7 procent. W czasie II wojny światowej w Projekcie Manhattan również próbowano opracować proces odwirowywania, ale bez powodzenia.

Mimo całej sprawności Niemców we wzbogacaniu uranu-235 ich wirówki nie dawały pozytywnych wyników aż do roku 1944. W roku 1942 Schumann i Trinks określili swoją bombę atomową jako wykorzystująca uran-233, a nie uran-235. Skąd zatem brali ten materiał, którego nie można uzyskać z naturalnych złóż?

 

Eksperymenty z torem

W Jekaterynburgu, w którym zamordowano ostatniego cara Rosji razem z całą jego rodziną, wciąż znajduje się tajemniczy skarb pochodzący z czasu II wojny światowej. Nie jest to złoto ani drogocenne klejnoty, ale tysiące ton toru skonfiskowanego przez SS na potrzeby programu jądrowego Hitlera.

Po wojnie przedstawiciele firmy Auer Gesellschaft, która była odpowiedzialna za dostarczanie i przetwarzanie uranu dla nazistowskiego programu jądrowego, próbowali wyjaśnić alianckim śledczym, dlaczego Niemcy po inwazji w Normandii w dniu D-day przejęli cały zapas toru należący do francuskiej firmy Terres Rares. Aby przewieźć go do Niemiec, zanim Francja wpadnie w ręce alianckich armii, skierowali do realizacji tego zadania pociągi, które były w tym czasie znacznie bardziej potrzebne wojsku do przerzucania dywizji pancernych do Normandii. Przedstawiciele Auer Gesellschaft powiedzieli alianckim śledczym, że celem tego przedsięwzięcia było zapewnienie ciągłości produkcji wzbogaconej torem pasty do zębów Doramad. W rzeczy samej, jak podał jeden z autorów, produkcję pasty Doramad wstrzymano na początku lat 1930. Wydaje się, że rzeczywistym celem przejęcia tego toru było uzyskanie materiału do produkcji bomby atomowej.

W latach poprzedzających wojnę, kiedy wybitny niemiecki naukowiec profesor Werner Heisenberg współpracował z duńskim naukowcem Nielsem Bohrem, Bohr prowadził w Kopenhadze eksperymenty polegające na bombardowaniu toru promieniami rentgenowskimi wytwarzanymi przez generator Van de Graaffa. W ich wyniku Heisenberg opracował teorię S-macierzy kwantowej fizyki jądrowej, która wyjaśnia przemianę jednego pierwiastka w drugi poprzez bombardowanie go protonami. Heisenberg ustalił, że ze stosunkowo nieszkodliwego toru można wytworzyć protaktyn-233, który pozostawiony w spokoju przez 27 dni w naturalny sposób rozpada się na czysty izotop uranu-233, czyli na materiał zastosowany w bombie atomowej Schumanna i Trinksa opisanej przez nich w roku 1942.

Po upadku komunizmu w byłym Związku Radzieckim naukowcy uzyskali dostęp do ogromnych archiwów KGB w Moskwie. Autorowi Rainerowi Karlschowi i jego koledze dziennikarzowi Heiko Petermannowi zlecono ich przejrzenie. Znaleźli tam notatki Heisenberga dotyczące przemówienia, które miał wygłosić do swoich kolegów naukowców na słynnej konferencji w czerwcu 1942 roku w Harnack-Haus w Berlinie w sprawie rozwoju broni atomowej. W latach powojennych Heisenberg nieudolnie próbował wykreować się na pacyfistę, który podobno usiłował sabotować projekt budowy bomby atomowej w Niemczech, ale jego notatki z przygotowań do wygłoszenia tego przemówienia mówią coś zupełnie przeciwnego. Heisenberg zaproponował budowę bomby atomowej nie większej od ananasa. Zapowiedział też wdrożenie przedsięwzięcia, którego zadaniem będzie wytwarzanie protaktynu do takiej broni.

 

Jądrowa fotochemia

W roku 1937 niemieccy naukowcy dr Walther Bothe i dr Wolfgang Gentner opublikowali pracę traktującą o zależnościach energetycznych jądrowego fotoefektu⁸. Był to pierwszy wyraźny dowód na to, że widma absorpcji atomowej są akumulacyjne i ciągłe. Jest to efekt znany jako dipolarny gigantyczny rezonans jądrowy. Ich praca omawia konieczność dostarczenia energii elektromagnetycznej w celu wywołania drgań węgla z częstotliwością, która wywołuje rezonans i emisję promieniowania rentgenowskiego. W przypadku transmutacji toru do uranu oddzielenie protaktynu-233 i chemiczne wyekstrahowanie go z toru-232 jest stosunkowo łatwym zadaniem.

W roku 1941 dr Gentner, który był ekspertem w zakresie jądrowego efektu fotochemicznego, udał się do Francji, gdzie wynajął potężny paryski cyklotron do eksperymentów, których celem było bombardowanie protonami toru i uranu. Próbki napromieniowanego toru wysłał do dra Otto Hahna w Niemczech w celu ich analizy chemicznej i poszukiwania mutacji jądrowych tych pierwiastków. Czy te paryskie eksperymenty były pierwszym krokiem do wyprodukowania rozszczepialnego materiału przeznaczonego do hitlerowskiej bomby atomowej?

Fotochemia polega na jonizacji elementu pośredniczącego w celu wytworzenia plazmy, a następnie sztucznego promieniowania. W okresie przedwojennym inny wybitny naukowiec, profesor Walter Gerlach, zademonstrował transmutację ołowiu w złoto w wyniku tego samego procesu. Pierwiastkiem pośredniczącym w tym procesie była rtęć ze względu na przewidywalny wzrost jej poziomu jonizacji.

Przy pomocy sztucznego promieniowania rentgenowskiego (promieni X), które może być stymulowane w akceleratorze cząstek, takim jak cyklotron, hitlerowcy mogli manipulować i zmieniać pierwiastki, takie jak tor, w protaktyn w wyniku bardzo krótkiej ich ekspozycji. Ten proces wymagał jednak dostarczania dużych ilości energii do akceleratora cząstek w sposób, za pomocą którego można wywołać także rezonans jądrowy w docelowym materiale.