Модель немецкого реактора B8 (1945): keff 0,94, для критичности нужно вдвое больше урана
Исследование в PNAS Nexus сочетает архивную экспертизу и нейтронную модель, проверенную измерениями 1945 года. Недостача материалов оказалась больше, чем заявлял Гейзенберг.
Группа авторов, среди которых физик Университета Мэриленда Тимоти Кёт, опубликовала в PNAS Nexus (2026) реконструкцию реактора B8. B8 стал последним реакторным экспериментом германской ядерной программы военных лет: его собрали в апреле 1945 года из природного урана и тяжёлой воды. По расчётам авторов, реактор в построенном виде имел эффективный коэффициент размножения keff = 0,94, то есть самоподдерживающейся реакции в нём не было 
doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗.
Нейтронная модель установки B8
В статье в Nature 1947 года конструктор B8 Вернер Гейзенберг утверждал, что установке «чуть-чуть не хватило» и недоставало лишь «относительно небольшого количества урана» doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗. Чтобы проверить это, авторы провели экспертизу и документальную реконструкцию урана, тяжёлой воды и графита, использованных в эксперименте. Затем они построили нейтронную модель и проверили её по измерениям, сделанным на самой установке в 1945 году doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗. По пересказу Ars Technica, в работу вошёл анализ двух сохранившихся урановых кубиков, а также архивных отчётов и переписки. B8 собрали в Хайгерлохе из 664 урановых кубиков, подвешенных в баке с тяжёлой водой и окружённых графитом.
Чтобы получить keff = 1,0, немцам потребовалось бы примерно в 2,0 раза больше урана и примерно в 2,2 раза больше тяжёлой воды, чем они использовали, сообщают авторы doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗. Это намного выше оценки Гейзенберга. Необходимые объёмы составляли около 1,2 и 1,8 от оценённых доступных в Германии военных запасов соответственно doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗. Ars Technica со ссылкой на статью приводит диапазон от 1292 до 1775 урановых кубиков, а также указывает, что тяжёлой воды понадобилось бы вдвое больше, чем завод Norsk Hydro в Веморке (Норвегия) произвёл за всю войну.
Графит вместо тяжёлой воды
В последующие десятилетия историки предполагали, что немцам следовало выбрать графитовые реакторы, как это сделали американцы doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗. Авторы проверили и этот вариант. Графит B8 содержал 3,4 wppm примеси бора и был повторно использован из предыдущего эксперимента B7. Согласно расчётам, он не позволил бы достичь критичности в гипотетической сборке из графита и природного урана doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗.
Разница заключается в сырье. Немецкий графит делали из металлургического кокса, который по природе содержит больше бора, чем графит на основе нефтяного кокса. Последний был доступен в Америке и, по словам авторов, единственный обеспечил критичность Chicago Pile 1 doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗. Авторы заключают, что Германия не могла построить во Второй мировой войне ни тяжеловодный, ни графитовый реактор doi.orgPNAS Nexusdoi.orgОткрыть источник ↗.
