Ларс Орстрём - Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

N 2+3H 2→ 2NH 3.

Для этой реакции не нужен электрический ток, но Norsk Hydro использовала электроэнергию для получения необходимого газообразного водорода путем электролиза воды [143] Сегодня для получения газообразного водорода, который используется в реакции Габера – Боша, применяются природный газ и другие полезные ископаемые, и вот поэтому большинство атомов азота, содержащихся в нашем организме, получены из невозобновляемых источников. .

Вскоре стало понятно, что этот процесс обогащает D 2O и HDO воду, не превращенную в газы: поскольку Н легче D, реакция, производящая Н 2, будет проходить быстрее, чем та, в результате которой получается D 2 [144] Uttersrud U. Leif Tronstad Vitenskapsmann, etterretningsoffiser og militærorganisator 1903–1945. Teknologihisotria, Engineering education, Oslo andAkershus University College of Applied Sciences. URL: https://web.archive.org/web/20080113003506/http://www.iu.hio.no/~ulfu/historie/tronstad/index.html; Okkenhaug K. NTH-professoren som snøt Hitler for atombomben // Adresseavisen, 14 March 2008. . В числе осознавших это был и Лейф Тронстад, молодой профессор неорганической химии из Норвежского технологического института в Тронхейме. Представьте себе, как имеющие меньший размер ионы Н +быстро несутся к отрицательно заряженному катоду, где смогут поймать электрон и образовать газообразный водород, соединившись с другим шустрым ионом Н +; более крупные ионы D +слегка отстают в этой гонке. Следовательно, атомы водорода будут удаляться из раствора быстрее, чем атомы дейтерия, и оставшаяся вода будет обогащена D 2O и HDO.

Однако разница в скорости реакции все же мала, поэтому школьный эксперимент с водой, аккумулятором и одним-единственным сосудом не представлял бы для немцев почти никакой ценности. Тронстад и несколько других людей спроектировали процесс, где первичный раствор переходит во вторую ячейку для электролиза и вновь слегка обогащается – и так далее, и так далее. Этот так называемый каскадный процесс заканчивается в n -ной ячейке, в которой вы наконец получаете обогащенную тяжелую воду.

На этот процесс вы затратите огромное количество энергии. Вы не только подвергнете электролизу все молекулы Н 2О, но также большое количество молекул HDO и D 2O. Чтобы заниматься этим в промышленных масштабах, вам нужна огромная электростанция, а впервые заработавшая в 1911 году электростанция «Веморк» была тогда крупнейшей в мире. В электролизе используется постоянный ток (DC) – тот, что получают при помощи аккумулятора, в отличие от переменного тока (AC), который используется в бытовых электроприборах. Теоретически электроэнергию лучше транспортировать в виде постоянного тока, но в то время не все инженерные проблемы были решены, поэтому в 30–40-х годах крупному производству, занимающемуся электролизом, для работы требовалось находиться рядом с электростанцией.

Тронстад бежал в Лондон в 1941 году, и благодаря опыту службы в вооруженных силах и опыту научной работы его вскоре приняли на службу в находившееся в изгнании норвежское высшее командование. Поскольку он обладал глубокими познаниями по части производства тяжелой воды, которую в своих дневниках неизменно называл «сиропом», ему предстояло играть одну из главных ролей в различных операциях, известных под общим названием «диверсия на производстве тяжелой воды». Прежде чем покинуть службу, именно он отправил Реджинальду Джонсу первую важную телеграмму, касавшуюся тяжелой воды, а впоследствии сообщил еще некоторые крайне важные сведения, хоть и с условием, что никакая информация не будет передана Имперскому химическому тресту (ICI) – крупнейшему британскому химическому концерну, поскольку «кровь – не вода, пусть даже тяжелая» [145] Jones, Most Secret War. .

Рисунок 25.А – Херёйя, Норвегия, место расположения Norsk Hydro; В – Рьюкан, Норвегия; С – Эвимор, Великобритания, база УСО; D – Уик, Великобритания, база ВВС; Е – Хайгерлох, Германия, экспериментальный реактор.

Во время первой из военных акций, операции «Тетерев», четверых норвежцев из роты Линге в конце 1942 года успешно сбросили с парашютами на плато Хардангервидда для проведения рекогносцировки. Второй операции было суждено превратиться в трагедию.

Вечером 19 ноября 1942 года с авиабазы Скиттен Королевских ВВС неподалеку от Уика на северо-востоке Шотландии взлетели два бомбардировщика Halifax («Галифакс»); они вели за собой два планера, на борту которых находились 48 молодых, прошедших особую подготовку добровольцев из Королевских инженерных войск. Назад вернулся только один бомбардировщик, а большая часть операции «Незнакомец» пошла наперекосяк. Найти подходящую посадочную площадку оказалось невозможно, погода стояла плохая, один Halifax разбился, погубив семь членов экипажа, а планеры совершили трудную посадку вдали от цели, и при этом несколько солдат получили ранения.

Нацисты, которых быстро оповестили местные власти (у них в этом деле не было особого выбора, и поэтому не стоит судить их слишком строго), жестоко казнили всех выживших, поскольку под военной формой у них была гражданская одежда, из-за чего их сочли партизанами, а не находящимися на службе солдатами. По прошествии времени стало понятно, что эта операция была плохо спланирована. Выполнив задание, солдаты должны были перебраться через горы в Швецию, но они не умели ходить на лыжах и знали лишь несколько фраз на норвежском языке. Их командир, полковник Хенникер, был недоволен этим планом и, возможно, предчувствовал, что отправляет молодых людей почти на верную смерть [146] Nordahl M. Tungtvannsaksjonen som mislyktes // forskning.no, онлайн-издание, посвященное норвежским и международным исследованиям. 2011. .

Во время подготовки к операции солдатам говорили, что в случае успеха будет уничтожена угроза, которая способна повернуть ход войны и в течение полугода привести к победе нацистов и их союзников. Как мы теперь знаем, это было большим преувеличением, но в то время никто не мог знать, что Гейзенберг [147] Вернер Карл Гейзенберг (1901–1976) – немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, ведущий теоретик немецкого ядерного проекта. и его команда так медленно продвигаются в своих исследованиях.

Тяжелая вода сама по себе безвредна: атомную бомбу из нее не сделаешь; однако она играет важнейшую роль в ядерном реакторе, работающем на необогащенном уране (в то время разрабатывался только такой тип реактора). Если с урановым стержнем сталкиваются нейтроны, испущенные непосредственно расщепленным ядром урана, то скорость этих частиц будет так высока, что у них не будет достаточно времени для того, чтобы вступить в реакцию с ядром урана-235, разделить его, выделить энергию и развить цепную реакцию, или для того, чтобы соединиться с гораздо более распространенными изотопами урана-238 и после испускания электрона, а также некоторого количества радиации образовать искомый плутоний-239, из которого можно сделать атомную бомбу.