Il programma nucleare nazista era molto più lontano dal realizzare un reattore funzionante di quanto sostenesse il suo responsabile, il fisico Werner Heisenberg. Un nuovo studio conclude che nel 1945 il reattore B8 non aveva abbastanza acqua pesante né uranio per sostenere una reazione a catena di fissione: mancavano, rispettivamente, più della metà e circa la metà delle quantità necessarie.
Le stime di Heisenberg sul reattore B8
Nel 1947 Heisenberg aveva scritto che il reattore, sviluppato nell’ambito del progetto tedesco per la bomba atomica, fosse quasi pronto. A suo giudizio, mancava poco per avviare una reazione autosostenuta e sarebbe bastata una quantità «relativamente modesta» di uranio. Se fosse riuscito, il B8 avrebbe dimostrato la possibilità di mantenere una reazione a catena, un passaggio fondamentale verso una bomba atomica. Avrebbe anche potuto aprire la strada a reattori specializzati nella produzione di plutonio per armi a partire dall’uranio.
La bomba atomica fu invece sviluppata prima dagli Stati Uniti e impiegata per costringere il Giappone alla resa nell’agosto 1945. La Germania si era arresa già nel maggio dello stesso anno.
Lo studio, pubblicato il 29 settembre sulla rivista *PNAS Nexus*, combina documenti storici e analisi forensi di due cubi di uranio sopravvissuti al progetto. «I miei risultati indicano che Heisenberg aveva sbagliato di circa un fattore due», ha dichiarato il primo autore, Patrick Park, dottorando alla Princeton University, che ha contribuito alla ricerca quando era alla Columbia University.
Park ha osservato che l’errore è comprensibile: i calcoli di Heisenberg erano approssimativi e, dopo il bombardamento di Berlino, il progetto era stato trasferito in una cantina scavata nella roccia a Haigerloch, in Germania. «La gente moriva o soffriva la fame, quindi i calcoli sul reattore non erano la sua priorità; inoltre, all’epoca molti aspetti della fisica dei neutroni erano ancora sconosciuti», ha scritto Park in un’email a *Live Science*. «Considerate le circostanze, penso che abbia fatto del suo meglio».
Come funzionava il reattore tedesco
Per ricostruire le condizioni del reattore, i ricercatori hanno esaminato documenti d’archivio relativi a centinaia di cubi di uranio usati dagli scienziati tedeschi. Il B8 era formato da cinque cerchi concentrici di cubi, appesi a catene dentro un serbatoio di acqua pesante. Nel nucleo era prevista una sorgente di neutroni al radio-berillio: i neutroni avrebbero scisso i nuclei di uranio, liberandone altri e alimentando così la reazione.
L’acqua pesante contiene deuterio, un isotopo dell’idrogeno con un neutrone in più rispetto all’idrogeno comune. Come la grafite impiegata in molti reattori, può rallentare i neutroni veloci prodotti dalla fissione, rendendo più probabile che provochino la scissione di altri nuclei di uranio. Nel B8 la grafite era presente in piccole quantità, ma serviva a rivestire la camera e a riflettere i neutroni verso l’interno.
Un cubo di uranio naturale del progetto tedesco per la bomba atomica. (Crediti immagine: John T. Consoli, University of Maryland College Park, MD.)
Incrociando i documenti sui cubi, sull’acqua pesante e sulla grafite con le misurazioni dei due cubi conservati, gli autori hanno costruito un modello matematico del reattore, coerente con i dati storici. L’analisi indica che il B8 era lontano dal raggiungere una reazione stabile.
Le alternative e la carenza di materiali
I ricercatori hanno valutato anche se la Germania avrebbe potuto costruire un reattore moderato a grafite, come la pila nucleare realizzata all’Università di Chicago per il programma americano. La conclusione è che, durante la guerra, questa strada non era praticabile: il carbone disponibile in Germania conteneva molto boro, che assorbe i neutroni, e non era quindi adatto a produrre grafite per un reattore. L’acqua pesante usata nel B8 proveniva invece da un’unica fabbrica in Norvegia, occupata dalla Germania dall’aprile 1940 al maggio 1945.
Secondo lo studio, il B8 conteneva circa 370 galloni, pari a 1.400 litri, di acqua pesante. Per sostenere la reazione ne sarebbero serviti oltre 780 galloni, circa 3.000 litri. L’acqua pesante rappresenta una frazione minima dell’acqua comune e la sua estrazione tramite elettrolisi nello stabilimento norvegese richiedeva uno sforzo considerevole. La fabbrica produsse tutta quella che poteva, ma il reattore avrebbe avuto bisogno di più del doppio della quantità realizzata nell’intero periodo bellico, scrivono gli autori.
Anche l’uranio era insufficiente. Il B8 conteneva 664 cubi, ciascuno del peso di circa 5,11 libbre, cioè 2,32 chilogrammi: in tutto 3.390 libbre, pari a 1.540 chilogrammi. Altri cubi erano stati distribuiti a gruppi di ricerca diversi, portando la disponibilità complessiva della Germania in guerra a circa 1.100 cubi. Per funzionare, però, il B8 ne avrebbe richiesti almeno 1.200.
La Germania non era vicina alla bomba atomica
Nel 1945, dunque, la Germania non era vicina a realizzare un reattore per una bomba atomica. Il B8 ad acqua pesante era ancora lontano dall’essere operativo e un reattore a grafite non era realizzabile. «Concludiamo che durante la Seconda guerra mondiale la Germania non avrebbe potuto costruire né reattori ad acqua pesante né reattori a grafite», scrivono i ricercatori.
Mark Walker, storico dell’Union College di Schenectady, nello Stato di New York, non coinvolto nello studio, ha detto che i risultati aiutano a spiegare la scelta tedesca dell’acqua pesante: un reattore a grafite non era praticabile e gli scienziati non sapevano quanta acqua pesante sarebbe stata necessaria. Walker, autore di *Hitler’s Atomic Bomb: History, Legend, and the Twin Legacies of Auschwitz and Hiroshima* (Cambridge University Press, 2024) ed esperto del programma nucleare tedesco durante la guerra, concorda sul fatto che la Germania non avrebbe potuto costruire un reattore a grafite.
«Questo articolo sostiene che, se i tedeschi avessero fatto qualcosa che in realtà non fecero, sarebbe fallito», ha scritto Walker in un’email a *Live Science*. «Anche se si tratta di storia controfattuale, è un’interessante analisi ingegneristica».
Fonte: livescience.com
