Les nazis étaient loin d’avoir achevé un réacteur fonctionnel pour leur programme de bombe atomique, malgré les affirmations du responsable du projet selon lesquelles il était presque prêt, selon une nouvelle étude.
Le physicien allemand Werner Heisenberg écrit en 1947 que le réacteur du projet de « bombe nazie » – qui a abouti au réacteur nucléaire allemand B8 – était presque terminé à la fin de la Seconde Guerre mondiale.
Heisenberg, qui a dirigé le développement du réacteur, a affirmé que le réacteur était « tout simplement insuffisant » pour créer une réaction de fission autonome et qu’il ne lui manquait qu’une « quantité relativement petite d’uranium » pour fonctionner.
S’il avait fonctionné, le réacteur B8 aurait confirmé qu’une réaction de fission en chaîne était possible, marquant une étape clé vers le développement allemand d’une bombe atomique. Cela aurait également pu stimuler le développement de réacteurs à fission spécialisés utilisés pour créer du plutonium de qualité militaire à partir de l’uranium. Au lieu de cela, la bombe atomique a été développée d’abord par les États-Unis et utilisée pour forcer la capitulation du Japon en août 1945. (L’Allemagne s’était déjà rendue en mai 1945.)
La nouvelle étude, publiée le 29 septembre dans la revue Nexus PNASa utilisé des documents historiques et des enquêtes médico-légales sur deux des cubes d’uranium survivants du projet pour réfuter l’affirmation d’Heisenberg. La nouvelle recherche indique que le réacteur allemand B8 contenait moins de la moitié de la quantité d’« eau lourde » et environ la moitié de la quantité d’eau lourde. uranium il aurait fallu une réaction en chaîne continue.
« Mes résultats suggèrent que Heisenberg était divisé par deux », a déclaré le premier auteur. Parc Patrickdoctorant à l’Université de Princeton qui a co-écrit l’étude alors qu’il était à l’Université de Columbia.
Park a déclaré que l’erreur de Heisenberg était compréhensible : ses calculs n’étaient qu’approximatifs et le projet a été transféré dans une cave rocheuse dans la ville de Haigerloch, en Allemagne, après le bombardement de Berlin.
Mes résultats suggèrent que Heisenberg était à peu près d’un facteur deux.
Patrick Park, doctorant à l’Université de Princeton
« Les gens mouraient ou mouraient de faim et ces calculs de réacteurs n’étaient donc pas sa première priorité », alors que de nombreux détails sur la physique des neutrons étaient inconnus à l’époque, a déclaré Park à Live Science dans un e-mail. « Dans ces circonstances, je pense qu’il a fait de son mieux. »
Eau lourde
Pour répondre à la question de savoir jusqu’où était arrivé le réacteur du projet de bombe nazi, les scientifiques ont commencé par retracer les archives de centaines de cubes d’uranium qui avaient été utilisés par des scientifiques allemands. Le réacteur B8 était constitué de cinq cercles concentriques de cubes d’uranium suspendus à des chaînes à l’intérieur du réservoir d’eau lourde. Les scientifiques allemands prévoyaient de placer une source de neutrons au radium-béryllium dans le cœur du réacteur pour déclencher la réaction en chaîne avec un flot de neutrons qui diviserait les noyaux d’uranium et libérerait davantage de neutrons, favorisant ainsi la réaction en chaîne.
L’eau lourde est une forme d’eau qui contient l’isotope de l’hydrogène lourd neutronique. deutérium. Comme les blocs et les barres principalement en graphite utilisés dans de nombreux réacteurs, il peut être utilisé pour « modérer » ou ralentir les neutrons rapides créés lors d’une réaction de fission afin qu’ils déclenchent fission – et davantage de neutrons – dans les atomes d’uranium proches. Les Allemands utilisaient également de petites quantités de graphite dans leur réacteur, mais comme revêtement pour réfléchir les neutrons vers la chambre.
En combinant les enregistrements des cubes, de l’eau lourde et du graphite utilisés par les scientifiques allemands avec les mesures des deux cubes survivants, les auteurs de l’étude ont créé un modèle mathématique du réacteur qui correspondait étroitement aux mesures historiques. Cela leur a permis de constater que le réacteur à eau lourde était loin de parvenir à une réaction stable. Les résultats les ont également aidés à examiner la suggestion selon laquelle les Allemands auraient dû construire un réacteur à base de graphite comme le pile nucléaire développée à l’Université de Chicago pour construire la bombe américaine.
Mais les auteurs de l’étude ont déterminé qu’un réacteur modéré au graphite était irréalisable dans l’Allemagne en guerre, car l’approvisionnement local en charbon disponible pour créer du graphite contenait des niveaux élevés de bore absorbant les neutrons, le rendant inutile.
Au lieu de cela, l’eau lourde utilisée dans le réacteur B8 a été produite dans une seule usine en Norvège, occupée par l’Allemagne d’avril 1940 à mai 1945. Cependant, le réacteur ne contenait qu’environ 370 gallons (1 400 litres) d’eau lourde, au lieu des plus de 780 gallons (environ 3 000 litres) dont il aurait eu besoin, ont déterminé les chercheurs.
L’eau lourde ne représente qu’une infime fraction d’un pour cent de l’eau ordinaire, et son extraction par électrolyse dans l’usine norvégienne a demandé des efforts extraordinaires. L’usine produisait autant d’eau lourde qu’elle le pouvait, mais le réacteur B8 aurait eu besoin de plus de deux fois la quantité produite pendant toute la guerre, ont écrit les chercheurs.
Une autre découverte est que le réacteur B8 contenait environ la moitié de la quantité d’uranium dont il aurait besoin pour entretenir une réaction de fission en chaîne. Le réacteur contenait un total de 664 cubes, chacun pesant environ 5,11 livres (2,32 kilogrammes), pour un total de 3 390 livres (1 540 kilogrammes) d’uranium. Des cubes similaires ont été distribués à d’autres groupes expérimentaux, ce qui donne un inventaire total en Allemagne en temps de guerre d’environ 1 100 cubes d’uranium.
Mais les chercheurs ont déterminé que le réacteur B8 aurait nécessité au moins 1 200 cubes pour fonctionner. L’Allemagne n’était donc pas sur le point de développer un réacteur pour une bombe atomique en 1945. Contrairement aux affirmations de Heisenberg, le réacteur à eau lourde n’était pas encore prêt et un réacteur à graphite fonctionnel était impossible.
« Nous concluons que l’Allemagne n’aurait pas pu construire de réacteurs à eau lourde ni à graphite pendant la Seconde Guerre mondiale », écrivent les chercheurs.
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Marc Walkerun historien de l’Union College de Schenectady, New York, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré que les résultats expliquaient la décision de l’Allemagne de développer un réacteur à eau lourde, car un réacteur au graphite n’était pas réalisable et ils ne savaient pas à l’époque quelle quantité d’eau lourde serait nécessaire.
Walker est l’auteur de « La bombe atomique d’Hitler : histoire, légende et héritages jumeaux d’Auschwitz et d’Hiroshima » (Cambridge University Press, 2024) et un expert reconnu des efforts nucléaires de l’Allemagne en temps de guerre. Il a convenu que l’Allemagne n’aurait pas pu fabriquer un réacteur à graphite pendant la Seconde Guerre mondiale.
« Cet article soutient que si les Allemands avaient fait quelque chose qu’ils n’ont pas fait, alors cela aurait échoué », a-t-il déclaré dans un e-mail à Live Science. « Bien qu’il s’agisse d’une histoire contrefactuelle, il s’agit d’une analyse technique intéressante. »
