Il reattore nucleare B8 costruito dai tedeschi durante la Seconda guerra mondiale aveva meno della metà dell’acqua pesante e circa la metà dell’uranio necessari per sostenere una reazione a catena di fissione. La Germania, quindi, era molto lontana dal realizzare un reattore funzionante, contrariamente a quanto sostenne il fisico Werner Heisenberg, che aveva guidato il progetto.
A questa conclusione arriva uno studio pubblicato il 29 settembre sulla rivista PNAS Nexus. I ricercatori hanno esaminato documenti storici e analizzato due cubi di uranio sopravvissuti al progetto, ricostruendo con un modello matematico le caratteristiche del reattore. Il primo autore, Patrick Park, dottorando alla Princeton University, ha collaborato alla ricerca mentre era alla Columbia University.
Nel 1947 Heisenberg scrisse che, alla fine della guerra, al reattore mancava poco per innescare una reazione di fissione autosostenuta e che sarebbe bastata una quantità «relativamente piccola» di uranio. Se il B8 avesse funzionato, avrebbe dimostrato la possibilità di mantenere una reazione a catena, un passaggio importante verso una bomba atomica tedesca. Un reattore avrebbe anche potuto aprire la strada alla produzione di plutonio per armi a partire dall’uranio.
Ma la bomba atomica fu sviluppata prima dagli Stati Uniti e venne usata contro il Giappone nell’agosto del 1945, costringendolo alla resa. La Germania si era arresa nel maggio dello stesso anno.
«I miei risultati indicano che Heisenberg aveva sbagliato di circa un fattore due», ha dichiarato Park. L’errore, ha aggiunto, 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».
Il B8 era formato da cinque cerchi concentrici di cubi di uranio, appesi a catene dentro una vasca di acqua pesante. Nel nucleo era prevista una sorgente di neutroni al radio-berillio: i neutroni avrebbero dovuto scindere i nuclei di uranio, liberando altri neutroni e alimentando così la reazione.
L’acqua pesante contiene deuterio, una forma dell’idrogeno il cui nucleo ha un neutrone in più rispetto all’idrogeno comune. Come la grafite usata in molti reattori, può rallentare i neutroni veloci prodotti dalla fissione, rendendoli più efficaci nell’innescare nuove fissioni negli atomi di uranio vicini. Nel B8 la grafite era presente in piccole quantità, ma serviva a riflettere i neutroni verso l’interno del reattore.
Gli autori hanno combinato i documenti sui cubi di uranio, sull’acqua pesante e sulla grafite con le misurazioni dei due cubi sopravvissuti. Il modello ottenuto è risultato in buon accordo con le misurazioni storiche e ha mostrato che il reattore era ben lontano dal raggiungere una reazione stabile.
Lo studio ha anche valutato se la Germania avrebbe potuto costruire un reattore moderato a grafite, come la pila nucleare sviluppata all’Università di Chicago per il programma atomico statunitense. Secondo i ricercatori, non era una strada praticabile: il carbone disponibile in Germania per produrre grafite conteneva molto boro, che assorbe i neutroni e avrebbe reso il materiale inadatto. L’acqua pesante usata nel B8 proveniva invece da un’unica fabbrica in Norvegia, occupata dalla Germania dall’aprile 1940 al maggio 1945.
Il reattore disponeva di circa 1.400 litri di acqua pesante, mentre ne sarebbero serviti oltre 3.000. Poiché l’acqua pesante costituisce solo una piccola parte dell’acqua comune, estrarla tramite elettrolisi richiedeva un notevole sforzo. La fabbrica norvegese produsse tutta l’acqua pesante possibile, ma il B8 avrebbe avuto bisogno di più del doppio della quantità realizzata durante l’intera guerra, secondo i ricercatori.
Anche le scorte di uranio erano insufficienti. Il B8 conteneva 664 cubi, ciascuno del peso di circa 2,32 chilogrammi, per un totale di 1.540 chilogrammi di uranio. Considerando anche i cubi distribuiti ad altri gruppi sperimentali, le scorte tedesche ammontavano a circa 1.100 cubi. Per funzionare, però, il reattore ne avrebbe richiesti almeno 1.200.
«Concludiamo che durante la Seconda guerra mondiale la Germania non avrebbe potuto costruire né reattori ad acqua pesante né reattori a grafite», hanno scritto gli autori.
Mark Walker, storico dell’Union College di Schenectady, nello Stato di New York, che non ha partecipato allo studio, ha detto che i risultati aiutano a spiegare perché i tedeschi scelsero l’acqua pesante: un reattore a grafite non era realizzabile e, all’epoca, 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 degli sforzi nucleari tedeschi 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, il tentativo sarebbe fallito», ha scritto Walker in un’email a Live Science. «È una ricostruzione controfattuale, ma costituisce un’interessante analisi ingegneristica».
Fonte: livescience.com
