Экспериментальный метод, разработанный учеными Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) для определения возраста и происхождения образцов урана, используется для изучения происхождения исторического материала, предположительно извлеченного из ядерной программы нацистской Германии во время Второй мировой войны. Помимо потенциального раскрытия тайн "урановых кубиков Вернера Гейзенберга", эти методы также могут быть применены для расследований незаконного оборота ядерных материалов.
По словам главного ученого проекта Джона Швантеса никто точно не знает, как в лаборатории PNNL появился урановый куб Вернера Гейзенберга, который лаборатория использует для обучения международных пограничников и специалистов по ядерной криминалистике обнаружению ядерных материалов. Лаборатория также имеет доступ к нескольким другим кубам, в том числе благодаря сотрудничеству с Университетом Мэриленда, но их происхождение также неясно.
"Мы не знаем точно, что эти кубики из немецкой программы, поэтому сначала мы хотим это установить", - сказал Джон Швантес, - "Затем мы хотим сравнить различные кубики и посмотреть, сможем ли мы классифицировать их в соответствии с конкретной исследовательской группой, которая их создавала".
"Проект довольно интересен тем, что он основан на предположении, что металлические кубики из урана, к которым мы сейчас имеем доступ, на самом деле принадлежат нацистской Германии", - сказала докторант Бриттани Робертсон, разработавшая методику, - "У нас есть возможность применить современные технологии ядерной криминалистики, чтобы подтвердить эту родословную".
Радиохронометрия - процесс, использующий продукты распада, образующиеся при распаде урана в образце, - применяется для подтверждения того, что возраст образца соответствует годам, в которые, как известно, нацистская Германия производила металлический уран для использования в своей ядерной программе. Затем можно будет использовать другие методы для анализа поверхностных покрытий на кубиках, чтобы подтвердить, были ли эти кубики из аналогичных партий и даже из аналогичных программ.
В начале 1940-х годов двое немецких ученых Вернер Гейзенберг и Курт Дибнер возглавляли параллельные работы, направленные на развитие технологий атомных реакторов, работая в разных местах и используя разные научные методы. Разрабатываемые реакторы должны были “подпитываться” урановыми кубиками размером около 5 сантиметров с каждой стороны и весом чуть менее 2,5 кг, подвешенными на тросах, погруженных в тяжелую воду, но эта конструкция не дала ожидаемой цепной реакции.
По словам Бриттани Робертсон, считается, что было изготовлено от 1000 до 1200 таких кубиков, но судьба многих из них неизвестна и большинство "потеряно для истории". Около 600 кубиков, вывезенных союзными войсками с объекта Вернера Гейзенберга в Хайгерлофе, были отправлены в США. Большинство из них, вероятно, были использованы в ядерных программах США, и сегодня известно местонахождение только 12 таких урановых кубиков, поэтому они являются крайне редкими историческими образцами.
Как отметила Бриттани Робертсон, эксперименты по радиохронометрии подтвердили, что кубики, анализируемые PNNL, содержат природный необогащенный уран, относящийся к тому периоду времени, когда, как известно, немецкая программа производила такое топливо. Химический анализ поверхностного покрытия одного из кубиков показал наличие стирола. Известно, что команда Вернера Гейзенберга использовала покрытие на основе цианида для подавления окисления поверхности урановых кубиков, в то время как команда Курта Дибнера использовала стироловое покрытие. Известно также, что некоторые кубики из готтовского объекта Курта Дибнера также использовались в Хайгерлофе. Дальнейший анализ может показать, в какой команде использовались эти кубики, или, возможно, они использовались в обеих.
По словам Бриттани Робертсон, это первый случай, когда была предпринята попытка анализа поверхностных покрытий кубиков:
"Я думала, что это будет маловероятно - что органический [материал покрытия] через столько лет все еще можно будет обнаружить. Поверхностные покрытия других кубов сейчас анализируются”, - сказала она.
Молодой ученый отметила, что работа с уникальными объектами, связанными с ужасающим периодом истории, кажется ей "сюрреалистичной", но помимо подтверждения исторических утверждений, эта технология также может быть применена в деятельности по ядерному нераспространению и гарантиям в будущем.
По словам Джона Швантеса, эта работа не только способствует развитию ядерной криминалистики, но и предоставляет ценную возможность продемонстрировать эти методы до их применения в реальных ядерных криминалистических расследованиях.
Исследователи представят свою работу, которая поддерживается и финансируется PNNL, на заседании по ядерной криминалистике в рамках осенней сессии 2021 года Американского химического общества, которая пройдет с 22 по 26 августа.
Молодой специалист PNNL Бриттани Робертсон с “кубом Гейзенберга” PNNL
