V létě roku 2013 dorazil na oddělení fyziky pevných látek univerzity v americkém Marylandu balíček s velmi nezvyklým popisem: „Z reaktoru, který chtěl postavit Hitler. Dar od Ninnignera.“ Text doprovázel kostičku z evidentně velmi hustého kovu. S hranou dlouhou jen zhruba pět centimetrů vážila přibližně 1,5 kilogramu.
Nečekaný dárek se dostal do ruky fyzikovi Timothy Koethovi, který i díky popisku téměř okamžitě uhodl jeho pravděpodobný původ. Viděl snímky podobných kostek na dobových fotografiích z konce druhé světové války, kdy spojenečtí odborníci rozebírali pozůstatky německého jaderného programu. Tato a další krychle sloužily jako palivo v německých jaderných zařízeních. Zjistit, zda nejde o padělek, a především vystopovat pravděpodobnou trasu trvalo Koethovi několik let; výsledky pak sepsal v článku, který letos vydal časopis Physics Today.
Třikrát jinak
Začněme malou historickou rekapitulací. Německý jaderný program nikdy neměl takovou prioritu jako projekt americký, a tedy ani dostatečné finanční prostředky. Narušovaly ho spojenecké diverzní akce (konkrétně útok na výrobnu „těžké vody“ v Norsku), ale také rivalita a spory mezi jednotlivými výzkumníky a týmy. Nacisté měli v posledních letech války tři skupiny nesoucí názvy podle měst, ve kterých začínaly: Berlín (B), Lipsko (L), byť tyto dvě spolupracovaly, a Gottow (G).
Na konci války nejdále pokročila práce skupiny B, která ovšem v té době nepůsobila v Berlíně. Tým, jehož nejznámějším členem byl nositel Nobelovy ceny Werner Heisenberg, se přesunul do podzemních prostor v jihoněmeckém Haigerlochu.Tam postavil reaktor známý jako B-VIII, který byl nejpokročilejším jaderným zařízením nacistického Německa.
Uranová kostka z reaktoru B-VIII s jeho schématem v pozadí
Jeho jádro tvořilo 663 litých uranových kostek zavěšených na speciální konstrukci v nádobě s těžkou vodou. Přesně takových kostek, jakou dostal poštou Koeth. Kostky byly lité z neobohaceného uranu, obsah štěpitelného uranu 235 v něm tedy je mizivý, v průměru cca 0,7 procenta. Nebezpečí pro lidské zdraví je v podstatě zanedbatelné, pokud u sebe kostku dlouhodobě nenosíte - nebo si ji na noc třeba nedáváte pod polštář.
Koeth mohl původ kostky rychle odhadnout díky tomu, že B-VIII je poměrně dobře zdokumentovaný. Nejde jen o to, že samotný Heisenberg ho popsal ve svých poválečných publikací, především reaktor padl do rukou západních Spojenců.
Pravda, Němci na jaře 1945 „zametali stopy“, když jaderný materiál zakopali na poli, těžkou vodu nechali v neoznačených sudech a důležité doklady pak zčásti zničili, zčásti hodili do latríny. (Heisenberg sám odjel z místa krátce před příchodem spojenců v noci na kole s několika uranovými kostičkami v batohu na zádech.) Ale likvidace nebyla příliš důkladná.
Když se v dubnu 1945 na místo dostali odborníci mise Alsos, která měla za úkol shromáždit údaje o německém jaderném výzkumu, prakticky všechen materiál se jim podařilo znovu najít, včetně 659 zbývajících uranových kostek a dokladů ze zmíněné latríny.
Spojenečtí vojáci a odborníci z týmu Alsos v dubnu 1945 vykopávají uranové palivo z reaktoru B-VIII.
Materiál nejprve putoval do Paříže a spadal pod gesci organizace známé jako „Fond společného vývoje“ (Combined Development Trust). Ta vznikla především proto, aby zabránila Sovětům a dalším státům zmocnit se německých výsledků a materiálu a rozběhnout vlastní výzkum.
Co se stalo poté, už je jasné méně. Koeth a spol. rozumně odhadují, že nejlepším místem pro německý štěpný materiál byla Oak Ridghe Laboratory, kde probíhalo obohacování uranu pro americký jaderný program. Ale doklady o přesném osudu německého materiálu byly buď zničeny, nebo jsou stále tajné.
Minimálně část z nich skončila zřejmě neoficiálně v rukou personálu, který se s nimi dostal do styku. To byl i případ kostky, která skončila v roce 2013 na marylandské univerzitě.
Malá privatizace
V jejím případě dokonce nejspíše víme, kdo přesně si ji vzal. Koeth neuvěřitelnou naprostou shodou okolností narazil v antikvariátu na knihu „Suroviny pro atomovou energii“ z roku 1954, jejímž autorem byl do té doby jemu neznámý vědec Robert Nininger.
Ten sice zemřel již v roce 2004, ale žil v Marylandu. Především pak vdova po něm potvrdila, že v roce 1945 pracoval na projektu Manhattan v oddělení, které mělo na starosti sklad a logistiku materiálu ve státě New York. To znamená, že pokud kostky z německého programu skutečně putovaly z Paříže do USA, dostaly se mu do rukou – a on při té příležitosti minimálně jednu „zprivatizoval“. Podle informací od jeho rodiny a známých ji ještě za života věnoval svému příteli, který ji pak daroval dále, než se dostala ke Koethovi. (Jména dalších majitelů Koeth a spol. neuvádí.)
Vstup do laboratoře v Haigerlochu v dubnu 1945, kdy na místo dorazily spojenecké jednotky.
Není to zcela ojedinělý případ, protože vědcům z Marylandu se podařilo v muzeích a u soukromých majitelů najít desítku palivových kostek z německého jaderného projektu. Navíc odborníci tak trochu doufají, že zveřejnění příběhu „marylandské“ kostky možná povede k objevu dalších.
Mohlo to fungovat
Ale i kdyby ne, asi to nebude velká škoda. Kostičky představují v podstatě připomenutí výzkumu, který je již velmi dobře popsaný. K jeho popisu přispívají jen drobnými, byť ne zcela nezajímavými detaily.
Je to například další doklad toho, že v reaktoru B-VIII se skutečně nikdy nerozběhla řetězová reakce. V tom případě by se totiž v materiálu musely vyskytovat zjistitelné stopy prvků, které vznikají z rozpadlého uranu, například cesium 137.
Porovnání spektra gamma záření německé palivové kostky dnes na marylandské univerzitě (černě) a kostky paliva z prvního amerického reaktoru Pile-1 (oranžová), která je v Smithonian muzeu. V německé kostce chybí charakteristický „vrchol“ radioaktivity z izotopu cesium 137, který vzniká v palivu během intenzivního ozařování v reaktoru.
Rozbor kostek také ukazuje, že na papíře Němcům nic nebránilo v tom, aby se B-VII rozběhl. Jak napsal Heisenberg ve své knize z 50. let a potvrdily i moderní simulace, reaktor by mohl fungovat, kdyby byl o něco větší a obsahoval tedy více štěpného materiálu. Design tedy nebyl úplně špatný, Heisenberg a spol. by potřeboval zhruba o polovinu více palivových kostek. Ty v Německu byly, ovšem ve vlastnictví výzkumné skupiny G (tedy Gottow), kterou vedl Kurt Diebner.
Heisenberg práci Diebnerovy skupiny podle dostupných pramenů příliš neoceňoval, některé části konstrukce B-VIII si od nich ovšem vypůjčil, včetně způsobu zavěšení a rozložení paliva v reaktoru. Evidentně si ovšem nedokázal fyzicky vypůjčit zhruba 400 kostek paliva, které skupina G měla ve svém inventáři. To by bylo více než dost na rozběhnutí reakce v reaktoru v Haigerlochu (nebo podobného zařízení v Gottow, samozřejmě).
Od reaktoru je k atomové zbrani samozřejmě ještě poměrně daleko a na nějaký zvrat v průběhu války bylo pozdě, ovšem i tak rozhádanost německých vědců byla šťastnou okolností. Místo toho, aby spojili síly, každý pokus běžel po vlastní koleji – a po válce měl také každý svůj vlastní osud. Gottow rozebrali sami konstruktéři a palivo z něj se ztratilo.
Předražený kontraband
Více o něm nevíme, a to i proto, že spojenci zakázali německým občanům vlastnit štěpný materiál. V roce 1952 byli dva němečtí občané, Helmut Goltzer a Gisela Nitzkeová, odsouzeni k velmi vysokým trestům za to, že měli ve svém vlastnictvím právě palivovou kostku zřejmě z Gottow.
Nikdo tedy neměl příliš motivaci vlastnictví kostky nahlásit. Na druhou stranu, zákaz a s ním spojené tresty ovšem i tak vzbudil minimálně u části veřejnosti dojem, že štěpný materiál má mimořádnou hodnotu. Spojenci tak v poválečných letech dostávali pravidelně několikrát do roka nabídky na získání kostek zřejmě z reaktoru v Gottow, ale obvykle za výrazně přemrštěné ceny v řádech stovek tisíc či milionů tehdejších dolarů.
Pisatelé často vyhrožovali tím, že v opačném případě materiál skončí v rukou států nepřátelských vůči USA. Vzhledem k tomu, že Američané měli uranu dost, odpovídali protinabídkou ve výši běžné ceny za uran. Ta tehdy činila necelých šest dolarů za půl kilogramu (jedna kostka vážila cca 1,5 kg).
Není tedy divu, že většina materiálu z reaktoru v Gottow podle odhadů spojeneckých zpravodajců skončila v sovětských rukou. Co se s ním dělo dále, zda a jak byl použit v rámci sovětského jaderného výzkumu, to se Koehtovi – ani nám – dohledat nepodařilo.
