Durante a Segunda Guerra Mundial, os Estados Unidos correram para desenvolver uma bomba atómica, em parte por medo de que a Alemanha nazi pudesse criar primeiro uma bomba atómica. Mas até que ponto a Alemanha esteve realmente perto de atingir esse objetivo? Uma nova investigação científica revela que o programa nuclear nazista foi muito mais bem-sucedido do que afirmava seu físico-chefe.
Ao examinar os cubos de urânio sobreviventes e as evidências históricas previamente documentadas, os pesquisadores revelaram grandes limitações no último reator nuclear experimental da Alemanha. Suas descobertas indicaram que o projeto não carecia apenas de alguns materiais. O reator exigiria muito mais urânio e água pesada do que a Alemanha tinha disponível durante a guerra.
corrida para construir uma bomba nuclear
O Projecto Manhattan, o esforço secreto americano para desenvolver armas nucleares durante a Segunda Guerra Mundial, foi parcialmente motivado pela possibilidade de a Alemanha nazi conseguir primeiro um sucesso semelhante. Os cientistas sabiam que quem conseguisse obteria vantagens militares sem precedentes.
Um possível caminho para a bomba atômica envolve a construção de um reator nuclear capaz de produzir plutônio, elemento radioativo que pode ser usado em armas nucleares. Dentro de um reator, os átomos de urânio sofrem fissão nuclear, um processo no qual seus núcleos se quebram e liberam energia junto com partículas adicionais chamadas nêutrons. Nas circunstâncias certas, esses nêutrons desencadeiam novas reações de fissão, criando uma reação em cadeia contínua.
Embora a Alemanha nazi tenha conduzido investigação nuclear através de um programa chamado Uranproject, os historiadores debatem há muito tempo o quão perto os seus cientistas estiveram de desenvolver um reactor funcional.
O esforço final da Alemanha foi um reator experimental conhecido como pilha B8, construído em 1945 sob a direção do físico Werner Heisenberg. O aparelho utilizava cubos de urânio natural suspensos em água pesada, substância especial que desempenhava papel essencial no controle da reação nuclear.
Por que foi necessária água pesada para o reator da Alemanha nazista?
A água pesada parece água normal, mas seus átomos de hidrogênio possuem um nêutron extra. Esta diferença sutil torna-o particularmente útil em alguns reatores nucleares.
Num reator, a água pesada atua como moderador de nêutrons, o que significa que retarda os nêutrons liberados durante a fissão. Os nêutrons lentos têm maior probabilidade de desencadear reações de fissão adicionais no urânio, ajudando a manter a reação em cadeia necessária para um reator em funcionamento.
No entanto, obter água pesada suficiente para a Alemanha foi um grande obstáculo.
Durante a guerra, a única instalação europeia capaz de fornecer a água pesada exigida pelo programa alemão foi a central Norsk Hydro em Vemork, na Noruega. A Alemanha ganhou o controle da instalação depois de ocupar a Noruega em abril de 1940.
Reconhecendo a sua importância para as ambições nucleares da Alemanha, as forças aliadas atacaram a central através de campanhas de sabotagem e bombardeamentos. Vemork foi atingida por um grande bombardeio americano em 16 de novembro de 1943, encerrando finalmente a produção de água pesada ali.
Cientistas reexaminam o último reator nuclear de Hitler
(Quando os militares dos EUA descobriram e destruíram o reactor B8 em 1945, nunca alcançaram grande sucesso. As críticas na física nuclear referem-se ao ponto em que uma reacção em cadeia se torna auto-sustentável com cada geração de reacções de fissão produzindo neutrões suficientes para sustentar a próxima geração.
Alcançar este limite é um requisito fundamental para a operação de um reator nuclear convencional. Apesar do nome, a criticidade não significa que um reator esteja prestes a explodir. Isto significa simplesmente que a reação nuclear em cadeia pode continuar sem depender de uma fonte externa de nêutrons.
Heisenberg, que liderou o esforço do reator alemão, disse que o experimento B8 chegou perto de atingir esse marco. Ele argumentou que apenas um aumento relativamente modesto no fornecimento de urânio era necessário para ativar o dispositivo.
Mas um novo estudo liderado por Timothy Koeth e colegas desafia essa avaliação.
Os pesquisadores examinaram dois cubos sobreviventes de urânio natural que foram usados em um projeto nuclear alemão. Eles também estudaram registros históricos, relatórios técnicos, correspondência e outros documentos de arquivo para reconstruir as capacidades do reator e determinar o que seria necessário para fazê-lo funcionar.
As suas descobertas pintam um quadro muito diferente do progresso nuclear da Alemanha.
urânio pesado e esgotamento de água pesada
De acordo com os cálculos dos investigadores, o reactor B8 necessitaria de quase o dobro de urânio e de mais do dobro de água pesada para conseguir uma reacção nuclear em cadeia sustentada.
A quantidade necessária excedeu os materiais disponíveis para a Alemanha durante a guerra. Em particular, a água pesada necessária para um reactor em funcionamento excedia em muito a quantidade que o programa alemão conseguia obter dos fornecimentos noruegueses.
Os investigadores também investigaram se os cientistas alemães poderiam evitar o grande esgotamento da água utilizando grafite, uma forma de carbono que também pode desacelerar os neutrões em reactores nucleares.
Esta abordagem funcionou para os cientistas americanos, que em 1942 alcançaram a primeira reacção nuclear em cadeia controlada e sustentada do mundo, utilizando um reactor movido a grafite.
Contudo, a grafite disponível em território controlado pela Alemanha continha impurezas que a tornavam inadequada para o mesmo fim. Em particular, os fragmentos de boro podem absorver nêutrons que de outra forma ajudariam a manter a reação, evitando que o reator atinja a criticidade.
Isto significava que a Alemanha não poderia utilizar grafite em vez de água pesada para superar os seus problemas de abastecimento.
Por que o programa nuclear da Alemanha nazista foi destruído?
As descobertas mostram que Heisenberg subestimou significativamente a quantidade de material adicional que seu reator exigiria.
Em vez de ficarem à beira de um reator nuclear em funcionamento, os cientistas alemães enfrentaram deficiências que não conseguiram superar com os recursos disponíveis.
A investigação também fornece uma explicação clara da razão pela qual o programa nuclear da Alemanha não conseguiu fazer a transição de um reactor experimental para um reactor funcional capaz de produzir material para uma bomba atómica.
Com base em designs e materiais disponíveis durante a Segunda Guerra Mundial, os investigadores concluíram que a Alemanha nazi não tinha os recursos necessários para tornar operacionais os seus reactores de água pesada ou alternativas baseadas em grafite.
Mais de oito décadas após a guerra, os cubos de urânio sobreviventes ajudaram a resolver uma questão histórica de longa data, revelando até que ponto a Alemanha nazi ficou longe de alcançar um passo crucial para a criação da bomba atómica.
