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重水设施被炸 毁了纳粹核计划

2018-02-27 10:02 来源:科技日报 本报记者 房琳琳 综合外电

  德军在其占领的挪威Vemork化工厂生产重水,该工厂临峭壁而建,易守难攻。

  图片来源:《科学美国人》

  今日视点

  挪威皇家陆军上校雷夫·特隆斯塔德把自杀胶囊交给6名士兵:“我不能告诉你们,为什么这项任务如此重要,但如果你们成功了,它将在挪威的记忆中长存100年。”

  2月28日,是冈赛塞德(Operation Gunnerside)行动75周年纪念日。挪威乃至世界对这一成功的使命记忆犹新。

  电影、书籍和电视节目中,对纳粹占领的挪威泰勒马克县Vemork化工厂实施的冬季摧毁行动,是二战中最富戏剧性和最具重要意义的军事任务之一。它让德国的核科学家落后了几个月,这给了美国制造出第一颗原子弹的机会,并最终扭转了战争局面。

  如果德国人早几个月发明原子弹,欧洲战争的结果或许会完全不同。但可能正是Vemork化工厂被毁造成的数月挫折,阻止了德国预想的胜利。

  稀缺的重水:纳粹原子弹的软肋

  特隆斯塔德上校二战前本身就是化学教授。他当时告诉士兵,Vemork化工厂制造了“重水”,这是德国人研究武器的重要组成部分。除此之外,他们对原子弹或重水如何使用一无所知。

  今天,许多人对原子弹有了基本的了解——其巨大能量源自原子分裂,但很少有人知道,重水是什么或者它在分裂这些原子中的作用,更少人知道为什么德国科学家需要它,而美国科学家却不用。

  重水(Deuterium oxide)是由氘和氧组成的化合物,分子式D2O。相对分子质量20.0275,比水(H2O)的相对分子质量18.0153高出约11%,因此叫做重水。

  正常氢原子的原子核有一个称为质子的亚原子粒子,但重水中氢原子的原子核既有质子又有中子,中子的重量与质子相同。含有重氢原子的水分子在自然界中极为罕见,因此德国人不得不人为生产出所需的重水。

  重水和普通水的行为非常相似,如果重水突然从水龙头中冒出来,我们不会在烹饪、饮用或淋浴时发现任何差异;但当把其放入普通饮用水中,重水会沉积下去,因为其密度比普通水大。

  这些差异是微妙的,但重水能干的事,有些是普通水无法做到的。比如,当原子分裂释放的快中子通过重水时,与重水分子的相互作用导致这些中子速度变慢,这一点很重要,因为缓慢移动的中子在分裂浓缩铀原子过程中,比快中子更有效率,因此,需要较少的铀就能达到临界质量,也就是说,借助重水,用临界质量的少量铀,就可以开启快速、连续地分裂原子的自发连锁反应,由此释放了炸弹的爆炸能量。

  德国人需要重水,是因为他们制造原子弹的战略中,绝对少不了它。

  相反,美国科学家选择另一种不同的方法达到临界质量。美国原子弹使用的是浓缩铀-235,且选择了更容易得到的石墨,而非必须依靠合成获得的重水,来减缓浓缩铀中的中子。

  每种方法都有技术上的权衡,但正是严重的稀缺性,让重水成为德国核弹计划的致命弱点。

  改写的历史:核弹生产被按下暂停键

  6名挪威籍士兵知道,此前英国士兵在同样的任务中完全失败。他们的滑翔机在撞向目标时坠毁,幸存者很快被德军士兵俘虏并遭到酷刑,最后被处决。如果同样被俘虏,这些士兵将遭受同样的命运。这就是为什么上校提前给了他们自杀胶囊。

  挪威人没有重复英国士兵正面突击的策略,这群滑雪健将被空降到满是植物的荒野中,与几周前空降到这里的4名队员会面后,迅速在暴雪过后的乡村速滑,轻装向目标前进。

  Vemork化工厂在紧靠陡峭悬崖的山坡上建成,德国卫兵认为山沟的作用类似护城河,任何人试图在德军严防死守下穿越桥梁是徒劳的。在黑暗的掩护中,士兵们下到山谷底部,穿过冰冻的河流,爬上陡峭的悬崖到达工厂,这么做,恰恰完全绕开了桥梁!

  然后,士兵们借助挪威抵抗人士提供的工厂地图,找到了前往重水生产车间的路。进入重水房后,他们迅速放下定时炸弹并趁着爆炸的混乱逃离现场,无一人伤亡!

  虽然德国人后来重建了工厂并恢复了重水生产,但这次袭击让其严重受创,德国制造原子弹的进程被拖延了。

  今天,我们已经听不到太多有关重水的事情,因为现代核弹技术采取了其他路线。但重水曾是世界上最稀有和最危险的物质之一,而这些士兵,在历史重要关头炸毁了重水工厂,为核弹生产按下了暂停键!

  (科技日报北京2月26日电)

(责任编辑:王蔚)

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