El cubo de uranio de Heisenberg y el fallido reactor nuclear nazi

En el verano de 2013, el profesor de ciencia de materiales de la Universidad de Maryland (EE UU) y experto en aceleraci¨®n de part¨ªculas Tim Koeth recibi¨® un extra?o regalo de cumplea?os. Envuelto en un papel marr¨®n hab¨ªa un cubo met¨¢lico de un color gris casi negro de cinco cent¨ªmetros de lado (125 cm³) y 2,4 kg de peso. No sospech¨® lo que era hasta leer lo que ven¨ªa en el reverso del papel y que traducido del ingl¨¦s viene a decir: "Tra¨ªdo de Alemania, del reactor nuclear que Hitler trat¨® de construir. Regalo de Ninninger". Koeth ha dedicado buena parte de los ¨²ltimos cinco a?os a estudiar el misterioso cubo y la historia que hay tras ¨¦l. Su conclusi¨®n es que Alemania estuvo muy cerca de desarrollar la energ¨ªa nuclear.

Lo primero que hizo Koeth fue averiguar qui¨¦n era ese Ninninger. Aunque hab¨ªa muerto hac¨ªa m¨¢s de una d¨¦cada, localiz¨® a su viuda para descubrir que durante la Segunda Guerra Mundial hab¨ªa sido responsable del acopio de uranio del Proyecto Manhattan (de donde sali¨® la bomba at¨®mica) en su centro de Nueva York. Tirando de ese hilo lleg¨® hasta Haigerloch, un pueblecito a 70 kil¨®metros de Stuttgart, en el suroeste de Alemania, adonde fue en sus vacaciones. All¨ª, en una cava de cerveza hoy convertida en museo, el te¨®rico cu¨¢ntico y premio Nobel de F¨ªsica de 1932, Werner Heisenberg, hab¨ªa trasladado sus laboratorios cuando, en el invierno de 1944, las tropas aliadas amenazaban con entrar en territorio alem¨¢n.

Werner Heisenberg traslad¨® su reactor nuclear a una cava de cerveza ante la ofensiva final de los aliados

Poco despu¨¦s de que en 1939 tres colegas alemanes descubrieran la fisi¨®n nuclear y la ingente cantidad de energ¨ªa que liberaba, la agencia de armamento del Ej¨¦rcito alem¨¢n (Heereswaffenamt, que puso en pie la poderosa m¨¢quina de guerra de los nazis) reclut¨® a los mejores f¨ªsicos del pa¨ªs para que estudiaran las posibles implicaciones b¨¦licas del descubrimiento. Tras un a?o de estudio te¨®rico y experimentos, Heisenberg elabor¨® un informe para la Heereswaffenamt en el que sosten¨ªa que "la construcci¨®n de una bomba nuclear mediante la separaci¨®n de is¨®topos de uranio o la producci¨®n de plutonio en un reactor era, en principio, factible, pero ambas v¨ªas necesitar¨ªan de muchos a?os. Estaban fuera del alcance de los medios de Alemania en tiempos de guerra y probablemente m¨¢s all¨¢ de las capacidades de los enemigos de Alemania", recordaba recientemente el f¨ªsico Klaus Gottstein, que trabaj¨® con Heisenberg tras la guerra.

Aparentemente, los nazis hicieron caso a Heisenberg y aparcaron la idea de la bomba. En realidad, la siguieron buscando en una serie de experimentos paralelos llevados a cabo por un f¨ªsico de los suyos, Kurt Diebner, que hasta el mismo final de la guerra sigui¨® haciendo ensayos con el uranio en Gotaw, en pleno centro de Alemania. Mientras, Heisenberg recibi¨® aprobaci¨®n para investigar ya bajo control civil, primero en Berl¨ªn y despu¨¦s en Haigerloch, la generaci¨®n de energ¨ªa el¨¦ctrica de base nuclear con el desarrollo de un reactor. En eso estaba cuando los aliados llegaron al pueblecito alem¨¢n.

"Este experimento fue el ¨²ltimo intento y el que m¨¢s cerca estuvo de crear un reactor nuclear autosostenido, pero no dispon¨ªan del suficiente uranio en el n¨²cleo para lograrlo", dice Koeth, que cuenta su peripecia hist¨®rico-cient¨ªfica en el ¨²ltimo n¨²mero de la revista del Instituto Americano de F¨ªsica, Physics Today. La uranium machine de Heisenberg consist¨ªa en 664 cubos de uranio como el que le regalaron a Koeth unidos por acero trenzado y suspendidos en un tanque de agua pesada (¨®xido de deuterio), para moderar la reacci¨®n, y todo ello rodeado por un anillo de grafito. Se llamaba B-VIII, fue el octavo intento y ¨²ltimo experimento, que tuvo lugar en marzo de 1945, apenas un mes antes de que llegaran los soldados estadounidenses. Pero como dijera el f¨ªsico alem¨¢n, faltaba masa cr¨ªtica. Los cubos eran de uranio natural no enriquecido, por lo que apenas conten¨ªan un 0,7% del is¨®topo uranio-235, el ¨²nico fisible y por tanto con capacidad para provocar una reacci¨®n en cadena de fisi¨®n nuclear.

Aunque el reactor estaba a medio desmantelar cuando llegaron los aliados, sin el agua pesada y los cubos de uranio escondidos, de su estudio y de los documentos recuperados de una letrina, los estadounidenses dedujeron que, al menos all¨ª, no hab¨ªa ninguna bomba nuclear y ni siquiera el reactor podr¨ªa generar y mantener una reacci¨®n controlada. Heisenberg lo reconocer¨ªa a?os m¨¢s tarde en un escrito: "El aparato a¨²n era demasiado peque?o para sostener una reacci¨®n de fisi¨®n de forma independiente, pero un ligero aumento en su tama?o podr¨ªa haber bastado para iniciar el proceso de generaci¨®n de energ¨ªa". Koeth aporta el dato: "Se ha calculado que el reactor experimental de Haigerloch habr¨ªa necesitado un 50% m¨¢s de uranio para funcionar".

Lo llamativo es que los nazis contaban con esa cantidad extra. En los Archivos Nacionales de EE UU, el profesor estadounidense encontr¨® una caja nombrada German Uranium. Dentro no hab¨ªa mucha informaci¨®n sobre los 664 cubos de Heisenberg, de los que se recuperaron 659 enterrados en un campo cercano. Pero s¨ª hall¨® diversos informes sobre otra partida de 400 cubos a los que se les hab¨ªa perdido la pista. Eran el material que us¨® Diebner, rival y enemistado con Heisenberg, en los experimentos militares de Gotaw.

"Si los alemanes hubieran concentrado sus recursos [como se hizo el Proyecto Manhattan], en vez de mantenerlos dispersos en experimentos rivales, puede que hubieran logrado desarrollar un reactor nuclear funcional", asegura la investigadora de la Universidad de Maryland y coautora de la investigaci¨®n, Miriam Hiebert.

Hace 10 a?os, un grupo de f¨ªsicos italianos cogieron los escritos de Heisenberg sobre el experimento B-VIII y modelaron hasta d¨®nde llegaron los alemanes, viendo que estaban en la v¨ªa correcta. "Aunque el reactor nuclear B-VIII a¨²n estaba lejos de la criticidad (que es k=1, mientras el B-VIII estaba en torno a k=0.85), la distancia hasta un reactor autosostenido era peque?a. Parece que los alemanes ten¨ªan todos los elementos para calcular correctamente la masa cr¨ªtica antes de desarrollar el reactor. En cierta manera, es extra?o c¨®mo se les escap¨® la configuraci¨®n correcta", comenta el f¨ªsico de part¨ªculas de la Agencia Italiana para las Nuevas Tecnolog¨ªas, la Energ¨ªa y un Desarrollo Sostenible (ENEA) y principal autor de aquella investigaci¨®n, Giacomo Grasso.

"El verdadero problema fue el intento, de Heisenberg, de evitar o al menos retrasar todo lo posible que los nazis tuvieran el poder at¨®mico"

El an¨¢lisis del cubo de Koeth mediante espectroscopia de rayos gamma muestra que no fue usado en ning¨²n reactor que lograra la mencionada criticidad. Y no es el ¨²nico cubo que cuenta la misma historia. En 2015, f¨ªsicos del entonces Instituto de Elementos Transur¨¢nicos, un centro de investigaci¨®n en seguridad nuclear dependiente del Centro Com¨²n de Investigaci¨®n (JRC) de la UE, sometieron a un profundo an¨¢lisis forense a otro de los cubos de Heisenberg, este encontrado en las cercan¨ªas de su residencia de verano en los a?os 60.

Tras determinar que el cubo fue producido en septiembre de 1943, vieron que estaba casi sin usar: "No vemos ninguna evidencia (es decir, productos de fisi¨®n, ni niveles elevados de U-236 o Pu-239) que indiquen que el cubo haya estado expuesto a una irradiaci¨®n de neutrones significativa. Por lo tanto, no hubo reacci¨®n en cadena autosuficiente", comenta el principal autor de aquella investigaci¨®n y analista forense nuclear de la direcci¨®n de seguridad nuclear del JRC, Klaus Mayer, que a?ade: "Esto sugiere que el programa alem¨¢n no estaba cerca de un reactor operativo".

?Qu¨¦ les falt¨®? Igual es que no quisieron. Es lo que opina Giacomo Grasso: "El verdadero problema fue el intento, de Heisenberg, de evitar o al menos retrasar todo lo posible que los nazis tuvieran el poder at¨®mico. Toda la comunidad cient¨ªfica de entonces estaba sorprendida del retraso que mostraron los alemanes en tener un programa nuclear. Por supuesto, nadie puede decir con seguridad qu¨¦ pas¨® y por qu¨¦ no lo lograron".

?D¨®nde est¨¢n los dem¨¢s cubos?

M.?.C.

Dentro del Proyecto Manhattan, los estadounidenses pusieron en marcha la operaci¨®n de inteligencia Alsos. Su objetivo inicial era saber hasta d¨®nde hab¨ªan llegado los alemanes en el desarrollo de la energ¨ªa at¨®mica y, por tanto, la bomba. Con el desembarco en tierras europeas, el objetivo se modific¨®: ahora se trataba de recopilar toda la documentaci¨®n sobre el programa nuclear nazi y capturar a los cient¨ªficos que participaban en ¨¦l... antes de que lo hicieran los sovi¨¦ticos.

Fueron comandos de la Operaci¨®n Alsos los primeros en llegar a Haigerloch y los que, el 27 de abril de 1945, localizaron 659 de los 664 cubos del reactor de Heisenberg. Tras una escala en Par¨ªs, debieron llegar a Nueva York, donde Nininger (ver arriba) debi¨® quedarse con el que le regalar¨ªan a Koeth. Este profesor cree que la mayor¨ªa debi¨® de acabar como combustible para armas at¨®micas en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Sin embargo, en estos cinco a?os de investigaci¨®n ya ha encontrado una decena de ellos.

Pero hubo cinco que no estaban en el agujero de Haigerloch. Probablemente se los llevara Heisenberg. El genial f¨ªsico alem¨¢n huy¨® en bicicleta de Haigerloch dos d¨ªas antes de que llegaran los estadounidenses. Durante tres d¨ªas pedale¨® hasta llegar a su casa de verano, en Urfeld, al sur de Baviera y a unos 320 kil¨®metros. All¨ª esperaba su familia y all¨ª fue detenido por miembros de Alsos. 20 a?os m¨¢s tarde, unos ni?os encontraron dos cubos como el de Koeth en el lecho de un r¨ªo cercano a la casa. Es el material que analizaron los forenses nucleares del JRC.

En cuanto a los 400 cubos de Kurt Diebner, el rival de Heisenberg, lo m¨¢s probable es que acabaran en la Uni¨®n Sovi¨¦tica.