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 aceleración de partículas Tim Koeth recibió un extraño regalo de cumpleaños. Envuelto en un papel marrón había un cubo metálico de un color gris casi negro de cinco centímetros de lado (125 cm³) y 2,4 kg de peso. No sospechó lo que era hasta leer lo que venía en el reverso del papel y que traducido del inglés viene a decir: "Traído de Alemania, del reactor nuclear que Hitler trató de construir. Regalo de Ninninger". Koeth ha dedicado buena parte de los últimos cinco años a estudiar el misterioso cubo y la historia que hay tras él. Su conclusión es que Alemania estuvo muy cerca de desarrollar la energía nuclear.

Lo primero que hizo Koeth fue averiguar quién era ese Ninninger. Aunque había muerto hacía más de una década, localizó a su viuda para descubrir que durante la Segunda Guerra Mundial había sido responsable del acopio de uranio del Proyecto Manhattan (de donde salió la bomba atómica) en su centro de Nueva York. Tirando de ese hilo llegó hasta Haigerloch, un pueblecito a 70 kilómetros de Stuttgart, en el suroeste de Alemania, adonde fue en sus vacaciones. Allí, en una cava de cerveza hoy convertida en museo, el teórico cuántico y premio Nobel de Física de 1932, Werner Heisenberg, había trasladado sus laboratorios cuando, en el invierno de 1944, las tropas aliadas amenazaban con entrar en territorio alemán.

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

Poco después de que en 1939 tres colegas alemanes descubrieran la fisión nuclear y la ingente cantidad de energía que liberaba, la agencia de armamento del Ejército alemán (Heereswaffenamt, que puso en pie la poderosa máquina de guerra de los nazis) reclutó a los mejores físicos del país para que estudiaran las posibles implicaciones bélicas del descubrimiento. Tras un año de estudio teórico y experimentos, Heisenberg elaboró un informe para la Heereswaffenamt en el que sostenía que "la construcción de una bomba nuclear mediante la separación de isótopos de uranio o la producción de plutonio en un reactor era, en principio, factible, pero ambas vías necesitarían de muchos años. Estaban fuera del alcance de los medios de Alemania en tiempos de guerra y probablemente más allá de las capacidades de los enemigos de Alemania", recordaba recientemente el físico Klaus Gottstein, que trabajó 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 físico de los suyos, Kurt Diebner, que hasta el mismo final de la guerra siguió haciendo ensayos con el uranio en Gotaw, en pleno centro de Alemania. Mientras, Heisenberg recibió aprobación para investigar ya bajo control civil, primero en Berlín y después en Haigerloch, la generación de energía eléctrica de base nuclear con el desarrollo de un reactor. En eso estaba cuando los aliados llegaron al pueblecito alemán.

"Este experimento fue el último intento y el que más cerca estuvo de crear un reactor nuclear autosostenido, pero no disponían del suficiente uranio en el núcleo para lograrlo", dice Koeth, que cuenta su peripecia histórico-científica en el último número de la revista del Instituto Americano de Física, Physics Today. La uranium machine de Heisenberg consistía en 664 cubos de uranio como el que le regalaron a Koeth unidos por acero trenzado y suspendidos en un tanque de agua pesada (óxido de deuterio), para moderar la reacción, y todo ello rodeado por un anillo de grafito. Se llamaba B-VIII, fue el octavo intento y último experimento, que tuvo lugar en marzo de 1945, apenas un mes antes de que llegaran los soldados estadounidenses. Pero como dijera el físico alemán, faltaba masa crítica. Los cubos eran de uranio natural no enriquecido, por lo que apenas contenían un 0,7% del isótopo uranio-235, el único fisible y por tanto con capacidad para provocar una reacción en cadena de fisión 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 allí, no había ninguna bomba nuclear y ni siquiera el reactor podría generar y mantener una reacción controlada. Heisenberg lo reconocería años más tarde en un escrito: "El aparato aún era demasiado pequeño para sostener una reacción de fisión de forma independiente, pero un ligero aumento en su tamaño podría haber bastado para iniciar el proceso de generación de energía". Koeth aporta el dato: "Se ha calculado que el reactor experimental de Haigerloch habría necesitado un 50% más 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 encontró una caja nombrada German Uranium. Dentro no había mucha información sobre los 664 cubos de Heisenberg, de los que se recuperaron 659 enterrados en un campo cercano. Pero sí halló diversos informes sobre otra partida de 400 cubos a los que se les había perdido la pista. Eran el material que usó 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 investigación, Miriam Hiebert.

Hace 10 años, un grupo de físicos italianos cogieron los escritos de Heisenberg sobre el experimento B-VIII y modelaron hasta dónde llegaron los alemanes, viendo que estaban en la vía correcta. "Aunque el reactor nuclear B-VIII aún 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 pequeña. Parece que los alemanes tenían todos los elementos para calcular correctamente la masa crítica antes de desarrollar el reactor. En cierta manera, es extraño cómo se les escapó la configuración correcta", comenta el físico de partículas de la Agencia Italiana para las Nuevas Tecnologías, la Energía y un Desarrollo Sostenible (ENEA) y principal autor de aquella investigación, 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 atómico"

El análisis del cubo de Koeth mediante espectroscopia de rayos gamma muestra que no fue usado en ningún reactor que lograra la mencionada criticidad. Y no es el único cubo que cuenta la misma historia. En 2015, físicos del entonces Instituto de Elementos Transuránicos, un centro de investigación en seguridad nuclear dependiente del Centro Común de Investigación (JRC) de la UE, sometieron a un profundo análisis forense a otro de los cubos de Heisenberg, este encontrado en las cercanías de su residencia de verano en los años 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 fisión, ni niveles elevados de U-236 o Pu-239) que indiquen que el cubo haya estado expuesto a una irradiación de neutrones significativa. Por lo tanto, no hubo reacción en cadena autosuficiente", comenta el principal autor de aquella investigación y analista forense nuclear de la dirección de seguridad nuclear del JRC, Klaus Mayer, que añade: "Esto sugiere que el programa alemán no estaba cerca de un reactor operativo".

¿Qué les faltó? 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 atómico. Toda la comunidad científica de entonces estaba sorprendida del retraso que mostraron los alemanes en tener un programa nuclear. Por supuesto, nadie puede decir con seguridad qué pasó y por qué no lo lograron".

¿Dónde están los demás cubos?

M.Á.C.

Dentro del Proyecto Manhattan, los estadounidenses pusieron en marcha la operación de inteligencia Alsos. Su objetivo inicial era saber hasta dónde habían llegado los alemanes en el desarrollo de la energía atómica y, por tanto, la bomba. Con el desembarco en tierras europeas, el objetivo se modificó: ahora se trataba de recopilar toda la documentación sobre el programa nuclear nazi y capturar a los científicos que participaban en él... antes de que lo hicieran los soviéticos.

Fueron comandos de la Operación 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 París, debieron llegar a Nueva York, donde Nininger (ver arriba) debió quedarse con el que le regalarían a Koeth. Este profesor cree que la mayoría debió de acabar como combustible para armas atómicas en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Sin embargo, en estos cinco años de investigación 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 físico alemán huyó en bicicleta de Haigerloch dos días antes de que llegaran los estadounidenses. Durante tres días pedaleó hasta llegar a su casa de verano, en Urfeld, al sur de Baviera y a unos 320 kilómetros. Allí esperaba su familia y allí fue detenido por miembros de Alsos. 20 años más tarde, unos niños encontraron dos cubos como el de Koeth en el lecho de un río 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 más probable es que acabaran en la Unión Soviética.