Investigando as origens de cubos de urânio do programa nuclear nazista

Novos métodos permitem mergulhar mais fundo nos caminhos percorridos pelo regime de Adolf Hitler para desenvolver a tecnologia nuclear

A pesquisadora Brittany Robertson com o cubo do PNNL, que está em uma caixa protetora. Crédito: Andrea Starr/PNNL

Durante a Segunda Guerra Mundial, a Alemanha nazista e os Estados Unidos correram para desenvolver tecnologia nuclear. Antes que a Alemanha pudesse ter sucesso, as forças aliadas interromperam o programa e confiscaram alguns dos cubos de urânio que estavam no centro dele. O destino final da maior parte desse urânio é desconhecido, mas alguns cubos que se acredita estarem associados ao programa estão nos Estados Unidos e na Europa. Hoje, os cientistas relatam os resultados iniciais de novos métodos que estão sendo desenvolvidos para confirmar sua proveniência. As técnicas também podem ajudar nas investigações sobre o tráfico ilícito de material nuclear.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados na reunião de outono da American Chemical Society (ACS).

Um cubo está no Pacific Northwest National Laboratory (PNNL, nos EUA), mas ninguém sabe ao certo como ele foi parar lá, disse o dr. Jon Schwantes, principal investigador do projeto. Por meio de colaboradores, incluindo o dr. Timothy Koeth, da Universidade de Maryland (EUA), o laboratório também tem acesso a alguns outros cubos. “Não sabemos com certeza se os cubos são do programa alemão, então primeiro queremos estabelecer isso”, afirmou Schwantes. “Então, queremos comparar os diferentes cubos para ver se podemos classificá-los de acordo com o grupo de pesquisa específico que os criou.”

Material apreendido

No início dos anos 1940, vários cientistas alemães competiam para explorar a fissão nuclear a fim de produzir plutônio a partir do urânio para a guerra. As equipes incluíam o grupo de Werner Heisenberg em Berlim (mais tarde mudou-se para Haigerloch para tentar evitar as tropas aliadas) e a equipe de Kurt Diebner em Gottow. Cubos de urânio foram produzidos para abastecer reatores nucleares nesses locais. Medindo cerca de 5 centímetros de cada lado, Centenas de cubos, cada um medindo cerca de 5 centímetros de lado, foram pendurados em cabos submersos em água “pesada”, na qual o deutério substitui o hidrogênio mais leve. Os cientistas esperavam que a decomposição radiativa do urânio nas montagens desencadeasse uma reação em cadeia nuclear autossustentável – mas o projeto falhou.

As forças americanas e britânicas apreenderam alguns dos cubos de urânio de Heisenberg em Haigerloch em 1945, e mais de 600 desses cubos foram enviados para os EUA. Alguns podem ter sido usados ​​no esforço de armas nucleares dos EUA, lançado em parte devido ao temor de que a Alemanha estava desenvolvendo armas nucleares. Alguns pertencem a colecionadores e instituições, incluindo o PNNL. O paradeiro dos outros, incluindo centenas de cubos de Diebner, é desconhecido.

O PNNL usa sua amostra com o objetivo de ajudar a treinar guardas de fronteira internacionais e pesquisadores forenses nucleares para detectar material nuclear. É rotulado como um cubo de Heisenberg, mas o suporte para essa afirmação é anedótico, disse Brittany Robertson, que vai apresentar o trabalho na ACS no outono de 2021.

Técnicas combinadas

“Não tínhamos nenhuma medição real para apoiar essa afirmação”, afirmou Robertson, doutoranda que trabalha no laboratório. Para provar as origens do cubo, ela começou a modificar algumas técnicas analíticas para combiná-las com os métodos forenses estabelecidos por Schwantes. Robertson voltou-se para a radiocronometria, a versão do campo nuclear de uma técnica que os geólogos usam para determinar a idade das amostras com base no conteúdo de isótopos radiativos.

Quando foram lançados pela primeira vez, os cubos continham urânio metálico bastante puro. Com o passar do tempo, a decadência radiativa transformou parte do urânio em tório e protactínio. Robertson está adaptando um procedimento de radiocronometria para melhor separar e quantificar esses elementos no cubo do PNNL. Suas concentrações relativas mostrarão há quanto tempo o cubo foi feito. Ela também está refinando esse método para analisar impurezas de elementos de terras-raras no objeto. Eles podem revelar onde o urânio original foi extraído, o que pode indicar se ele foi produzido para o grupo de Heisenberg ou o de Diebner.

Descoberta inesperada

Enquanto isso, Robertson e Schwantes estão colaborando com o dr. Carlos Fraga, do PNNL, para testar os revestimentos dos cubos, que os alemães aplicaram para limitar a oxidação. A equipe do PNNL descobriu recentemente que o cubo da Universidade de Maryland é revestido com estireno. Essa foi uma descoberta inesperada, já que o grupo de Heisenberg usou um revestimento à base de cianeto. No entanto, a equipe agora soube que alguns dos cubos do grupo de Diebner, que usavam um revestimento à base de estireno, foram enviados para Heisenberg, que estava tentando acumular mais combustível para seu reator. “Estamos curiosos para saber se esse cubo em particular foi um dos associados a ambos os programas de pesquisa”, disse Schwantes. “Além disso, esta é uma oportunidade para testarmos nossa ciência antes de aplicá-la em uma investigação nuclear forense real.”

Enquanto os cientistas estão intrigados em trabalhar com materiais desde o início da era nuclear, esses objetos estão inegavelmente ligados a um período terrível da história. “Estou feliz que o programa nazista não estivesse tão avançado quanto eles desejavam no final da guerra”, disse Robertson. “Porque, de outra forma, o mundo seria um lugar muito diferente.”

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