1945年，美军拆解纳粹德国最后一座实验核反应堆时，看到的是一台几乎要成功的机器。它的科学负责人维尔纳·海森堡后来形容，这台反应堆离运转只差"诱人的一步"。但一项新分析给出了完全不同的结论：无论最后关头怎么抢修，这个设计都不可能跨过临界门槛。
这台反应堆被称为B8堆，依靠天然铀和重水来维持中子反应，目标是达到临界状态。蒂莫西·科思和同事重建了B8堆，把德国战时核计划中仅存的两块天然铀立方体与历史记录、技术报告、通信和其他档案材料放在一起分析。他们要做的，是用反应堆本身的物理需求去检验海森堡的说法。
重水成了致命瓶颈
反应堆要达到临界，铀原子裂变释放的中子必须触发足够多的后续裂变，让链式反应持续下去。有些中子跑得太快，无法高效维持这一过程，所以反应堆需要用慢化剂把中子减速。德国科学家选择的是重水——一种含有较重氢同位素氘的水。
重水的供应构成了严重瓶颈。德国只有一个来源：挪威的诺尔斯克水电厂（Norsk Hydro）位于维莫克的工厂，该厂于1940年4月落入德国控制。盟军多次针对该设施及其生产展开行动，1944年11月的轰炸摧毁了工厂，切断了德国反应堆设计所依赖的材料。
材料缺口远超海森堡的说法
科思和同事计算了B8堆实际需要多少材料，发现的缺口远比海森堡的描述要大。要达到临界，需要的铀大约是反应堆实际拥有量的两倍。更关键的是，这个设计需要的重水量，大约是诺尔斯克水电厂在整个战争期间产量的两倍。
研究人员表示："这个缺口……在数字上看起来可能不大，但填补它的材料成本将远远超过德国的总生产能力。"
用石墨替代缺失的重水也解决不了问题。尽管石墨在某些反应堆设计中可以充当慢化剂，但研究人员指出，德国控制区内可获得的石墨并不适合这项工作。这让整个项目被绑在一种德国无法获得足够数量的稀缺材料上。
德国离临界还很远
这些短缺改变了战时核竞赛的历史图景。曼哈顿计划的部分驱动力，正是担心纳粹德国可能率先造出核武器，而获取炸弹材料的一条可能路径，就是运行一座能生产裂变材料的反应堆。但德国计划的最后一座反应堆，并不是只差一次调整就能成功。它的基本设计所需要的铀和重水量，德国根本不具备。
1945年美军抵达B8堆时，这台反应堆看上去可能像是一个逼近危险里程碑的核计划的遗骸。但幸存的铀立方体和战时记录讲述的是另一个故事。即使这台机器保持完好，让它运转所需的材料仍然远远超出德国所能触及的范围。
参考：Patrick J Park、Brittany Robertson、Miriam E Hiebert、Jason Zhao、Ciara B Sivels 和 Timothy W Koeth 撰写的《核考古学重新评估海森堡最后的反应堆实验》，2026年9月29日，PNAS Nexus。DOI: 10.1093/pnasnexus/pgag282。
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