В январе 1940 года все пребывали в уверенности, что при наличии достаточного количества тяжелой воды цепную реакцию можно было инициировать, используя в качестве ядерного топлива природный уран. 15-го числа в дружеском письме профессору Гейзенбергу Гартек писал, что считает производство тяжелой воды не менее важной задачей, чем добыча урана. «Поскольку бремя этих экспериментов все равно упадет на плечи нам, бедным экспериментаторам, – вопрошал он, – хотелось бы знать, кто в Германии занимается производством тяжелой воды, и занимается ли этим кто-либо вообще?» Далее Гартек продолжает: «Исходя из моего собственного опыта совместной работы с военными, я считаю, что, если полагаться на них, для производства необходимого количества тяжелой воды нам потребуется несколько лет. В то же время я считаю, что, поручив выполнение этой задачи компетентным людям в нашей тяжелой промышленности, этот срок будет значительно сокращен».
За девять дней до этого в управлении доктора Дибнера в Берлине уже состоялось совещание по этому вопросу, на котором присутствовал профессор Гейзенберг, а также его коллеги – ученые физик Карл Вирц и химик Карл Фридрих Бонхоффер. Было видно, что проблема производства тяжелой воды поставила военных в тупик. Дибнер спросил мнение Гейзенберга о том, следует ли немедленно построить в Германии предприятие по производству тяжелой воды, на что профессор мудро заметил, что для начала он предпочел бы изучить процесс поглощения нейтронов, имея для экспериментов небольшое количество этого материала. Для его, Гейзенберга, исследований не потребуется более нескольких литров этой жидкости. Дибнер обещал немедленно закупить в Норвегии десять литров. Далее Гейзенберг продолжил, что строительство предприятия конечно же будет необходимо, однако руководить им должны ученые, физики и химики. Эти же слова он повторил 18 января в своем письме профессору Гартеку, посоветовав ему обязательно переговорить по поводу производства тяжелой воды с Бонхоффером. В то же время Гейзенберг был убежден, что первые эксперименты с использованием тяжелой воды были обязаны проделать именно физики.
Было маловероятным, что все потребности Германии в тяжелой воде будут удовлетворены за счет Норвегии. Ранее, несколько лет назад, профессор Гартек и доктор Суэсс работали над получением этой жидкости путем реакции каталитического обмена. Однако после вступления в эксплуатацию норвежского предприятия исследования были прекращены, поскольку в них уже не видели необходимости. 24 января Гартек написал письмо военному руководству, в котором предложил возобновить изучение процесса каталитического обмена. При этом он опирался на расчеты Гейзенберга, согласно которым расход в реакторе урана и тяжелой воды должен был быть примерно одинаковым, то есть требовались многие тонны и того и другого материала.
В случае, если норвежцы откажутся поставлять в Германию необходимое количество тяжелой воды, немцам придется получать ее путем электролиза. При этом производство одной тонны тяжелой воды будет сопряжено с расходом 100 тысяч тонн угля. Военное руководство было шокировано этими расчетами; в то же время Гартек получил от военных нагоняй за то, что осмелился действовать через их голову, обратившись напрямую к Гейзенбергу. Ему строго указали на то, что «ввиду особой секретности проекта впредь запрещается прямой обмен информацией между различными институтами. В случаях необходимости вся переписка должна вестись только через управление вооружений вермахта». Гартека проинформировали, что на совещании в начале января было принято решение о массовом производстве тяжелой воды на территории Германии.
Предложенный Гартеком и Суэссом процесс был намного дешевле электролиза. Он заключался в следующем: если пропускать обычный водород через воду в присутствии катализатора, происходила реакция, равновесие в которой наступало тогда, когда в жидкости образовывалось примерно в три раза больше атомов тяжелого водорода, чем в газе. Гартек предложил создать предприятие, на котором производство тяжелой воды основывалось бы на этом процессе. Он предложил обсудить эту идею с профессором Бонхоффером в Лейпциге. Военные согласились, и вскоре Гартек встретился с Бонхоффером, который также одобрил идею применения принципа каталитического обмена наряду с процессом гидрирования. В конце февраля в письме с пометкой «по прочтении уничтожить»
Бонхоффер писал Гартеку, что обсудил его предложение на предприятии «И.Г. Фарбен» по производству аммония в Мерсенбурге, где «все с восторгом восприняли эту идею». На предприятии производилось около шести миллионов кубических футов водорода в час. Сам же Бонхоффер по поводу предложения Гартека высказался так: «Любая идея выживает или умирает, в зависимости от того, кто будет ее катализатором».
В то же самое время германское правительство обратилось напрямую к норвежской фирме «Norwegian Hydro». Как рассказывала об этом норвежская сторона, представитель «И.Г. Фарбен», обладавшей процентами собственности этой компании, обратился на предприятие в Рьюкане с просьбой продать все наличные запасы тяжелой воды, всего 185 килограммов вещества с чистотой 99,6 и 99,9 процента. В дальнейшем немцы обещали и впредь закупать у этой компании тяжелую воду на очень выгодных условиях. Сложность состояла в том, что возможности компании составляли 10 килограммов в месяц, а немцам было нужно ежемесячно по меньшей мере 100 килограммов. Удивленные норвежцы спросили немецких коллег, где они собираются использовать такое количество этого вещества. Германская сторона предпочла уклониться от прямого ответа. В феврале 1940 года поступил ответ от норвежской стороны, в котором с сожалением отмечалось, что они не в состоянии удовлетворить запросы Германии в тяжелой воде.
В то же время в течение лета 1939 года французская группа физиков под руководством Фредерика Жолио-Кюри продолжала серию экспериментов, логически вытекавших из подтвержденной возможности цепной реакции урана. Применяя в качестве «топлива» оксид урана, в своем реакторе они попытались опробовать в качестве замедлителя воду, углерод, а также твердый диоксид углерода. В августе того же года они поместили блоки оксида урана, которым была придана сферическая форма, в воду. Воду при этом пытались использовать в качестве замедлителя. В результате ученые смогли стать свидетелями слабого кратковременного подобия цепной реакции, однако было очевидно, что вода больше поглощает, чем замедляет нейтроны.
Когда началась война, один из ведущих физиков группы был призван в армию. Однако его коллеге Хансу Халбану удалось добиться от французского министра вооружений М. Даутри обещания на поставку для дальнейших экспериментов 10 тонн графита. Наконец, в феврале 1940 года Жолио сам обратился к Даутри и попросил его обеспечить физиков необходимым количеством тяжелой воды, поскольку, с точки зрения ученого, этот материал был «наиболее интересным ингредиентом» для смешивания с оксидом урана. Жолио упомянул в этой связи 185 килограммов запасов норвежцев в Рьюкане. Этого количества, по мнению ученого, было достаточно для проведения важнейшего из экспериментов.
Даутри немедленно направил в Осло соответствующий запрос через М. Жака Аллье, лейтенанта французской секретной службы и одновременно представителя французского банка, имевшего контрольный пакет акций в «Norwegian Hydro». Кроме того, вездесущий Аллье представлял управление взрывчатых веществ в министерстве обороны Франции. Он решил «обратиться к здравому смыслу» управляющего директора компании доктора Акселя Ауберта и не просчитался, поскольку по истечении всего нескольких дней между сторонами было подписано соглашение, в соответствии с которым в распоряжение Франции бесплатно передавались все наличные запасы тяжелой воды.
Кроме того, отдельным пунктом соглашения оговаривались права Франции на запасы тяжелой воды, которые будут произведены в последующие годы. После подписания соглашения Аллье по секрету рассказал Ауберту о том, с какой целью французам нужна норвежская продукция. В ответ Ауберт попросил передать самые лучшие пожелания французскому премьер-министру господину Даладье и «заверить его, что наша компания не возьмет за эту продукцию ни одного сантима, лишь бы это способствовало победе Франции». Всего через несколько дней бесценные емкости с тяжелой водой были тайно вывезены из Норвегии, и спустя еще некоторое время они благополучно прибыли в Париж в распоряжение с нетерпением ожидавших прибытия этого груза французских физиков.