https://www.faz.net/-gwz-86drb

70 Jahre Hiroshima : Der Drache ist entfesselt

Am 6. August 1945 blieb in Hiroshima die Zeit stehen. Bild: dpa

Am 6. August 1945 explodierte eine Atombombe über Hiroshima, drei Tage später über Nagasaki. Die Erbauer waren von der Wirkung der Waffe fasziniert und entsetzt. Wie funktionierten die ersten Nuklearwaffen – und was machte sie so gefährlich?

          Seinen Anfang nahm alles mit einem Brief, den Albert Einstein und der ungarische Physiker Leo Szilard noch vor Ausbruch des Zweiten Weltkriegs an den amerikanischen Präsidenten Franklin D. Roosevelt schrieben. Darin wiesen sie ihn darauf hin, dass Nazi-Deutschland möglicherweise eine Atombombe bauen könne. Wenige Monate nach dem Blitzkrieg gegen Polen wandte sich Einstein abermals schriftlich an Roosevelt. Die beiden Schreiben hatten Erfolg. Im November 1941 wurde das „Manhattan-Projekt“ mit dem Hauptsitz in Los Alamos gestartet. Man hatte tausende Wissenschaftler, darunter viele namhafte Physiker der damaligen Zeit, gewinnen können, an 30 Instituten unter der wissenschaftlichen Leitung von Robert Oppenheimer und unter der militärischen Führung von General Leslie R. Groves fieberhaft an einem einzigen Ziel zu arbeiten: dem Bau einer amerikanischen Atombombe.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Zu Beginn des Manhattan-Projekts waren die theoretischen Voraussetzungen für den Bau einer Atombombe gerade erst geschaffen worden. Am 17. Dezember 1938 hatten in einem Labor am Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie in Berlin die beiden Chemiker Otto Hahn und Fritz Strassmann erstmals Atomkerne des Elements Uran gespalten, als sie eine Uranprobe mit Neutronen bestrahlten. Ursprünglich wollten sie Transurane, also Elemente schwerer als Uran, herstellen. Bald darauf berechnete Otto Robert Frisch, Neffe von Hahns ehemaliger Mitarbeiterin Lise Meitner, welche gewaltigen Energiemengen bei der Uranspaltung freigesetzt werden. Frisch prägte dabei den Begriff „Kernspaltung“ (nuclear fission).

          Öffnen

          Kettenreaktion und Isotopentrennung

          Der tatsächliche Nutzen der Uranspaltung als Waffe ergab sich aber erst durch die Möglichkeit, eine Kettenreaktion auszulösen, was Ende 1942 erstmals Enrico Fermi an der University of Chicago am dortigen Kernreaktor „Chicago Pile No. 1“ gelang.

          Bei einer Kettenreaktion spaltet man Kerne des Isotops Uran-235 mit Neutronen. Dabei entstehen wieder Neutronen, mit denen sich der Prozess der Kernspaltung automatisch weiter fortsetzt. Bei einer genügend großen Menge an Uran-235, der „kritischen Masse“, reißt diese Kettenreaktion nicht mehr ab. Sie verläuft unkontrolliert, und es kommt schließlich zur Explosion.

          Man hatte herausgefunden, dass für eine Kettenreaktion außer Uran-235 noch das Plutoniumisotop-239 in Frage kommt. Das Element Plutonium war am 14. Dezember 1940 durch den Beschuss von Uran-238 mit Deuteriumkernen an einem Zyklotron-Beschleuniger am Berkeley Radiation Laboratory in Kalifornien künstlich erzeugt worden.

          Beschleunigeranlage „Calutron“ zur Anreicherung von Uran-235 im Y12 National Security Complex des Manhatten-Projekts in Oak Ridge

          Der Bau einer Atombombe setzt allerdings voraus, dass man von den beiden Isotopen Uran-235 und Plutonium-239 genügend große Mengen zur Verfügung hat. Für Uran-235 liegt die kritische Masse bei ungefähr fünfzig Kilogramm, für Plutonium-239 bei etwa zehn Kilogramm. Doch Uran-235 kommt in der Natur nur in kleinen Mengen und Plutonium-239 überhaupt nicht vor. Natururan enthält mehr als 99 Prozent Uran-238 und nur 0,7 Prozent Uran-235. Letzteres muss deshalb durch Isotopentrennung angereichert werden.

          Wie gewinnt man spaltbares Uran-235?

          Bei der Isotopentrennung macht man sich die Tatsache zunutze, dass der Atomkern von Uran-235 etwas leichter ist als der Atomkern von Uran-238, und zwar genau um die Masse von drei Neutronen. Um die beiden Atomkerne voneinander zu trennen, kamen damals zwei Verfahren in Frage: das elektromagnetische Verfahren in einem Calutron, einem ringförmigen Beschleuniger, und das Diffusionsverfahren. Beim elektromagnetischen Verfahren werden zunächst Uranionen erzeugt und beschleunigt. Dann lässt man sie in einem Magnetfeld auf einer kreisförmigen Bahn umlaufen. Da der Radius der Bahn von der Ladung und der Masse des zirkulierenden Teilchens abhängt, ist es möglich, Partikeln mit gleicher Ladung, aber verschiedener Masse zu separieren. Für das Manhatten-Projekt hatte man Calutron-Beschleuniger am geheimen Standort Site X  (heute das Oak Ridge National Laboratory) in Tennessee errichtet. Doch die Anlage war recht groß und benötigte viel Energie, so dass sie später durch das Diffusionsverfahren abgelöst wurde.

          Weitere Themen

          Fördert schlechte Luft psychische Erkrankungen?

          Smog und Psyche : Fördert schlechte Luft psychische Erkrankungen?

          Smog hat offenbar einen stärkeren Einfluss auf die Psyche als gedacht und verursacht psychische und neurologische Erkrankungen. Das zeigt eine amerikanische Studie, die Gesundheitsdaten aus den Vereinigten Staaten und Dänemark ausgewertet hat. Doch es gibt Zweifel an den Ergebnissen.

          Topmeldungen

          Unser Sprinter-Autor: Bastian Benrath

          F.A.Z.-Sprinter : Dunkle Wolken am Sommerhimmel

          In Sachsen beginnt der Prozess im Mordfall Daniel H., und in Paris möchte Boris Johnson weiter Zugeständnisse beim Brexit-Abkommen erwirken. Wie sie dennoch zu einem lockeren Sommertag kommen, steht im F.A.Z.-Sprinter.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.