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?

          5 Min.

          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.

          Nachbau der Uranbombe „Little Boy“, die am 6. August 1945 auf Hiroshima abgeworfen wurde.

          Beim Diffusionsverfahren lässt man natürliches Uran durch ein poröses Gitter diffundieren. Aufgrund der geringeren Masse kommt das Uranisotop 235 schneller voran als das schwerere Isotop 238, wodurch beide Atomkerne voneinander getrennt werden können. Soll der Prozess effektiv verlaufen, muss Uran Hunderte von Trennstufen durchlaufen. Damals waren zunächst nur Gramm-Mengen an Ausbeute zu erwarten. Am Site X wurde 1943 die erste größere Anlage zur Isotopentrennung nach dem Diffusionsverfahren gebaut, mit der man auch größere Mengen für eine Atombombe erzeugen konnte.

          Sekunden nach dem Abwurf der Atombombe über Hiroshima entwickelte sich ein 14 Kilometer hoher Atompilz.

          Das Isotop Plutonium-239 hatte als Sprengstoff den großen Nachteil. Es muss erst erzeugt werden. Man verwendete dafür Kernreaktoren, in denen das radioaktive Isotop aus Uran-238 entsteht. Am Site W in Hanford (Washington) wurde im Rahmen des Manhatten-Projekts 1943 ein Reaktor zur Produktion von Plutonium-239 gebaut, das für die Atombombe genutzt wurde.

          Mit einer Kanonentechnik zur Explosion

          Für den Bau der Atombombe standen die Wissenschaftler des Manhatten-Projekts vor einer weiteren Schwierigkeit: Bei der Montage durfte das Spaltmaterial noch nicht den kritische Masse erreicht haben, da sonst die unkontrollierte Kettenreaktion in Gang gekommen wäre. Für die Uranbombe bot sich die sogenannte Kanonenanordnung an, die technisch verhältnismäßig leicht zu meistern war.

          80 Prozent der Stadt lagen in Schutt und Asche, weite Landstriche waren verstrahlt.

          Man benötigte zwei getrennte unterkritische Massen, die zusammen eine kritische Masse bildeten, und brauchte sie nur in einem Rohr mittels einer chemischen Reaktion aufeinander zu schießen. Weil das Verfahren so einfach erschien, entschloss man sich, auf einen Test der Uranbombe zu verzichten. Die erste Bombe mit 64 Kilogramm Uran-235, „Little Boy“, wurde am 6. August 1945 in 600 Metern Höhe über Hiroshima gezündet. Sie entwickelte eine Sprengkraft von schätzungsweise 13,5 Kilotonnen Trinitrotoluol (TNT).

          Die erste Atombombe „The Gadget“ wurde am 16. Juli in New Mexico testweise gezündet.

          Die Folgen waren erschreckend: Innerhalb von Sekunden lag die Stadt in einem Umkreis von vier Kilometern in Schutt und Asche. Schätzungsweise 140.000 Menschen starben bis Jahresende an den Folgen der Explosion und der dabei  freigesetzten radioaktiven Strahlung.

          Plutonium, der Stoff für den Trinity-Test

          Für die Plutoniumbombe war die Kanonenanordnung nicht geeignet, unter anderem, weil man das Plutonium-239 am Site W nicht rein genug gewinnen konnte. Für das Material  musste man auf das sogenannte Implosionsverfahren zurückgreifen.

          Die Atombombe „Fat Man“ wird zu einer Superfortress B-29 geschoben, die ihre tödliche Fracht am 8. August über Nagasaki abwarf.

          Bei der Implosionsanordnung wird eine unterkritische Masse mit einem Reflektor und dieser wiederum mit einem Mantel aus hochexplosivem Zündstoff umgeben. Bei dessen Zündung entsteht eine Schockwelle nach innen, die den Druck und damit die Dichte des Spaltungsmaterials so weit erhöht, dass die Masse kritisch wird. Voraussetzung für das Verfahren ist unter anderem, dass das Plutonium-239 streng kugelsymmetrisch implodiert. Außerdem neigt dieser Stoff zu Frühzündungen. Ein Test der Plutonium-Bombe (das Trinity-Experiment) – die erste Explosion einer Atombombe überhaupt – fand am 16. Juli 1945 in der Wüste von New Mexico statt. „The Gadget“, so der verharmlosende Name der Bombe,  entwickelte eine Sprengkraft von 21 Kilotonnen TNT.

          Schwere Verbrennungen an seinen Beinen erlitt dieser Mann durch den Abwurf der Atombombe auf die japanische Stadt Hiroshima.

          Die zweite Plutoniumbombe, „Fat Man“, wurde am 9. August 1945 in einer Höhe von 500 Meter über Nagasaki gezündet. Sprengkraft: 22 Kilotonnen TNT. Opferzahlen zwischen 80.000 und 90.000 Menschen an einem Tag.

          Die traurige Bilanz von „Little Boy“ und „Fat Man“. Durch die Explosion der beiden Atombomben wurden schätzungsweise 200.000 Menschen – vor allem Frauen und Kinder und alte Menschen – getötet.

          Noch Jahrzehnte später starben Menschen qualvoll an den Folgen der radioaktiven Verstrahlung. Und noch heute sind die letzten Überlebenden, die das Inferno von Hiroshima und Nagasaki als Kinder erlebt haben, gezeichnet (siehe Artikel: Die Bombe und die Daten) .

          Die Atombomben von Hiroshima und Nagasaki sind – Gott sei Dank – bislang die einzigen Nuklearwaffen geblieben, die in einem Krieg eingesetzt wurden. In den Arsenalen der neun Länder, die über Atomwaffen verfügen, befinden sich schätzungsweise 16.000 Nuklearsprengköpfe. Ihre Sprengkraft,  zum Teil ein Vielfaches der Sprengkraft der Hiroshima-Bombe, würde ausreichen, die Erde mehrfach zu zerstören.

          Weitere Themen

          Traumatisierte Kinder altern schneller

          Spuren der Gewalt : Traumatisierte Kinder altern schneller

          Gewalterfahrungen in jungen Jahren zeigen sich auf vielfältige Weise. Sie verursachen nicht nur psychischen Störungen. Sie lassen auch die Körperzellen schneller altern und hinterlassen bisweilen sogar Spuren im Gehirn.

          Warum fällt die ISS nicht auf die Erde? Video-Seite öffnen

          Erklärvideo : Warum fällt die ISS nicht auf die Erde?

          Warum fällt die Internationale Raumstation ISS nach all den Jahren, die sie bereits in ihrer Erdumlaufbahn verweilt nicht irgendwann vom Himmel? Und was, wenn es doch passieren sollte? Unser Erklärvideo gibt Antworten.

          Topmeldungen

          Präsident Wladimir Putin nimmt am Freitag von seiner Residenz Nowo-Ogarjowo aus an einer Kabinettssitzung teil.

          Proteste in Belarus : Droht eine Intervention Moskaus?

          Für den Kreml ist die Lage in Belarus ambivalent – das zeigen auch die Reaktionen aus Moskau. Die große Frage ist, was Putin macht, wenn Lukaschenka ernstlich gefährdet ist.
          Ermittlungen: Apotheker und Ärzte werfen dem Angeklagten vor, Verfahren gegen sie aufgebläht zu haben (Symbolbild).

          Frankfurter Korruptionsaffäre : Mediziner erheben schwere Vorwürfe

          In der Korruptionsaffäre um einen Frankfurter Oberstaatsanwalt sollen Ermittlungen nur geführt worden sein, um Geld zu generieren. Das könnte sich noch zu einem weitaus größeren Skandal auswachsen.

          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.