Schlagwort-Archive: Uran

Das Uran-Projekt der Nationalsozialisten Teil 2

Walter Bothe, WikipediaDie Entscheidung zu Gunsten von schwerem Wasser als Moderator ist auch auf fehlerhafte Messungen zurückzuführen gewesen, die Walter Bothe in Heidelberg vorgenommen hatte. Als weiterer Moderator war Graphit in der engeren Auswahl, doch Bothe kam bei seinen Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass Graphit nicht sehr geeignet sei.
Dieses Ergebnis stellte sich jedoch später als falsch heraus und beim US-amerikanischen „Manhattan-Projekt“ wurde drei Jahre später Graphit statt schweren Wassers eingesetzt, weil dieses einfacher zu beschaffen war.
Es stellte sich zunächst als Problem dar, die für einen Reaktorbetrieb benötigten Mengen an Uran und schweren Wassers zu beschaffen.
Das Heereswaffenamt hatte das gesamte Uranprojekt an sich gezogen und für alle Produktions- und Forschungsanstalten ein Verbot für weitere unabgestimmte Aktivitäten in diesem Bereich erlassen.
Zunächst wurde die Physikalisch-Technische Reichsanstalt angewiesen ihre Uranvorräte an das Heereswaffenamt herauszugeben: Jedoch waren diese bei weitem nicht ausreichend für einen Reaktorbetrieb.
Mit der Annexion des Sudetenlandes kam in der Folge die Berliner Auergesellschaft ins Spiel. Da diese AG bereits einige Erfahrungen mit radioaktiven Stoffen gesammelt hatte bekam sie die Möglichkeit Uranbergwerke in der Karlsbader Region auszubeuten. Das dort gewonnene Uranerz wurde nach Oranienburg transportiert, um es dort zu Uranoxid zu verarbeiteten. Die Kapazität dieses Werkes lag bei etwa einer Tonne pro Monat, was jedoch nicht ausreichend für das Reaktorprojekt war.
Mit der Besetzung Belgiens durch die deutsche Wehrmacht im Frühjahr 1940 konnten die Uran-Beschaffungsprobleme des Heereswaffenamtes ansatzweise gelöst werden. Es wurden die Uranvorräte der belgischen Firma Union Minière du Haut Katanga, die Uranerz aus Belgisch-Kongo importierte, sichergestellt. Während der folgenden fünf Jahre schafften die deutschen Truppen 3.500 Tonnen Uran-Verbindungen aus Belgien in das Salzbergwerk Staßfurt. Aus diesen Vorräten stillte die Auergesellschaft bis Kriegsende ihren weiteren Uran-Bedarf. Da der Kongo mit seinen Uranminen belgischer Kolonialbesitz war, verlegte Union Minière du Haut Katanga nach der Invasion Belgiens seinen Firmensitz ins Ausland, von wo sie später dann auch die USA mit Uran versorgten. Das Uran für das Manhattan-Projekt, wie auch für die Atombomben für Hiroshima und Nagasaki stammte von dieser Firma.
Komplizierter als die Uranbeschaffung gestaltete sich die Beschaffung von schwerem Wasser. Im Deutschen Reich gab es keine ausreichende Beschaffungsquelle und ein solche war auch nicht im Schnelllauf zu schaffen.
Daher nahm die I.G. Farben AG Kontakt nach Norwegen auf. Dort produziere die Norwegische Hydroelektrische Gesellschaft – Norsk Hydro – als Nebenprodukt der Kunstdünger-Produktion bereits seit 1934 schweres Wasser. Jedoch war die Menge sehr gering. Im Auftrag des Heereswaffenamtes wollte die I.G. Farben den gesamten Vorrat von etwa 185 kg schweren Wassers von Norsk Hydro kaufen. Jedoch war der französische Geheimdienst den Deutschen zuvorgekommen, denn in Paris experimentierte Frédéric Joliot-Curie im Auftrag seiner Regierung auch an der Kernspaltung.
Im Frühjahr 1940 begann die Wehrmacht Norwegen zu besetzen. Am 3. Mai nahm sie Rjukan ein, welches etwa 180 km westlich von Oslo in der Provinz Telemark liegt. Dort befand sich das Schwerwasserwerk von Norsk Hydro, dass damals einzige weltweit. Die Wehrmacht konnte das Werk unbeschädigt einnehmen. Jedoch war die Enttäuschung groß, denn der Vorrat an schwerem Wasser war bereits an die Franzosen geliefert worden. Dem Heereswaffenamt war nun klar, dass auch die Feinde an der Nutzung der Kernspaltung arbeiteten.
trusted blogs - Marktplatz für Influencer Marketing
Die Fabrik in Rjukan/Vemork wurde daraufhin beauftragt schnellstmöglich schweres Wasser für Deutschland zu produzieren. Die Norweger hatten zwar Bedenken, denn sie kannten inzwischen den Hintergrund, jedoch wurden sie stark unter Druck gesetzt, so dass sie sich den deutschen Weisungen fügten.
Im Jahr 1940 forschten drei Wissenschaftler in Deutschland an einem Uranmeiler: Werner Heisenberg am Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin, Kurt Diebner in Kummersdorf sowie Paul Harteck an der Universität Hamburg. Die drei Forscher unterlagen einem harten Konkurrenzkampf und zudem waren Uran und auch schweres Wasser nicht in ausreichender Menge verfügbar. Die geringen Mengen an Uran und schwerem Wasser mussten die drei untereinander aufteilen, so dass letztlich keiner zu Ergebnissen kam.
Während des Westfeldzuges fiel Mitte Juni 1940 Paris. Dort suchte das Heereswaffenamt sofort das Forschungslabor von Curie auf. Es war den Deutschen, um den Forschungschef des Heereswaffenamtes Erich Schumann, bekannt, dass der französische Physiker an der Kernspaltung forschte, zudem war er nicht wie seine Kollegen geflohen. Man überrede Curie seinen halbfertigen Reaktor, unter deutscher Mitarbeit, fertigzustellen. Im Juli begann eine Arbeitsgruppe in Paris unter der Leitung von Wolfgang Gentner mit den Arbeiten.

Das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik in Berlin-Dahlem, 1939
Das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik in Berlin-Dahlem, 1939.

Parallel dazu wurde im Berliner Kaiser-Wilhelm-Institut ein Forschungslabor errichtet, in dem der erste deutsche Reaktor entstehen sollte. Bezeichnenderweise wurde der Bau „Virus-Haus“ genannt, um ihm eine abschreckende Wirkung zu verleihen.
Es war den Physikern in jener Zeit bewusst, dass die Kernspaltung, wenn sie denn gelingt, auch den Bau einer Atombombe ermöglichen würde. Es war ihnen jedoch auch bewusst, dass die sogenannte „Uranbombe“ nicht mit Natur-Uran herzustellen war.
Die deutschen Wissenschaftler sahen eine Problemlösung in der Anreicherung des Natur-Urans mit spaltbaren Uran-Isotopen. Verschiedene Wissenschaftler, vor allem Chemiker, arbeiteten in Deutschland an dieser Lösung.
Jedoch Theorie ist das eine, Praxis das andere. Erst 1942 kam für die Uran-Anreicherung ein brauchbarer Vorschlag. Der Physiker Heinz Ewald vom Kaiser-Wilhelm-Institut schlug eine Atomumwandlungsanlage vor, in der ionisierte Uran-Atome in einem elektrischen Feld beschleunigt und anschließend in einem ringförmigen magnetischen Feld anhand der Unterschiede der Massenzahlen getrennt werden. Manfred von Ardenne, der in Berlin-Lichterfelde das Forschungslaboratorium für Elektronenphysik leitete, griff die Idee auf und baute einen Prototyp. Er wurde bei seinem Projekt vom Reichspostministerium finanziell unterstützt. Diese Anlage, ähnlich der französischen Zyklotron-Anlage, wurde Ende 1943 bei Miersdorf in Brandenburg fertiggestellt.
In der Zwischenzeit hatten die alliierten Geheimdienste die diesbezüglichen Aktivitäten der Wehrmacht erkannt und analysiert. Sie hatten anfangs wenig Möglichkeiten die Aktivitäten in Deutschland zu unterbinden. Aber ihnen war bekannt, dass die Wehrmacht auf schweres Wasser setzte und das dieses ausschließlich in Norwegen produziert wurde.
Dementsprechend begannen sie Aktionen zu planen, die die Produktion im norwegischen Vemork-Werk unterbinden sollten. Aber darüber berichte ich demnächst.

Das Uran-Projekt der Nationalsozialisten Teil 1

Chemiker Martin Heinrich KlaprothÜber den Entdecker des chemischen Elements Uran, durch den Harzer Chemiker Martin Heinrich Klaproth, habe ich bereits in meinem Beitrag http://www.open-the-door.com/grosse-entdecker-und-erfinder-der-uran-entdecker-martin-heinrich-klaproth berichtet.
Seine Entdeckung von 1789 blieb jedoch noch lange Zeit ohne weitere Fortschritte und Folgen. Uran zu gewinnen war kaum möglich und auch eine Verwendung dieses Elements war nicht abzusehen.
Im Jahr 1934 gewann dann der italienische Physiker Enrico Fermi an der Sapienza Universität von Rom erstmals künstliche radioaktive Elemente – unter anderem Uran – durch herbeigeführte Kernreaktionen. Die Physiker Lise Meitner und Otto Hahn überprüften in den folgenden Jahren am Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin Enrico Fermis Experimente.
In den Jahren 1938/39 experimentierten Meitner und Hahn an der Kernspaltung. Otto Hahn berichtete im Januar 1939 erstmals über seine neutroneninduzierte Kernspaltung und sprach vom „Zerplatzen des Urankerns“. Wenig später veröffentlichte er einen Aufsatz, in dem er auf die Möglichkeit der Energiegewinnung durch Kettenreaktionen hinwies.
Die nach Schweden emigrierte Meitner nahm weitere Forschungen in Zusammenarbeit mit ihrem Neffen, dem Physiker Otto Frisch, vor. Frisch informierte den dänischen Quantenphysiker Niels Bohr, der Hahns Entdeckung bereits am 26. Januar 1939 auf der fünften Konferenz für Theoretische Physik in Washington, D.C. bekannt machte. Mehrere US-amerikanische Physiker konnten die Ergebnisse von Hahn/Meitner/Frisch unmittelbar darauf wiederholen. Verschiedene US-amerikanische Tageszeitungen berichteten daraufhin über deren Resultate. Zudem konnte etwa zeitgleich der französische Physiker Frédéric Joliot-Curie Hahns Experimente am Collège de France in Paris rekapitulieren. Curie fand weiterhin heraus, dass bei jeder Uranspaltung die Möglichkeit einer Kettenreaktion gegeben sei.
Reiseführer kostenlos anfordernDa die Spaltung von Urankernen eine relativ große Energie freisetzt, war damit seit dem Frühjahr 1939 die prinzipielle Möglichkeit einer technischen Nutzung der Kernspaltung als Energiequelle oder auch als Waffe bei den Physikern der westlichen Welt bekannt.
Natürlich blieben auch den Nationalsozialisten diese neuen Erkenntnisse nicht verborgen. Am 22. April 1939 berichteten die deutschen Physiker Wilhelm Hanle und Georg Joos in einem Vortrag im Reichserziehungsministerium über die technischen Möglichkeiten einer Kernspaltung zur Energiegewinnung, aber auch über militärische Möglichkeiten. Das Ministerium erkannte unmittelbar das Potential der Kernspaltung und organisierte bereits eine Woche später eine Expertenkonferenz. Leiter war der damalige Präsident der Physikalisch-Technischen-Reichsanstalt Abraham Esau. Teilnehmer der Konferenz waren führende Physiker des Deutschen Reiches: Wilhelm Hanle, Georg Joos, Walther Bothe, Robert Döpel, Hans Geiger, Wolfgang Gentner und Gerhard Hoffmann.

Otto Hahn fehlte auf dieser Sitzung, er wurde sogar wegen der Veröffentlichung seiner entscheidenden Entdeckung in Abwesenheit gerügt. Die versammelten Physiker fassten auf dieser Konferenz die folgenden Beschlüsse:
• die Herstellung eines Kernreaktors (genannt „Uranbrenner“),
• die Sicherstellung aller Uran-Vorräte in Deutschland
• die Zusammenführung der führenden deutschen Kernphysiker zu einer Forschungsgruppe.
Diese Gruppe wurde formal „Arbeitsgemeinschaft für Kernphysik“ genannt, in die Geschichte ging sie als erster „Uranverein“ ein.



Jedoch war auch das Oberkommando des Heeres über dies Entwicklungen informiert und plante entsprechende Maßnahmen. Der Physiker Kurt Diebner war der Experte für Sprengstoffe des Heereswaffenamtes und er erkannte schnell die militärischen Möglichkeiten der Kernspaltung. Er konnte kurzfristig beim Heer die Einrichtung eines Versuchslabors in Kummersdorf erreichen und wurde als dessen Leiter eingesetzt.
Unmittelbar danach befahl die Heeresleitung der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt, ihre Uranforschungsversuche unverzüglich einzustellen. Zudem galten fortan alle Forschungen und Erkenntnisse zu Uranreaktoren und Uranwaffen als streng geheim.
Unmittelbar nach Kriegsbeginn 1939 wurden alle führenden deutschen Physiker in das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik nach Berlin zitiert. Kurt Diebner entwarf in Zusammenarbeit mit dem Kernphysiker Erich Bagge ein Programm mit dem Titel „Vorbereitender Arbeitsplan zur Aufnahme von Versuchen für die Nutzbarmachung der Kernspaltung“.
Das Ziel des Programms war die Erreichung einer kontrollierten Kettenreaktion in einem Uranbrenner. Alle führenden Physiker wurden aufgerufen nach Berlin zu kommen und sich an dem Projekt zu beteiligen. Aber nur wenige folgten dem Ruf nach Berlin, alle jedoch erklärten sich zu Mitarbeit bereit. Nur Carl Friedrich von Weizsäcker und Karl Wirtz gingen nach Berlin und erhielten dafür eine Befreiung vom Wehrdienst.
Direktor des Kaiser-Wilhelm-Instituts war damals der holländische Physiker Peter Debye, der jedoch im Januar 1940 von einem Aufenthalt in den USA nicht zurückkehrte. Als kommissarischer Leiter wurde daraufhin Kurt Diebner eingesetzt. Zusätzlich wurde aber der theoretische Physiker und Nobelpreisträger Werner Heisenberg als Berater in das Institut geholt. Einige Zeit später, am 1. Oktober 1942, wurde Heisenberg zum neuen Leiter des Instituts ernannt.
Heisenberg hatte sich schon zuvor mit der Kernspaltung von Uran beschäftigt. Er wollte Natur-Uran, ein Gemisch aus Uran-238 (99,2739 Prozent), Uran-235 (0,7205 Prozent) und einem sehr geringen Prozentsatz Uran-234 (0,0056 Prozent), zur Kernspaltung einsetzen. Jedoch benötigte er dazu einen Moderator – damals Bremssubstanz genannt – um die bei der Kernspaltung freigesetzte Energie einzufangen. Ziel war es, mit dem Moderator, die bei der Spaltung freigesetzten schellen Neutronen zu verlangsamen, ohne deren Energie dabei zu absorbieren. Heisenberg war der Auffassung, dass zu diesem Zweck entweder schweres Wasser oder besonders reiner Kohlenstoff Verwendung finden könnten. Jedoch wurden auch weitere Bremssubstanzen an verschiedenen Forschungsinstituten untersucht.
Heisenberg fand heraus, dass Schweres Wasser als Moderator besonders geeignet sei und so viel die Entscheidung zu dessen Gunsten.
Schweres Wasser, Quelle WikipediaSchweres Wasser (Deuteriumoxid) ist chemisch gesehen Wasser mit der Summenformel D2O. Von „normalem“ Wasser H2O unterscheidet es sich dadurch, dass die „normalen“ Wasserstoffatome des Protiums (Symbol H) durch schwere Wasserstoffatome des Isotops Deuterium (Symbol D) ersetzt wurden. Wasserstoff H hat nur ein Proton im Atomkern, Deuterium hingegen ein Proton und ein Neutron. Dementsprechend sind Molekülmasse und Dichte schweren Wassers höher als die gewöhnlichen Wassers.
Theoretisch konnte die Kernspaltung „gedacht“ werden, doch es war damals enorm schwer die benötigten Mengen an Uran und schwerem Wasser zu beschaffen um einen Reaktorbetrieb zu gewährleisten.
Fortsetzung folgt:

Große Entdecker und Erfinder – der Uran Entdecker Martin Heinrich Klaproth

Uran ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol U und der Ordnungszahl 92. Hören wir Uran, so denken wir zunächst an den Stoff, aus dem Atombomben gemacht und mit dem Kernkraftwerke betrieben werden.
Doch Uran ist mehr: Es ist ein relativ weiches, silber-weißes Metall hoher Dichte, dessen Isotope radioaktiv sind. Als Isotope bezeichnet man Arten von Atomen, deren Atomkerne gleich viele Protonen (gleiche Ordnungszahl), aber verschieden viele Neutronen enthalten. Die Uran-Isotope sind instabil, d. h., durch radioaktiven Zerfall wandeln sie sich nach mehr oder weniger langer Zeit in andere Atome um. Unter Radioaktivität (lat. radius ‚Strahl‘ und activus ‚tätig‘, ‚wirksam‘; dt. Strahlungsaktivität) versteht man die Eigenschaft instabiler Atomkerne, spontan ionisierende Strahlung auszusenden. Der Kern wandelt sich dabei unter Aussendung von Teilchen in einen anderen Kern um oder ändert unter Energieabgabe seinen Zustand.Reiseführer kostenlos anfordern
Eine besondere Bedeutung erlangte das Uran nach der Entdeckung der Kernspaltung im Jahr 1938 im Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin unter der Leitung von Otto Hahn.
Doch von alle dem wusste der Apotheker und Chemiker Martin Heinrich Klaproth Ende des 18. Jahrhunderts noch nichts.
Klaproth wurde am 1. Dezember 1743 in Wernigerode als Sohn eines Schneiders geboren. Er besuchte die Stadtschule in Wernigerode und ging anschließend zur Lehre in die Ratsapotheke in Quedlinburg. Dort war er zunächst für sechs Jahre tätig. Danach arbeitete er von 1766 bis 1770 als Apothekengehilfe in der Hofapotheke Hannover, der Mohrenapotheke Berlin und der Ratsapotheke Danzig. Während seines Berlinaufenthaltes bildete er sich bei dem aus Halberstadt stammenden Chemiker Prof. Dr. Johann Heinrich Pott weiter. Zudem nahm er auch Unterricht bei dem bedeutenden Chemiker seiner Zeit, Andreas Sigismund Marggraf, der Direktor der Physikalisch-Mathematischen Klasse der Königlichen Akademie der Wissenschaften war.
Prof. Martin Heinrich KlaprothKlaproth kehrte 1770 aus Danzig nach Berlin zurück und arbeitete dort in der Apotheke Zum Weißen Schwan. Die Apotheke wurde von dem angesehenen Apotheker, Chemiker und Metallurgen Valentin Rose dem Älteren geführt, der Klaproth weiter ausbildete. Es entstand eine freundschaftliche Beziehung zwischen diesen beiden, und als Rose kurze Zeit später verstarb, führte Klaproth die Apotheke weiter. Zudem übernahm er die Erziehung der vier Kinder seines verstorbenen Arbeitgebers. Die Apotheke stand wirtschaftlich auf gesunden Füßen, was Klaproth ermöglichte sich ein Versuchslabor einzurichten.
Klaproth hielt auch die Verbindungen zu seinen früheren Lehrern Dr. Pott und Marggraf. Bei einem Besuch Marggrafs lernte er dessen Nichte Christine Sophie Lehmann kennen. Es entwickelte sich eine Beziehung, die schon bald zur Heirat führte. Christine Lehmann war die Tochter des wohlhabenden Kaufmanns Joachim Friedrich Lehmann. Andreas Marggraf hatte die Bärenapotheke nach dem Tod seiner Mutter durch Erbstreitigkeiten verloren. Sie ging zunächst an seinen Bruder Henning Marggraf, der sie an seinen Schwager Lehmann verkaufte. Diese Apotheke erwarb Klaproth 1780 nach der Heirat mit Christina Sophia Lehmann und er führte sie 20 Jahre lang.
Häufig experimentierte Klaproth in seinem Laboratorium. Besonders inspiriert war er bei der Analyse von Mineralien und wurde so zu einem großen Entdecker und Chemiker. Nebenamtlich wirkte er seit 1787 als Professor der Chemie an der Berliner Artillerieschule, als Dozent am Collegium medico-chirurgicum und als Lehrer des Berg- und Hütteninstitutes. Letzte Tätigkeit weckte wohl noch zusätzlich sein Interesse an der Analyse von Bergbauprodukten.
Im Jahr 1789 entdeckte Klaproth so die Elemente Zirkon und Uran. 1792 folgte Strontium, 1795 Titan, 1797 Tellur und 1803 Cer.
Das Uran, seine erste und wohl bedeutendste Entdeckung isolierte er aus dem Mineral Pechblende, das auch Uranitit genannt wird. Das ist ein häufiger vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“.




Ab 1800 arbeitete Klaproth als ordentlicher Chemiker an der Akademie der Wissenschaften und als Nachfolger von Franz Carl Achard.
In den Jahren von 1795 bis 1815 gab er sechs Bände seiner „Beiträge zur chemischen Kenntnis der Mineralkörper“ heraus; der Mineralienanalyse galt seine ganz besondere Vorliebe. Auch der Bestimmung des Silber-, Kupfer-, Zinkgehaltes von Metallen, Münzen und der Glasanalyse galt Klaproths Interesse. Ferner entwickelte er ein Aufschlussverfahren für Silikate (Eindampfen mit Kalilauge, Schmelzen im Silbertiegel). Er fand Phosphate im Harn, klärte die Zusammensetzung von Alaun, Apatit auf, analysierte Rotkupfererz, Gelbbleierz, Aragonit, Lepidolith, Dolomit, Smaragd, Topas, Granat und Titanit.
Zudem erbrachte Klaproth Pionierleistungen in der Chemie, in dem er für eine Reihe von noch nicht bekannten oder unrichtig eingeordneten Verbindungen neue qualitativere Analyseverfahren einführte. Er gab präzise Versuchsbeschreibungen, die auch Angaben über mögliche Fehlerquellen enthielten, was seinerzeit noch nicht allgemein üblich war. Nebenher trug er eine immense Mineraliensammlung zusammen, die am Ende seines Lebens 4828 Stücke umfasste und nach seinem Tod von der Berliner Universität angekauft wurde und sich heute im Berliner Museum für Naturkunde befindet.
1810 erhielt er auf Vorschlag Alexander von Humboldts eine Berufung als Professor der Chemie an die neu gegründete Berliner Universität. 1815 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Göttinger Akademie der Wissenschaften gewählt.
Am Neujahrstag 1817 verstarb Klaproth an einem Schlaganfall. Er wurde auf dem Berliner Dorotheenstädtischen Friedhof beigesetzt. Martin Heinrich Klaproth war einer der ganz großen Chemiker seiner Generation und als Entdecker von Elementen in der anorganischen Chemie wohl führend in seiner Zeit.