Sonntag, 17.12.2017
StartseiteKalenderblattDie Einläutung des Atomzeitalters02.12.2017

Vor 75 JahrenDie Einläutung des Atomzeitalters

Atomkraftwerke, aber auch Atombomben, beruhen auf einem speziellen physikalischen Effekt: der nuklearen Kettenreaktion. Erstmals gelang es am 2. Dezember 1942 dem italienischen Physiker Enrico Fermi, eine solche Reaktion kontrolliert zu erzeugen. Und das vor ungewöhlicher Kulisse - in einem Sportstadion in Chicago.

Von Frank Grotelüschen

Blick auf den riesigen Atompilz während des Atombombenversuchs der Amerikaner auf dem Bikini Atoll. (picture alliance / dpa / Consolidated National Archives)
1942 erzeugte der Italiener Enrico Fermi die erste kontrollierte nukleare Kettenreaktion und legte damit die Grundlagen für die Atombombenentwicklung (picture alliance / dpa / Consolidated National Archives)
Mehr zum Thema

Nordkorea und die Atombombe Kims Lebensversicherung

Vor 50 Jahren: Der Tod von J. Robert Oppenheimer Vater und Skeptiker der Atombombe

"Das Hauptinteresse der Physiker galt der frei werdenden Energie bei diesem Zerspaltungsprozess, die natürlich außerordentlich viel größer war als alle Energievorgänge, die man bisher gekannt hat."

Berlin, Dezember 1938. Als er am Kaiser-Wilhelm-Institut mit Uran experimentiert, stößt Otto Hahn auf ein ungewöhnliches Phänomen.

"Einen Prozess, der für uns selbst ganz unerwartet war."

Indem er Uran bestrahlte, war es Hahn gemeinsam mit Fritz Straßmann gelungen, Atomkerne zu spalten. Rasch spekulierte die Fachwelt darüber, ob sich diese Kernspaltung auch als Kettenreaktion umsetzen ließe. Denn bei der Spaltung von Uran werden Neutronen frei. Und diese Kernteilchen können dann andere, benachbarte Urankerne spalten, sagt Horst Kant vom Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte in Berlin.

"Ich schieße ein Neutron auf einen Kern. Und wenn es in der richtigen Geschwindigkeit diesen Urankern trifft, dann wird dieser Urankern gespalten und es entstehen dadurch zwei bis drei neue Neutronen.

Diese neuen Neutronen können wieder auf Urankerne treffen und können die wieder spalten. Das ist dann Kettenreaktion."

Eine enorme Kraft

Die dabei freigesetzte Energie wäre enorm. Wer diese Reaktion beherrscht, könnte entweder eine neue Art von Kraftwerk bauen – oder eine Bombe mit gewaltiger Sprengkraft. Schnell interessierten sich die Militärs für die Sache. In Deutschland rief das Naziregime das so genannte Uranprojekt ins Leben. Auch das Ausland wurde aktiv.

"Außerhalb Deutschlands war der Antrieb für die meisten Wissenschaftler die Angst, die Deutschen könnten eine solche Bombe entwickeln und einsetzen. Und da müssen wir ihnen zuvorkommen."

Im August 1939 schrieb der Physiker Léo Szilárd gemeinsam mit Albert Einstein einen Brief an US-Präsident Franklin Roosevelt und warnte vor der Gefahr einer deutschen Atombombe. Roosevelt reagierte und initiierte das "Manhattan-Projekt", das amerikanische Atomwaffenprogramm. Ein wichtiges Etappenziel sollte ein Experiment sein, das zeigt, dass eine nukleare Kettenreaktion überhaupt möglich ist. Leiten sollte den Versuch Enrico Fermi, Exilitaliener und Physiknobelpreisträger.

"Dem Experiment war eine große Zahl anderer Versuche und Berechnungen vorausgegangen, die im Grunde genommen die Gewissheit brachten, dass, wenn erst einmal die so genannte kritische Masse erreicht wird, die Kettenreaktion auch tatsächlich eintreten würde."

Der erste Kernreaktor der Welt

Aber es gab ein Problem: Die Neutronen, die bei der Uranspaltung frei werden, sind viel zu schnell, um andere Urankerne zum Zerplatzen zu bringen. Fermi wusste, wie dieses Problem zu lösen war: Man musste die Neutronen in einem geeigneten Material abbremsen, etwa in Grafit. 1942 ließ Fermi im Footballstadion der Universität Chicago Uran und Grafit zu einem Stapel schichten, sechs Meter hoch und 400 Tonnen schwer, davon fünf Tonnen reines Natururan.

"Im Inneren war das Uran verteilt. Beim Zerfall von Urankernen entstanden Neutronen. Diese stießen gegen das Grafit und wurden von ihm abgebremst. So konnten sie mit anderen Urankernen reagieren und weitere Neutronen erzeugen."

Chicago Pile, so hieß der Stapel – der erste Kernreaktor der Welt. Als Steuerstäbe fungierten Kadmiumstangen, die im Reaktor steckten und herausgezogen werden konnten.
Am 2. Dezember 1942 gab Fermi das Signal zum Anfahren. Ein erster Anlauf schlug fehl. Doch dann konnte der Physiker George Weil den letzten Steuerstab behutsam herausziehen.

"Fermi hatte alles unter Kontrolle. Er wusste, wie weit man den Kontrollstab herausziehen musste und gab mir entsprechende Instruktionen. Dann kündigte er den Anwesenden an, dass nun die Kettenreaktion einsetzen würde. Und so kam es dann auch."

Um 15.25 Uhr zeigten die Messinstrumente maximale Aktivität – die Kettenreaktion hatte eingesetzt. Eine halbe Stunde lang lief der Reaktor – die Leistung bescheiden, nur ein halbes Watt. Dann beendete Fermi das Experiment. Sein Chef Arthur Compton meldete umgehend Vollzug.

Einläuten einer neuen Ära

Der italienische Steuermann sei in der neuen Welt gelandet – eine Anspielung auf den Entdecker Christoph Kolumbus. Und tatsächlich: Mit seinem Experiment hatte Fermi eine neue Ära eingeläutet – das Atomzeitalter: Am 16. Juli 1945 explodierte auf einem Testgelände in New Mexico die erste Atombombe. Und 1954 ging in der damaligen Sowjetunion das weltweit erste Kernkraftwerk ans Netz.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk