Der Kampf um das schwere Wasser war damit in Norwegen mit einem hohen Blutzoll beendet und hatte zudem dem deutschen Uranprojekt einen erheblichen Schaden zugefügt. Die Aktionen von Mitte 1942 bis Februar 1944 waren eine der größten koordinierten Widerstandsoperationen in einem von den Deutschen besetzten Land während des gesamten Krieges.

Dennoch hatten verschiedene deutsche Forschergruppen bereits ab etwa 1941 andere Möglichkeiten auf dem Weg zur Kernspaltung ins Auge gefasst.

Mit zunehmender Forschung kam es jedoch bei den deutschen Physikern und Chemikern zu Gewissenskonflikten, nach dem klar wurde, dass es theoretisch möglich sei eine Atombombe zu bauen. Bereits im Spätsommer 1941 reiste Heisenberg zu seinem einstigen Mentor Nils Bohr nach Kopenhagen, um mit ihm über das Uranprojekt zu reden. Wie dieses Gespräch verlief, darüber gibt es verschiedene Auslegungen, es war aber wohl für Heisenberg wenig erfolgreich.

Neben Heisenberg, Hahn und von Weizsäcker war besonders von Ardenne beim Uranprojekt federführend. Aus dessen Forschungslaboratorium für Elektronenphysik in Berlin-Lichterfelde kam auch von dem Physiker Friedrich Georg Houtermans der Vorschlag, in einem Uranbrenner aus dem wesentlich häufigeren Uranisotop ²³⁸U das ebenfalls leicht spaltbare Plutoniumisotop ²³⁹Pu in einem Kernreaktor zu erbrüten. Er fasste seine Ergebnisse in einem geheimen Forschungsbericht „Zur Frage der Auslösung von Kern-Kettenreaktionen“ zusammen. Dieser Bericht war zwar staatlichen Stellen und einigen im Uranverein organisierten Physikern zugänglich, er wurde aber wohl nicht weiter beachtet.

Carl Friedrich von Weizsäcker berichtete darüber an das Heereswaffenamt, man könne wohl Plutonium „zum Bau sehr kleiner Maschinen“, „als Sprengstoff“ und „zur Umwandlung anderer Elemente“ nutzen.

Vom Frühjahr 1941 ist ein Patententwurf Weizsäckers bekannt. Er beinhaltet neben Ansprüchen auf Kernreaktoren ein „Verfahren zur explosiven Erzeugung von Energie und Neutronen“, dass „in solcher Menge an einen Ort gebracht wird, z.B. in einer Bombe“. Was er sich persönlich davon versprochen hat, bleibt fragwürdig. Alle Patente die in der NS-Zeit erteilt wurden und in irgendeiner Weise militärische Relevanz hatten, wurden zwangsweise als Geheimpatente an den Staat übertragen. Die Uranverein-Arbeitsgruppe am Kaiser-Wilhelm-Institut erarbeitete in der Folge eine weitere diesbezügliche Patentanmeldung. In dieser Liste der Patentansprüche zu einer „Uranmaschine“ vom August 1941 gibt keinen Hinweis mehr auf eine Bombe.



Im Laufe des Russlandfeldzuges geriet die deutsche Kriegswirtschaft zunehmend unter Druck. Das Uranprojekt lief zwar weiter, versprach jedoch in absehbarer Zeit keine kriegsbedeutenden Anwendungen, was das Heereswaffenamt veranlasste, das Projekt in andere Hände zu geben. Beauftragt wurde der Reichsforschungsrat, der dem Reichserziehungsministerium unterstand. Projektverantwortlicher wurde zum Jahreswechsel 1941/41 der Physiker Abraham Esau. Ein Jahr später wurde er zum „Bevollmächtigten für Kernphysik“ ernannt und hatte fortan alle diesbezüglichen Forschergruppen unter seiner Kontrolle.

Jedoch ging es kaum voran, überall herrschte der Mangel, besonders an schwerem Wasser und an Uran. Daher schaltete man die Leunawerke ein, die in Merseburg eine Schwerwasseranlage errichten sollten. Zudem wurde die Degussa mit der Uranbeschaffung beauftragt.

Von Werner Heisenberg wurde der erste Uranbrenner entworfen und zusammen mit dem Experimentalphysiker Robert Döpel am physikalischen Institut der Universität Leipzig realisiert. Im Spätsommer 1942 gelang Döpel dann als Erstem der Nachweis einer Neutronenvermehrung. Damit waren die Deutschen den US-amerikanischen Forscherteam um Enrico Fermi um eine Nasenlänge voraus. Doch schon bald sollten die Amerikaner die Deutschen überholen, ihre Voraussetzungen waren einfach deutlich besser.

Nach dem Tod von Fritz Todt wurde Albert Speer im Februar 1942 Rüstungsminister. Am 4. Juni 1942 bestellte er Heisenberg sowie andere Uranprojekt-Mitarbeiter in sein Ministerium ein, um sich über den Fortschritt des Projektes informieren zu lassen. Auf die Frage, wie groß denn eine Uranbombe wäre, deren Wirkung genügen würde, um eine große Stadt zu zerstören, antwortete Heisenberg angeblich: „So groß wie eine Ananas“ und bezog sich dabei vermutlich nur auf die eigentliche Sprengladung. Heisenberg schob jedoch gleich nach, dass eine solche Bombe noch eine längere Entwicklungszeit benötigen würde und zudem derzeit wirtschaftlich kaum möglich sei. Er verwies zudem auf die Bedeutung eines Kernreaktors, besonders für die Zeit nach dem Krieg.

Für Speer war diese Auskunft Grund, das Uranprojekt nicht weiter zu forcieren. Dennoch genehmigte er auf dem Gelände des Kaiser-Wilhelm-Instituts den Bau eines Bunkers, in dem der erste Uranmeiler errichtet werden sollte.

Ende Juni 1942 kam es dann im Leipziger Forschungsreaktor zu einem folgenschweren Unfall. Gemäß erhaltenen Versuchsprotokolle wurden in der „Uranmaschine“ 750 kg Uranpulver und 140 kg schweres Wasser in zwei miteinander verschraubten Halbkugeln aus Aluminium gefüllt und in einem Kühlwassertank versenkt. Es schien zunächst ein erfolgreiches Experiment zu werden, denn es wurden mehr Neutronen erzeugt als verbraucht wurden. Am 23. Juni 1942 entwickelten sich jedoch recht plötzlich Wasserstoffblasen. Dadurch erhitzte sich die Reaktorkugel zunehmend und alle Versuche einer Abkühlung blieben erfolglos. Das Kühlwasser begann zu brodeln und dann explodierte die Kugel. Der ganze Versuchsraum wurde durch brennendes Uran in Brand gesetzt und alle ersten Löschversuche scheiterten. Durch Anleitung Döpels konnte jedoch der Brand gelöscht werden. Es hatte keine nukleare Kettenreaktion stattgefunden, sondern Wasser war in die Uranschicht gesickert und es hatte sich Wasserstoff und zusammen mit Luftsauerstoff Knallgas gebildet, das mit dem Uran verpuffte. – Diese Havarie war der erste in einer langen Reihe von Störfällen in kerntechnischen Anlagen, bei denen sich aus Wasserdampf und überhitztem Metall (hier Uranpulver) oder Graphit (wie in Tschernobyl) mit Luft ebenfalls explosive Gase (Knallgas oder Wassergas) bildeten und entzündeten.

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