Over de misvatting dat de kernenergie is voortgekomen uit de atoombom


Inhoud
1. De voorgeschiedenis: dertig jaar vreedzaam internationaal onderzoek.
2. Internationaal onderzoek naar een uranium-machine.
3. De aanvankelijke voorsprong van de Fransen.
4. Een reconstructie van het ontwerp van Joliot.
5. De eerste echt werkende reactor: de uranium-pile van Fermi in Chicago
6. De beslissing om een uraniumbom te gaan bouwen
7. Wanneer werd het reactor-project een militair project?
8. Atoms for peace – de eerste commerciële reactoren.
9. Stel dat er geen tweede wereldoorlog was geweest.
10. Verschillende morele oordelen over de makers van de atoombom
11. De vreedzame motivatie achter de bouw van de kernreactor – samenvatting


Toen in augustus 1945 de tweede wereldoorlog werd beëindig door de bommen op Hiroshima en Nagasaki was de hele wereld verbijsterd over hun vernietigende kracht. Er verschenen artikelen en boeken waarin werd uitgelegd dat deze kracht berustte op “atoomenergie” en er gingen geruchten over het geheimzinnige “Manhattan Project” waarbinnen de atoombom was ontwikkeld. Pas veel later vernam het publiek van het bestaan van kernreactoren en van het feit dat deze vreedzaam kunnen worden toegepast voor de aandrijving van schepen en voor het opwekken van elektriciteit. Een belangrijke mijlpaal bij deze omslag was het programma “Atoms for peace” dat president Eisenhower in 1953 voorlegde aan de Verenigde Naties.
      Door deze volgorde van de historische gebeurtenissen ontstond bij de brede massa het beeld dat éérst de atoombom is ontwikkeld en dat later daaruit de vreedzame toepassing van kernenergie is voortgekomen. Dit beeld werd nog versterkt door de geschiedschrijving, waarin in heroïsche termen over het “Manhattan Project” werd gesproken en waarin de ontwikkeling van de kernenergie werd beschreven als een spannende “race for the bomb” die door de V.S. glorieus werd gewonnen. Toch is het beeld dat de kernbewapening de vader is geweest van de vreedzame kernenergie onjuist. In dit artikel wordt betoogd dat de historische feiten laten zien dat de ontwikkeling andersom is geweest: primair was de ontwikkeling van de vreedzame kernreactor en pas later en als bijproduct ontstond de kernbom.


1. De voorgeschiedenis: dertig jaar vreedzaam internationaal kernonderzoek
De basis voor het begrip kernenergie werd gelegd toen Albert Einstein in 1905 theoretisch afleidde dat massa (m) equivalent is met energie (E) en dat de relatie tussen beide kan worden berekend met de formule E=mc2. Deze formule geeft echter geen aanwijzing over de vraag of een omzetting van massa naar energie praktisch realiseerbaar is. De gedachte aan kernsplitsing kon toen nog niet opkomen, want men wist nog niet eens hoe een atoom in elkaar zit. De volgende jaartallen geven een kort overzicht van het snel voortschrijdende inzicht.
• 1917. Rutherford ontdekt dat een stikstofkern (element nr. 7) door het beschieten met alfadeeltjes kan worden omgezet in een zuurstofkern (nr. 8). Hierbij ontdekt hij tevens het proton.
• 1932. James Chadwick in Cambridge ontdekt het neutron en Werner Heisenberg in Leipzig veronderstelt dat de atoomkern bestaat uit protonen en neutronen.
• 1932. Carl D. Anderson in Californië identificeert het positron (positief elektron).
• 1934. Enrico Fermi in Rome gebruikt als eerste neutronen om atoomkernen te beschieten en maakt op deze wijze kunstmatige isotopen. Hij beschiet ook uranium (nr. 92) met neutronen in de hoop daarmee transuranen (nr. 93, 94, enz.) te maken (1).
• 1935-1938. In navolging van Fermi doen Otto Hahn en Fritz Strassmann in Berlijn vele pogingen om door beschieting van uranium met neutronen uraniumisotopen of transuranen te maken. Eind 1937 hebben zij hierbij ongeveer 9 verschillende elementen gevonden. Hieronder bevindt zich een element waarvan ze menen dat het een in de buurt van uranium liggend element moet zijn, namelijk radium (no. 88), maar dat chemisch gezien overeen komt met het veel lichtere barium (nr. 56). Zij kunnen het verschijnsel niet verklaren.
• 6 januari 1939. Hahn en Strassmann publiceren het experimentele bewijs dat bij het beschieten van uranium met neutronen inderdaad barium ontstaat (2).
• 10 februari 1939. Aansluitend bij hun publicatie van 6 januari geven Hahn en Strassman nu het onomstotelijk bewijs dat uraniumkernen bij beschieting met neutronen kunnen splijten (3). Ze vermelden dat ze het manuscript van het artikel van Meitner en Frisch (11 februari) reeds hebben gelezen.
• 11 februari 1939. Lise Meitner en Otto Robert Frisch in Oslo publiceren een verklaring voor de door Hahn en Strassmann gevonden resultaten op basis van het druppelmodel voor kernen. Bij beschieting met neutronen kan een uraniumkern (Z=92) uiteenvallen in twee ongeveer even zware brokstukken, bijvoorbeeld een bariumkern (Z=56) en een kryptonkern (Z=36). Deze nieuw gevormde kernen hebben een overschot aan neutronen, zodat er vermoedelijk een kettingreactie (“chain of disintegrations”) kan ontstaan (4).
• 18 maart 1939. De onderzoeksgroep van Frédéric Joliot-Curie in Parijs publiceert als eerste experimenteel bewijs dat bij de splitsing van uraniumkernen door beschieting met neutronen nieuwe neutronen vrijkomen (5). In een publicatie een maand later schatten zij dit aantal op gemiddeld 3.5 ± 0.7 (de exacte waarde is 2.47) (6).


2. Inernationaal onderzoek naar een uranium-machine
De ontdekking van de kernsplitsing veroorzaakte een grote sensatie in de kring van de atoomfysici en overal begon men aan voortgezet onderzoek. Dit leidde tot een ware lawine van publicaties en binnen een half jaar was het mechanisme van de kernsplitsing in hoofdlijnen begrepen. Hierbij werd het steeds duidelijker dat het misschien mogelijk zou zijn om door beschieting van uranium met neutronen een kettingreactie te weeg te brengen die zichzelf kon onderhouden. Daarbij zou veel energie vrijkomen en in veel laboratoria in de wereld deed men koortsachtig onderzoek om er als eerste in te slagen een dergelijke reactie tot stand te brengen.
      Zoals reeds opgemerkt is het historisch onjuist om deze snelle ontwikkeling van de kernfysica te reduceren tot een race met het vervaardigen van de atoombom als einddoel en hoogtepunt. In werkelijkheid was het streven veel breder en veel minder doelgericht. Wat de fysici als uiteindelijk doel voor ogen zweefde was het maken van een “energiemachine”. Deze werd met verschillende termen aangeduid: uraniummachine, nuclear furnace, nuclear boiler, Uranmaschine, Uranbrenner, enz. (de term “reactor” kwam pas in 1946 in gebruik). Natuurlijk is het zó dat de splitsing van een uraniumkern een explosief verschijnsel is en bij het bestuderen hiervan dacht men als vanzelfsprekend in termen van explosies. En natuurlijk was men er zich van bewust dat een zichzelf versterkende nucleaire kettingreactie een explosie te weeg kan brengen met een verwoestende uitwerking. Men maakte zich dan ook zorgen over de gevaren hiervan. Maar in principe was het onderzoek, zoals dat bij fysisch onderzoek vrijwel altijd het geval is, gericht op vreedzame toepassing.
      Op 1 september 1939, ruim een half jaar na de ontdekking van de kernsplitsing, viel Duitsland Polen binnen en op 3 september verklaarden Frankrijk en Engeland Duitsland de oorlog. Hiermee kwam een eind aan het vrije internationale wetenschappelijke verkeer. Vanaf deze tijd ging het kernfysisch onderzoek in de verschillende landen onafhankelijk van elkaar verder. Achteraf is gebleken dat dit onderzoek in Amerika, Duitsland, Engeland en de Sowjetunie in hoofdzaak langs parallelle lijnen verliep.


3. De aanvankelijk voorsprong van de Fransen
Het was duidelijk dat voor het tot stand brengen van een zichzelf onderhoudende kettingreactie een grote, compacte hoeveelheid uranium nodig zou zijn, want bij een te kleine hoeveelheid zouden te veel neutronen naar buiten weglekken zonder nieuwe splitsingen te weeg te hebben gebracht. Op 1 mei 1939 introduceerde Francis Perrin, die in nauw contact stond met de Franse onderzoeksgroep, in een artikel het begrip kritieke massa (“masse critique”) en berekende dat voor een zichzelf onderhoudende kettingreactie bij gebruik van natuurlijk uraniumoxide een massa van 40 ton nodig zou zijn. Voor een bol omgeven door een laag zwaar metaal (ijzer, lood) die de neutronen reflecteerde zou 12 ton nodig zijn (7).
      In deze tijd was het al bekend dat de neutronen die bij de splitsing van uranium vrij komen een veel te hoge snelheid hebben om effectief nieuwe splitsingen te weeg te kunnen brengen. Daarom moeten ze worden vertraagd en dat kan het beste door ze een “moderator” te laten doorlopen, dat wil zeggen: een stof die ze enerzijds wel vertraagt, maar ze anderzijds niet absorbeert. Goede moderatoren zijn, zo had men al ontdekt, paraffine, gewoon water, zwaar water en koolstof in de vorm van zuiver grafiet. Om het effect van een dergelijke moderator te verdisconteren publiceerde Francis Perrin twee weken later een aanvullend artikel waarin hij dezelfde berekening maakte, maar nu voor uraniumoxyde gemengd met 3% water. Zijn conclusie was dat dan 5 ton voldoende zou zijn (8).
      Aansluitend aan deze berekeningen bouwde de Franse groep in juni 1939 een opstelling met een koperen bol van 30 cm diameter gevuld met 60 kg natuurlijk uraniumoxide. Om zinvolle metingen te kunnen doen en om zoveel mogelijk neutronen terug te reflecteren naar het uranium in de bol was deze geplaatst in een groot vat met water met een diameter van 3 meter. In het midden van de bol bevond zich een neutronenbron. Deze diende om de kettingreactie op gang te brengen, maar het was natuurlijk de bedoeling dat hij later bij een zichzelf onderhoudende kettingreactie weggelaten kon worden. De onderzoekers maten nu de neutronendichtheid op verschillende plaatsen in de bol en in het omringende waterreservoir zowel wanneer de bol leeg was (afgezien van de neutronenbron) als wanneer hij gevuld was met nat uraniumoxide. Maar het lukte hen niet om aan te tonen dat de neutronendichtheid door de aanwezigheid van het uranium werd vergroot.
      In augustus vervolgden de Franse onderzoekers hun serie experimenten met een koperen bol van 50 cm diameter gevuld met 300 kg nat uraniumoxide. Zij constateerden hierbij dat de neutronendichtheid toenam door de aanwezigheid van het uranium en dit resultaat kan men (met enige goede wil) zien als het eerste experimentele bewijs dat in het uranium kettingreacties ontstaan: “Wij concluderen dat secundaire, tertiaire, enz. splitsingen hebben plaats gevonden en dat er sprake was van een convergente kettingreactie”. Volgens hun berekening leidde één kernsplitsing gemiddeld tot het ontstaan van totaal 8 latere neutronen. De resultaten van dit onderzoek werden ter publicatie verzonden op 19 september 1939, dus vlak na het uitbreken van de oorlog (9). Dit was een van de laatste openbare publicaties over kernsplitsing tot na de oorlog.
      Ondertussen, nog in augustus, vervolgden zij hun experimenten met een bol van 90 cm diameter (10). De resultaten hiervan waren nog overtuigender. Inmiddels was hun theorievorming zo ver gevorderd dat zij (op de hedendaagse manier) gebruik gingen maken van de vermenigvuldigingsfactor k en in oktober berekenden zij dat voor een combinatie van natuurlijk uranium met water als moderator k kleiner is dan 1. Dat betekent dat voor deze combinatie een zichzelf onderhoudende kettingreactie niet mogelijk is, hoe groot men de massa van het uranium ook neemt. Nu was kort daarvoor ontdekt dat natuurlijk uranium voor 99,3% bestaat uit uranium-238 en voor 0.7% uit uranium-235 en dat alleen het laatste isotoop bijdraagt aan het splitsingsproces. Op grond hiervan kwamen Joliot en zijn medewerkers tot de juiste conclusie dat zij òf zouden moeten overgaan op het gebruik van een betere moderator (zwaar water of grafiet) òf op verrijkt uranium. Opmerkelijk is dat zij toen al correct berekenden hoe sterk het uranium bij gebruik van gewoon water verrijkt zou moeten worden: het gehalte aan U-235 zou opgevoerd moeten worden van 0.7% naar ongeveer 0.85%.
      Na veel discussie besloten Joliot en zijn medewerkers om verder te gaan met de combinatie van natuurlijk uranium en zwaar water als moderator. Zwaar water was echter schaars en zeer kostbaar. De enige fabriek van zwaar water stond in Noorwegen en het is een beroemd verhaal hoe Joliot-Curie in maart 1940 kans zag onder het oog van de Duitsers de hele voorraad zwaar water van deze fabriek (circa 185 liter) op te kopen en naar Frankrijk te laten transporteren.
      Nu zij beschikten over een behoorlijke voorraad zwaar water konden Joliot en zijn team hun experimenten voortzetten. Een probleem hierbij was dat zij in de praktijk geen optimale verhouding tussen uraniumoxide en zwaar water konden realiseren, want als zij te veel zwaar water toevoegden zakte het uraniumoxide naar de bodem van de bol en was het mengsel niet meer homogeen. Omstreeks april 1940 noteerde Joliot een oplossing voor dit probleem op de achterkant van een enveloppe: “We moeten de bol laten draaien”. Hij maakte een ontwerp voor een opstelling met een bol die werd aangedreven door een elektromotor en begon een actie om het benodigde aluminium bij elkaar te krijgen. Naast het door Joliot gebruikte laboratorium in de Parijse buitenwijk Ivry werd nu een houten hut gebouwd waarin de opstelling geplaatst zou worden. Maar de plannen gingen niet door, want op 10 mei 1940 begon de Duitse aanval op West-Europa en weldra werd een groot deel van Frankrijk bezet. Joliot ontmantelde zijn laboratoria en in juni vertrokken zijn medewerkers Hans von Halban en Lew Kowarski naar Engeland met medeneming van de kostbare voorraad zwaar water. Joliot bleef in Frankrijk.


4. Een reconstructie van het ontwerp van Joliot
Hoewel de Duitsers, de Britten en de Amerikanen eveneens snelle vorderingen maakten, was Joliots ontwerp het eerste model van een kernreactor die echt zou kunnen werken. Als we aannemen dat dit ontwerp aansloot bij zijn vroegere opstellingen moet het “reactorvat” hierin hebben bestaan uit een draaiende aluminium bol van 50 tot 90 cm diameter, gevuld met een mengsel van natuurlijk uraniumoxide en zwaar water. Deze bol werd geplaatst in een vat met gewoon water met een diameter van omstreeks 3 meter. In het midden van de bol bevond zich een neutronenbron.










Reconstructie van het oudste ontwerp van een uraanmachine die echt zou kunnen werken (Joliot, april 1940). De reactorkern wordt gevormd door een draaiende bol met daarin een homogeen mengsel van uranium en zwaar water. In het middelpunt hiervan bevindt zich een neutronenbron. De bol is geplaatst in een groot vat met gewoon water.



Door het uitbreken van de oorlog was het niet meer mogelijk deze opstelling in Frankrijk te bouwen. Maar Halban en Kowarsky mochten nadat zij waren uitgeweken naar Engeland in Cambridge het werk voortzetten en hier begonnen zij aan de uitvoering van Joliots ontwerp. Zij moesten echter in veel opzichten opnieuw beginnen en hadden grote moeite de benodigde apparatuur bij elkaar te krijgen. Zij bestelden een aluminium bol met een diameter van 60 cm diameter die in augustus werd afgeleverd en in oktober kregen zij een ton uraniumpoeder. In het najaar kwam hun opstelling klaar met als centraal gedeelte de aluminium bol die ronddraaide met een snelheid van 20 omwentelingen per minuut. Op 16 december 1940 beschikten zij over de eindresultaten van hun onderzoek en hieruit bleek dat het met natuurlijk uranium en zwaar water als moderator in principe mogelijk is een zichzelf onderhoudende kettingreactie op te wekken. Zij vonden voor k de waarde 1.06 ± 0.02 en berekenden aan de hand daarvan dat voor een echt werkende kernreactor 10 ton uranium nodig zou zijn. Met dit resultaat lag de Franse onderzoeksgroep in Cambridge ongeveer anderhalf jaar vóór op de Duitse en de Amerikaanse groepen (11).


5. De eerste echt werkende reactor: de uranium-pile van Fermi in Chicago
In de Verenigde Staten werd in deze tijd aan meerdere universiteiten onderzoek naar het realiseren van een zichzelf onderhoudende kettingreactie gedaan. Iemand die op dit gebied baanbrekend werk verrichte was Samuel Allison aan de universiteit van Chicago. Hij had de beschikking gekregen over een verlaten squashveld van de universiteit, waar hij in 1941 proefopstellingen bouwde die bestonden uit stapels grafietblokken die stukken natuurlijk uranium bevatten. Ze werden “piles” genoemd. Allison bereikte hierbij waarden van k die vlak bij één lagen.
      Nog belangrijker werd het onderzoek aan de Columbia Universiteit in New York onder leiding van Enrico Fermi. Deze Italiaan had in Rome reeds baanbrekend kernfysisch onderzoek gedaan en had daarvoor in december 1938 in Oslo de nobelprijs ontvangen. Meteen hierna emigreerde hij naar de Verenigde Staten waar hij in januari 1939 zijn onderzoek aan de Columbia Universiteit voortzette. Hier werkte hij samen met Herbert L. Anderson. In mei 1940 toonden Fermi en Anderson aan de hand van metingen van de werkzame doorsnede van de absorptie van neutronen in grafiet aan dat het mogelijk moest zijn met natuurlijk uranium en grafiet een zichzelf onderhoudende kettingreactie te verkrijgen en vanaf dat moment begon men ook hier met experimenten om een echt werkende ”pile” te bouwen. Er werden hierbij verschillende wijzen getest om het uranium in de grafietblokken te plaatsen: eerst blikken uranium oxide, daarna brokken geperst uraniumoxide en daarna brokken uraniummetaal.
      Omstreeks de jaarwisseling 1941-1942 vond er in de Verenigde Staten onder leiding van Vannevar Bush een grote reorganisatie plaats, waarbij alle door het land verspreide reactor-onderzoek werd geconcentreerd in een nieuw te bouwen “Metallurgical Laboratory” in Chicago. In verband hiermee verhuisden Fermi en Szilard van New York naar Chicago en hier bouwde een team bestaande uit o.a. Fermi, Szilard, Walter Zinn en Anderson op het door Allison in gebruik genomen squashveld een groot aantal proefopstellingen en omstreeks juli hadden zij een constructie bedacht die echt kon werken. In oktober, na 31 subcritische “piles” te hebben gebouwd, begonnen ze aan de definitieve versie. Deze had ruw aangeduid de vorm van een van boven af enigszins platgedrukte bol met een doorsnede van 3 á 4 meter, opgebouwd uit grafietblokken waarbinnen zich uranium bevond (12). Voorzichtigheidshalve werd hij laag voor laag opgebouwd, waarbij de neutronendichtheid voortdurend steeg. Op 2 december werd hij door het langzaam uit de stapel grafietblokken trekken van een cadmium regelstaaf kritisch. Na 28 minuten liet Fermi de kettingreactie afbreken door opdracht te geven de regelstaaf weer naar binnen te schuiven. De reproductiefactor k had hierbij een waarde van 1.0006 bereikt. Na afloop, toen het publiek grotendeels was vertrokken, ging Szilard naar Fermi, schudde hem de hand en zei dat hij dacht dat deze dag herinnerd zou worden als een “zwarte dag in de geschiedenis van de mensheid”.
      De “Chicago Pile-1” (CP-1) werd na korte tijd ontmanteld en onder leiding van Anderson herbouwd op een geschiktere plaats in het Argonne Forest op een afstand van 25 mijl van Chicago. Het vermogen werd hierbij met een factor 50 vergroot. Deze reactor kreeg de naam CP-2 en hij was in bedrijf van 20 maart 1943 tot 14 mei 1954.


6. De beslissing om een uraniumbom te gaan bouwen
Aanvankelijk was het uraniumonderzoek van zowel de geallieerde als de Duitse fysici gericht op vreedzame toepassing. Een van de eersten die er op aandrongen om de hierbij opgedane kennis te gebruiken voor het bouwen van een superbom was de Hongaar Leo Szilard. Deze was van joodse afkomst en was in 1933 vanuit Duitsland naar Engeland geëmigreerd en vervolgens in 1938 naar de Verenigde Staten. Reeds op 2 februari 1939 schreef hij een brief aan Joliot waarin hij voorstelde de resultaten van nucleair onderzoek niet langer te publiceren en waarin hij zijn bezorgdheid uitsprak dat de verwezenlijking van een nucleaire kettingreactie zou kunnen leiden tot bommen die “uiterst gevaarlijk zijn in handen van bepaalde regeringen”. Samen met twee andere joodse refugié’s uit Hongarije, Eugene Wigner en Edward Teller, begon hij te waarschuwen voor het gevaar dat de Duitsers zouden gaan werken aan een atoombom-project. Gedrieën stelden zij een brief aan president Roosevelt op en Szilard en Teller gingen samen naar Albert Einstein om hem deze brief te laten ondertekenen. Deze later zo bekend geworden “Einstein-Szilard brief”, gedateerd 2 augustus 1939, werd op 11 oktober aan Roosevelt overhandigd en deze richtte vervolgens het ACU (Advisory Committee on Uranium) op, dat onder leiding kwam van Lyman J.Briggs. Dit betekende echter allerminst dat het uraanmachine-project nu meteen veranderde in atoombom-project. Zo werd op de eerste vergadering van het ACU op 21 oktober 1939 besloten het werk van Fermi aan de Columbia-universiteit te subsidiëren met een bedrag van 6000 dollar voor het kopen van uranium en grafiet. Maar uit het rapport dat het ACU op 1 november stuurde aan president Roosevelt blijkt duidelijk dat deze subsidie niet diende voor de bouw van een atoombom: er werden alleen experimenten aanbevolen tot onderzoek naar een gecontroleerde kernreactie die bruikbaar zou zijn voor de aandrijving van onderzeeboten. De reden was dat men geen militair nut zag in een atoombomproject omdat men meende dat dit toch niet tot resultaat kon leiden vóór het eind van de oorlog.
      Degenen die als eersten bewust het besluit namen om een atoombom te gaan vervaardigen waren de Britten. De naar Engeland uitgeweken Rudolf Peierls had de publicaties van Francis Perrin gelezen en dit had hem in de zomer van 1939 aangezet om het probleem van de kritieke massa wiskundig verder uit te werken. Driekwart jaar later kwam zijn vriend Otto Frisch op de gedachte dat het interessant zou zijn de kritieke massa van zuiver uranium-235 te bepalen en gezamenlijk maakten ze nu een berekening waarbij ze kwamen op de verrassend lage waarde van minder dan 1 kg (deze waarde was, zoals we nu weten, veel te laag). Ze schreven onmiddellijk (maart 1940) een memorandum “On the Construction of a Super-bomb” en naar aanleiding hiervan kwam op 10 april 1940 een aantal vooraanstaande Britse fysici bijeen om de mogelijkheid van de bouw van een dergelijke bom te bespreken (13). Het belangrijkste probleem hierbij was een goede methode te vinden om uranium-235 uit natuurlijk uranium af te zonderen. Uit deze vergadering kwam het “Maud Committee” voort en dit zeer efficiënt werkende gezelschap bepaalde het komende jaar de richting van het uraniumonderzoek. In juni-juli 1941 publiceerde het een eindrapport dat bestond uit twee delen (14). Het eerste deel “On the Use of Uranium for a Bomb” stelde dat het mogelijk was binnen twee en een half jaar een atoombom te vervaardigen. Het tweede deel “On te Use of Uranium as a Source of Power” had betrekking op het onderzoek van Halban en Kowarski naar een “uranium boiler”. Men achtte dit onderzoek van grote waarde voor de lange termijn, maar beschouwde het als van geen belang voor de aan de gang zijnde oorlog.
      Het Maud-rapport bracht in Engeland het onderzoek naar de bouw van een atoombom op gang, maar had vooralsnog weinig invloed in de Verenigde Staten. In augustus 1941 vloog de leidinggevende Britse fysicus Mark Oliphant met een bommenwerper naar Amerika om te horen waarom niet op het rapport werd gereageerd en hier merkte hij tot zijn schrik dat het door Briggs, de voorzitter van Uranium Committee, ongebruikt in zijn safe was opgeborgen met het argument dat Amerika niet in oorlog was. Oliphant begon een campagne om de Amerikanen te activeren en dit had tot gevolg dat er in november een “Top Policy Group” werd opgericht onder leiding van Bush met de taak het atoomonderzoek te reorganiseren en president Roosevelt op de hoogte te houden van de bomontwikkeling. Bush benoemde nu Arthur H. Compton tot leider van het reactor-project en, beginnend in december 1941, werd de reeds genoemde reorganisatie doorgevoerd waarbij al het reactor-onderzoek werd geconcentreerd in Chicago.
      Maar de werkelijke omslag werd veroorzaakt door de Japanse aanval op Pearl Harbour op 7 december 1941, die de Amerikanen er toe bracht Japan de oorlog te verklaren. Op 16 december werden de door Bush inmiddels in gang gezette reorganisaties goedgekeurd. Op 23 mei 1942 vond een vergadering plaats van het S-1 Executive Committee (de opvolger van het Uranium Committee) waar werd besloten de bouw van de bom ongeacht de kosten en via alle beschikbare methoden tegelijkertijd ter hand te nemen.


7. Waneer werd het reactor-project een militair project?
Zoals opgemerkt dacht men aanvankelijk bij de mogelijkheid om een superbom te maken aan een uraniumbom. Deze zou dan vervaardigd moeten worden door natuurlijk uranium tot 90 à 100% te verrijken. Voor dit verrijkingsproces bestonden theoretisch verschillende methoden, waarvan de methode van de gasdiffusie, de centrifugemethode en de elektromagnetische methode het meeste perspectief leken te bieden. In Engeland had het Maud Report speciaal de methode van de gasdiffusie aanbevolen en in april-mei 1941 was men hier zo ver dat de eerste prototypen van een dergelijke installatie werden gebouwd. Het project werd echter geen succes.
      Het Amerikaanse onderzoek kwam wat later op gang, maar toen het na de aanval op Pearl Harbor een grote urgentie werd toegekend begon het zeer snel te vorderen. Zoals reeds vermeld werd op de vergadering van het S-1 Executive Committee op 23 mei 1942 besloten de bouw van de bom via alle beschikbare methoden tegelijkertijd ter hand te nemen. Drie hiervan waren gebaseerd op de verrijking van uranium. Harold C.Urey kreeg de leiding over het onderzoek naar de gasdiffusiemethode (vooral uitgevoerd aan Columbia-universiteit) en de centrifugemethode (vooral uitgevoerd aan de universiteit van Virginia). Aan de universiteit van Berkeley in Californië werkte Ernest Lawrence aan de elektromagnetische methode, waarbij hij gebruik maakte van een omgebouwd cyclotron.
      Op 18 juni 1942 werd de leiding over het atoombom-programma door president Roosevelt overgedragen aan het leger en hiermee begonnen nog drastischer hervormingen. In augustus 1942 startte het “Manhattan Project” en op 16 september 1942 kwam dit te staan onder de doortastende leiding van generaal Groves. In de volgende maanden werd besloten tot het bouwen van de geheime stad Los Alamos, waar onder leiding van J.Robert Oppenheimer onderzoek naar de bouw van de bom werd gedaan. Voor het produceren van zeer hoog verrijkt uranium werd de geheime stad Oakridge gesticht, waar men in februari 1943 begon aan de bouw van een grote elektromagnetische isotopenscheidingsfabriek en in juni aan de bouw van een nog grotere gasdiffusiefabriek. Bij alle gevolgde methoden kreeg men echter te kampen met grote tegenslagen en pas in het voorjaar 1945 kwam de productie op gang door de verschillende productiemethoden in combinatie te gebruiken. Op deze wijze werd het hoogverrijkt uranium vervaardigd dat gebruikt werd voor de bom die op 6 augustus 1945 Hiroshima vernietigde.












De reusachtige uraniumverrijkingsfabriek in Oak Ridge (gasdiffusie). Hij werd gevormd door een u-vormig complex (800x300 meter) van 50 gebouwen met 4 verdiepingen. Hij was technisch gezien een enorme prestatie, maar fysisch gezien niet erg interessant (veel van hetzelfde).


In de loop van de jaren 1940 en 1941 was zowel in Duitsland als in de geallieerde landen langzamerhand het idee ontstaan dat naast de uraniumbom nog een tweede soort bom mogelijk moest zijn. In de Verenigde Staten werd een belangrijke stap in deze richting gezet door Louis Turner, een fysicus uit Princeton, die eind mei 1940 theoretisch aantoonde dat als U-238-kern een neutron absorbeert er een aantal kernmutaties zullen volgen die leiden tot het onstaan van een nieuw splitsbaar element. Op 23-24 februari 1941 slaagde Glenn T. Seaborg er in dit nieuwe element te maken door beschieting van uranium met deuteronen in het cyclotron van Berkeley. Hij noemde dit element “plutonium”. In maart slaagde Seaborg er in dit element ook te maken door het bestralen van uranium met neutronen en op 28 maart slaagde hij er in experimenteel aan te tonen dat dit element splitsbaar is door langzame neutronen. Vanaf dit moment werd het steeds meer aannemelijk dat het in theorie mogelijk moest zijn om een plutoniumbom te maken. Of dat in de praktijk ook gerealiseerd kon worden hing af van de vraag of het mogelijk was het hiervoor benodigde plutonium te produceren. Het cyclotron was hiervoor niet geschikt en het vermoeden werd steeds sterker dat de toekomstige kernreactor hiervoor goed zou kunnen dienen. Dit leidde er toe dat men langzamerhand op een andere wijze tegen het reactor-project ging aankijken: het veranderde van een project om vreedzaam energie op te wekken in een project ter vervaardiging van een superbom. Er is voor deze verandering geen precies moment aan te wijzen, maar bij benadering zou men het kunnen stellen op omstreeks januari 1942.
      Op de reeds genoemde vergadering van het S-1 Executive committee op 23 mei 1942 werd besloten om niet alleen het bouwen van een uraniumbom na te streven met behulp van de drie meest belovende methoden om uranium te verrijken, maar om daarnaast als vierde mogelijkheid het reactor-project van Fermi te gebruiken ter vervaardiging van een plutoniumbom. Dit project werd succesvol, want op 2 december 1942 werd de CP-1 kritisch, enkele maanden later gevolgd door de CP-2. Toen generaal Groves in september 1942 de leiding overnam werd het reactor-project ingelijfd bij het Manhattan Project en in december 1942 werd Hanford gekozen als vestigingsplaats voor een geheime stad waar plutonium zou worden geproduceerd. Op 27 september 1944 kwam de eerste van de drie grote reactoren in gebruik die hier tijdens de oorlog werden gebouwd. Ze gebruikten evenals de CP-1 en CP-2 natuurlijk uranium als splijtstof en waren grafietgemodereerd. Omdat ze veel groter waren moesten ze echter wel worden gekoeld, hiervoor diende het water van de Columbia River. Deze reactoren produceerden het plutonium voor de bom op Nagasaki. Na de oorlog werden er hier nog zes reactoren bijgebouwd (de laatste in 1963).
      Een andere ontwikkelingslijn werd gevormd door zwaarwaterreactoren. Walter Zinn in Chicago was, mede door de invloed van het Franse onderzoek, een voorstander van zwaarwaterreactoren. In de late zomer van 1943 kreeg hij van generaal Groves toestemming om een experimentele zwaar waterreactor te bouwen en deze trad op 15 maart 1944 in werking. Hij kreeg de naam “CP-3” en werd het uitgangspunt voor de constructie van de vijf grote plutoniumproducerende zwaarwaterreactoren die in de periode 1953-1955 werden gebouwd in Savannah River Site. Deze reactoren, samen met die in Hanford, voorzagen tijdens de koude oorlog de Verenigde Staten van het plutonium dat nodig was voor de opbouw van hun gigantische nucleaire wapenarsenaal.


8. Atoms for peace – de eerste commerciële reactoren
De bouw van de reusachtige gasdiffusiefabrieken in Oakridge en de plutonium producerende reactoren in Hanford waren technisch gezien een grote prestatie, maar fysisch gezien waren ze weinig interessant: veel van hetzelfde. Een fysisch veel interessantere ontwikkeling vond na de tweede wereldoorlog plaats met de bouw van reactoren die waren bedoeld voor voortstuwing van schepen of voor elektriciteitsproductie. In de Verenigde Staten lag het centrum hiervan opnieuw in Chicago en omstreken. Hier had het team van Fermi de CP-1 en CP-2 gebouwd en vervolgens het team van Walter Zinn de CP-3. Hierbij werd het centrum van de activiteit verplaatst van de stad Chicago naar het Argonne-gebied. Na de oorlog, op 1 juli 1946, werd de naam van het “Metallurgical Laboratory” officieel veranderd in “Argonne National Laboratory” en het kwam onder leiding te staan van Walter Zinn.
      Dit laboratorium ontwikkelde een enorme creativiteit en werd leidinggevend in het naoorlogse Amerikaanse atoomonderzoek. Op 19 november 1947 kreeg het toestemming een experimentele snelle-neutronen reactor te bouwen die zou worden gekoeld met vloeibaar metaal. Deze kreeg eerst de namen CP-4 en ZIP (Zinn’s Infernal Pile), maar kreeg later de officiële naam EBR-1 (Experimental Breeder Reactor Number One). Hij werd kritisch op 24 augustus 1951 en leverde op 20 december 1951 ‘s werelds eerste met atoomenergie opgewekte elektriciteit waarop vier gloeilampen van elk 150 watt brandden. Twee jaar later, op 4 juni 1953, leverde hij een tweede baanbrekende prestatie: hij leverde het experimentele bewijs voor het “breeding principle”, de mogelijkheid om een reactor meer splijtstof (plutonium) te laten produceren dan hij verbruikt. Hij werd in 1964 gesloten en is nu een museum.
      Een andere belangrijke prestatie van het Argonne Laboratorium was de bouw van de tegenwoordig zo bekende thermische drukwaterreactor (PWR). Dit is een prachtige machine, waarin gewoon water wordt gebruikt zowel als moderator als voor koeling. Hij was oorspronkelijk bedoeld voor de voortstuwing van onderzeeboten en maakte aanvankelijk gebruik van hoog verrijkt uranium. De ontwikkeling hiervan begon op 31 januari 1947 en op 21 januari 1954 liep de door een dergelijke reactor voortgestuwde “Nautilus” van stapel.
      Na afloop van de oorlog in 1945 bleef het Amerikaanse atoomonderzoek nog vele jaren in handen van het leger. Hierin kwam verandering toen president Eisenhower op 8 december 1953 zijn “Atoms for Peace” speech hield voor de Verenigde Naties en de U.S.Navy de opdracht kreeg samen te werken met de commerciële energiebedrijven. Dit leidde tot de bouw van de eerste primair voor elektriciteitsproduktie bedoelde reactor, die kwam te staan in Shippingport. Hij werd het voorbeeld voor de vele thermische reactoren die momenteel in de wereld werkzaam zijn, zoals bijvoorbeeld die in Borssele. Het was een drukwaterreactor met een elektrisch vermogen van 60 MW. hoog verrijkt uranium. De centrale werd op 26 maart 1958 geopend door president Eisenhower.
      In de Verenigde Staten kon men bij het ontwerpen van deze reactoren gebruik maken van tijdens de oorlog in het kader van het Manhattan Project ontwikkelde kennis en technieken. Anders lag dat in de andere landen, want deze waren uit vrees voor het uitlekken van atoomgeheimen grotendeels buiten dit project gehouden. Het was opnieuw de van oorsprong Franse onderzoeksgroep die hier grote prestaties verrichtte. Halban en Kowarsky waren in het voorjaar van 1942 vanuit Cambridge voor een studiereis naar de V.S. vertrokken en hadden zich vervolgens in december 1942 in Montreal in Canada gevestigd. Halban kreeg hier de leiding over een nieuw laboratorium. In de zomer van 1944 besloten de Canadezen in Chalk River twee zwaarwaterreactoren te gaan bouwen: een kleine die de naam ZEEP (Zero Energy Experimental Pile) zou krijgen en een grote met de naam NRX. De ZEEP trad op 5 september 1945 in werking en werd daarmee de eerste naoorlogse kernreactor buiten de Verenigde Staten.
      De tweede kernreactor buiten de Verenigde Staten werd gebouwd door de Sowjetunie. Deze aanvankelijk geheim gehouden grafiet-gemodereerde reactor kreeg de naam F-1 en werd naar het ontwerp van Kurchatov gebouwd in de omgeving van Moskou. Hij werd kritisch op 25 december 1946. De derde reactor was de Canadese NRX in Chalk River die op 22 juli 1947 in werking trad. Hierna volgde Engeland op 15 augustus 1947 met de GLEEP (Graphite Low Energy Experimental Pile). Deze reactor had veel te danken aan de Canadese ZEEP, behalve dat hij geen zwaar water maar grafiet als moderator gebruikte. In Frankrijk tenslotte kwam de eerste reactor op 15 december 1948 in gebruik: de ZOÉ (later omgedoopt tot EL-1). Hij werd gebouwd door Halban en Kowarsky die uit Montreal waren teruggekeerd en was vrijwel een kopie van de Canadese ZEEP.
      Na deze experimentele reactoren verschenen langzamerhand de eerste voor de productie van elektriciteit bedoelde reactoren. Zo kwam op 17 oktober 1956 de eerste reactor in Calder Hall in Engeland in werking. Het was een MAGNOX-reactor (genoemd naar de magnesiumlegering die voor de splijtstofhulzen werd gebruikt). Hij gebruikte natuurlijk uranium, was grafietgemodereerd en gasgekoeld.


9. Stel dat er geen tweede wereldoorlog was geweest
Tot omstreeks januari 1942 werd het reactorproject in de V.S. opgevat als een normaal wetenschappelijk project zonder speciale militaire betekenis. Maar vanaf die tijd werd het streven van Fermi en zijn team om een kernreactor te bouwen steeds meer gezien als een mogelijkheid om plutonium te vervaardigen voor een bom en door de beslissingen die genomen werden op de vergadering van het S-1 Executive Committee op 23 mei 1942 werd het een militair project. Fermi en zijn team kregen vanaf dat moment de beschikking over vrijwel onbeperkte financiële middelen. Aangezien Fermi’s reactor op 2 december 1942 kritisch werd kan men er niet onder uit te erkennen dat de ontwikkeling van ’s werelds eerste echt werkende kernreactor gedurende het laatste halve jaar in dienst heeft gestaan van de oorlogvoering.
      Nadat Fermi’s reactor kritisch was geworden ging de aandacht uit naar de bouw van plutonium producerende reactoren en lag de ontwikkeling van energiereactoren stil om pas na de oorlog weer ter hand te worden genomen. Het eerste type reactor dat door de legerleiding niet werd gezien als middel om plutonium te produceren was de in Argonne ontwikkelde drukwaterreactor, die in 1947 werd gepland en in 1953 werd voltooid. Toch stond ook de ontwikkeling van déze reactor tot op zekere hoogte in het teken van de oorlogvoering want hij diende in eerste instantie voor een militair doel, namelijk voor de aandrijving van onderzeeboten. Verder moet worden opgemerkt dat dit type reactor aanvankelijk gebruik maakte van hoog verrijkt uranium en dat kon alleen maar op grote schaal worden geproduceerd door verrijkingsprocédé’s die waren ontwikkeld in het kader van het Manhattan Project. Ook de na de oorlog buiten de Verenigde Staten ontwikkelde reactoren dienden gedeeltelijk voor de vervaardiging van plutonium. Ze maakten echter geen gebruik van verrijkt uranium.
      Om de vraag te kunnen beantwoorden in hoeverre de oorlog de vader is geweest van de kernreactor kunnen we het beste kijken hoe de ontwikkeling zou zijn verlopen als er helemaal geen oorlog was geweest. Hiervoor moeten we teruggaan naar de situatie van vlak voor de oorlog. Toen de Duitsers op 10 mei 1940 Frankrijk binnenvielen beschikte de groep van Joliot-Curie over zowel het ontwerp van een reactor die echt zou kunnen werken als over voldoende zwaar water om de nodige experimenten te kunnen uitvoeren. Door het uitbreken van de oorlog gingen de geplande experimenten niet door en vertrokken Halban en Kowarski naar Cambridge, waar ze vanaf 15 juli 1940 hun onderzoek konden voorzetten. In augustus kregen ze hun draaiende aluminium bol en in oktober kregen ze een ton uraniumpoeder. Op 16 december leverden ze hiermee het bewijs dat een zichzelf onderhoudende kettingreactie met natuurlijk uranium en zwaar water als moderator in principe mogelijk is.
      Het lijkt een redelijke schatting dat als de oorlog niet was uitgebroken Joliot, Halban en Kowarski dit bewijs een maand of vier eerder zouden hebben geleverd (twee maanden tijdverlies door de verhuizing naar Engeland en twee maanden door de gebrekkige outillage in Cambridge). De volgende logische stap zou het bouwen van een demonstratie-reactor zijn geweest. Dat zou geen grote technisch problemen hebben opgeleverd, want het bouwen van een zwaar water reactor is veel eenvoudiger dan het bouwen van een grafietreactor, zoals Fermi deed in Chicago. Voor een zwaar water reactor hoeft men namelijk alleen maar staven uraniummetaal in een groot vat met zwaar water te hangen dat tegelijkertijd dient als moderator en als koelmiddel. Een probleem zou hierbij echter wel zijn geweest om voldoende zwaar water te verkrijgen, want de productie daarvan was toen nog extreem duur. Als we aannemen dat Joliot een jaar nodig zou hebben gehad om deze hoeveelheid zwaar water bij elkaar te krijgen zou ’s werelds eerste reactor wellicht in de zomer van 1942 kritisch hebben kunnen worden. Deze zou dan niet hebben gestaan in Chicago, maar in Parijs. Ook de vooraanstaande Britse fysicus P.M.S.Blacket schreef in zijn biografie van Joliot: “Er bestaat weinig twijfel dat als de oorlog er niet tussen was gekomen zou s‘werelds eerste zichzelf onderhoudende kettingreactie in Frankrijk tot stand zijn gekomen”. En zelfs Szilard zou later toegeven: “Als zijn werk niet was onderbroken zou hij ons misschien vóór zijn geweest” (15).
      Ondertussen mogen we niet uit het oog verliezen dat de stap van een eerste primitieve kernreactor naar een elektriciteitsproducerende kerncentrale groot is. Om te zien hoe de verdere ontwikkeling misschien zou zijn verlopen als de oorlog er niet was geweest kunnen we het beste kijken naar de werkelijke ontwikkeling in Canada. Hier kreeg Halban in december 1942 de leiding over een nieuw laboratorium in Montreal en de Canadezen slaagden er zelfstandig in hun onderzoeksreactor ZEEP te bouwen die op 5 september 1945 kritisch werd. Deze prestatie stond geheel buiten het Manhattan Project, hoewel wel moet worden opgemerkt dat de Canadezen enige steun hadden aan het voorbeeld van de zwaar water reactor van Walter Zinn (de CP-3) in Chicago. Omgekeerd had trouwens ook het vroege werk van de Franse groep invloed op de bouw van de CP-3.
      Het blijft natuurlijk enigszins speculatief, maar totaal genomen mag men waarschijnlijk stellen dat de tweede wereldoorlog de bouw van een vreedzame kernreactor eerder heeft vertraagd dan versneld. Wanneer deze oorlog er niet was geweest zou de latere ontwikkeling van de kernreactor niet veel anders zijn verlopen dan de werkelijke naoorlogse ontwikkeling. In de begintijd zou kernenergie duurder zijn geweest dan fossiele energie en de commerciële elektriciteitscentrales zouden hebben geaarzeld hierin te investeren. Maar er zouden ook rapporten zijn verschenen die zouden hebben gewezen op de eindigheid van de voorraad fossiele brandstoffen en op de klimaatsverandering door de massale CO2-uitstoot. Daarom zouden de regeringen het onderzoek naar vreedzame kernenergie hebben bevorderd. Maar er zouden ook milieuorganisaties zijn geweest die zouden hebben gewezen op de gevaren van kernenergie in verband met het stralingsgevaar. Naar men mag aannemen zouden veel kernreactoren minder gehaast uit de grond zijn gestampt dan in werkelijkheid het geval is geweest (denk aan de Russische duikboten), maar er zouden toch ongelukken zijn gebeurd in de geest van Harrisburg en misschien zelfs van Tsjernobyl. Er zou echter één groot verschil zijn geweest: men zou kernenergie niet steeds in verband hebben gebracht met Hisoshima, Nagasaki, vernietiging en nucleaire bewapeningswedloop. De massale afkeer van de bevolking, die de latere ontwikkeling van de kernenergie zozeer heeft vertraagd, zou niet zijn opgetreden.


10. Verschillende morele oordelen over de makers van de atoombom
Wanneer wij terugkijken op de ontwikkeling van de natuurkunde in de eerste helft van de 19e eeuw zien we hierin het plotseling optreden van een breuk: een bijna onvoorstelbare omslag in sfeer en morele lading. In 1905/1915 ontwikkelde Einstein zijn relativiteitstheorie en in de jaren twintig en dertig ontstond door het werk van onder andere Schrödinger, Dirac, Bohr en Heisenberg de quantummechanika. Dit waren hooggestemde theorieën en veel fysici hebben geboeid de legendarische discussies tussen vooral Bohr en Einstein gevolgd over de geheimzinnige en paradoxale implicaties van de nieuwe inzichten. Maar trad een verandering in en in 1942 startte het Manhattan Project waarbij de crème de la crème van de Europese en Amerikaanse fysici zich vrijwillig inzette voor de vervaardiging van het meest destructieve, medemensen-dodende wapen uit de geschiedenis.
      Vaak wordt gezegd dat latere generaties niet het recht hebben over deze fysici te oordelen: deze zouden niet anders hebben gekund en als wij zelf in hun omstandigheden hadden geleefd hadden wij hetzelfde gedaan als zij. Maar men kan zich ook afvragen of het niet juist heel belangrijk is om te trachten tot een moreel oordeel over hun gedrag te komen. Het gaat er hierbij niet om deze mensen te veroordelen, maar om het grote probleem van de verantwoordelijkheid van fysici voor hun uitvindingen te doordenken.
      Alle uitvinders dromen van de geweldige, nieuwe mogelijkheden die hun uitvinding zal scheppen: Marconi vond de radio uit om over grote afstanden met andere mensen te kunnen praten, de gebroeders Wright bouwden hun vliegtuigen om hoog boven de wolken naar verre landen te zweven. Maar steeds worden dergelijke uitvinders geconfronteerd met het probleem dat hun uitvindingen niet alleen ten goede, maar ook ten kwade kunnen worden gebruikt. Voor het merendeel van de uitvindingen ligt een goed gebruik meer voor de hand dan een slecht gebruik: men denke bijvoorbeeld aan het orgel, de waterpomp, de windmolen en het uurwerk. Maar ze kunnen ook slecht worden gebruikt. Naar de gangbare en alleszins redelijke opvatting is in die gevallen niet de uitvinder schuldig, maar degene die misbruik maakt van de uitvinding. Wanneer uitvindingen niet meer gedaan zouden mogen worden omdat kwaadwilligen daar een slecht gebruik van zouden kunnen maken zou de wereld stil staan.
Er zijn echter ook uitvindingen waarvan men zich moeilijk kan voorstellen dat ze goed gebruikt zouden kunnen worden, hiertoe behoren bijvoorbeeld martelwerktuigen, gifgassen, fosforbommen en biologische wapens. Nog problematischer wellicht is de atoombom: hij vernietigde niet alleen Hiroshima en Nagasaki, maar vormde ook het uitgangspunt van een wereldomspannende bewapeningswedloop waarbij het sovjet-blok en het westerse blok elkaar wederzijds bedreigden met megalomane uitspraken over het aantal malen dat ze de wereld met hun vergeldingswapens konden vernietigen. Gelukkig is de koude oorlog goed afgelopen, maar er heeft een reële kans bestaan dat er inderdaad een nucleaire oorlog was uitgebroken en de wereld inderdaad grotendeels zou zijn vernietigd. Het valt moeilijk de grootte van deze kans in te schatten: wellicht is deze tien, of vijfentwintig of zelfs vijftig procent geweest. Stel dat de wereld in een dergelijke oorlog ten onder was gegaan, in hoeverre zouden dan de fysici die de atoombom hebben ontwikkeld hieraan mede verantwoordelijk zijn geweest?
      Er wordt wel eens gezegd dat de fysici die de atoombom maakten de gevolgen van hun daden niet hebben kunnen overzien. Er is echter weinig reden om dit argument serieus te nemen. Zo schreef Fermi in april 1943 aan Oppenheimer dat niet alleen het afwerpen van een atoombom, maar ook deponeren van de in een reactor gevormde radioactieve splijtingsproducten in het vijandelijke gebied als wapen gebruikt kon worden. Men zou volgens hem deze producten, vooral het hooggiftige strontium-90 dat zich in de beenderen vastzet en dodelijke kanker veroorzaakt, kunnen gebruiken ter vergiftiging van de levensmiddelen. Daarmee kon de Duitse voedselvoorziening worden gesaboteerd. Op 25 mei 1943 schreef Oppenheimer terug dat hij dit idee veelbelovend vond en het had besproken met generaal Groves. Maar men moest volgens hem een dergelijk plan alleen uitvoeren als er genoeg voedingsmiddelen besmet konden worden om een half miljoen mensen te doden (16).
      Na de oorlog werden veel fysici die hadden meegewerkt aan het Manhattan Project achtervolgd door schuldgevoel. Ze begonnen te waarschuwen tegen de gevaren van een nucleaire oorlog. Oppenheimer, de “vader van de atoombom”, ijverde voor internationale controle op de kernwapens. Szilard schreef waarschuwende SF-verhalen (17). Einstein werd weer pacifist, net zoals hij vóór de oorlog was geweest. Er verschenen tal van manifesten. Maar deze fysici konden op geen enkele wijze hun daden ongedaan maken. Men zou kunnen zeggen dat het geen mensen uit één stuk meer waren. Is het misschien dáárom dat hun protesten te weinig moreel gezag hadden om veel invloed uit te kunnen oefenen?
      Het is na de oorlog gebruikelijk geworden het moeilijke probleem in hoeverre kernfysici verantwoordelijk kunnen worden gesteld voor het gebruik van hun voortbrengselen te benaderen met een nogal simpele oplossing: men deelt de naties in als absoluut goed en absoluut kwaad en beoordeelt vervolgens de fysici die meewerkten aan de bouw van een atoombom aan de hand van het regime waarvoor zij werkten. De geallieerde fysici die een atoombom bouwden waren “goed” omdat zij dat deden ter verdediging van een goed regime, de Duitse fysici zouden als ze gewerkt hadden aan de bouw van een atoombom “fout” zijn geweest omdat ze dan zouden hebben gecollaboreerd met een fout regime. Maar deze oplossing leidt tot een moeilijk probleem: iedere uitvinding die gedaan wordt ten behoeve van een “goed” regime kan later worden gebruikt door een “fout” regime. Zou het daarom niet beter zijn om vast te houden aan de gedachte dat een uitvinding een intrinsieke waarde heeft, onafhankelijk van het regime waarbinnen hij wordt gedaan?
      De oplossing om onderscheid te maken tussen “goede” en “foute” regimes leidt bovendien tot het probleem dat het moeilijk objectief valt vast te stellen welke regimes goed en welke fout zijn. De overwinnende partij zal het eigen regime altijd als het goede regime beschouwen en daarmee voor lange tijd (en misschien wel voor altijd) het historische oordeel bepalen. Wanneer we tot een enigszins objectief oordeel willen komen zullen we op zijn minst een grote historische afstand moeten nemen en gezien vanaf een dergelijke afstand ontstaan zeer veel oorlogen in een escalerend proces van wederzijdse vergeldingsdaden. Zo was de tweede wereldoorlog voor een groot deel een Duitse revanche voor het verlies van de eerste wereldoolog en de vernedering van het verdrag van Versailles en was de eerste wereldoorlog voor een groot deel een Franse revanche voor de nederlaag bij de Frans-Duitse oorlog van 1870-1871. Hoe ver moet je teruggaan bij de reconstructie van dergelijke ketens? Gezien vanuit dit historisch perspectief is er bijna nooit één partij aan te wijzen die de oorlog begonnen is. Beide partijen nemen deel aan dergelijke ketens en de enig juiste conclusie lijkt dan ook dat in dergelijke gevallen beide partijen schuldig zijn.


11. De vreedzame motivatie achter de bouw van de kernreactor - samenvatting
Gezien vanuit principieel-pacifistisch standpunt moet men waarschijnlijk stellen dat de fysici niet hadden mogen meewerken aan de bouw van de atoombom. Maar ten aanzien van de kernreactor ligt de zaak anders. Zelfs met het strengste morele oordeel over degenen die hebben meegewerkt aan de bouw van de atoombom treft degenen die de kernreactor hebben ontworpen en gebouwd nauwelijks enig verwijt. Reeds vóór het uitbreken van de vijandelijkheden, namelijk omstreeks april 1940, schetste Joliot een model van een kernreactor die echt zou kunnen werken. Over zijn in principe vreedzame motivatie kan geen enkele twijfel bestaan, ook al wist hij dat zijn uitvinding zou kunnen worden gebruikt voor oorlogsdoeleinden, namelijk voor het aandrijven van onderzeeboten en als algemene energiebron. Hoewel men dit misschien niet zou verwachten was ook de motivatie van de Duitse onderzoekers, zoals Hahn en Heisenberg, in principe vreedzaam. Dit geldt voor deze onderzoekers ook nadat zij gingen vermoeden dat een reactor plutonium kan produceren, want zij meenden dat het onmogelijk was in zo’n korte tijd een bom te maken dat deze nog invloed zou kunnen hebben op de afloop van de oorlog (18).
      Ook de Amerikaanse fysici beschouwden het reactor-project aanvankelijk als in principe vreedzaam. Maar omstreeks januari 1942 trad er een wijziging op in hun motivatie. In deze tijd was het vrijwel zeker geworden dat een reactor plutonium zou kunnen produceren en vanaf mei 1942 kreeg de reactorontwikkeling vrijwel onbeperkte subsidie. Het werd opgenomen in het Manhattan-Project. Principiële pacifisten hebben reden om hier te spreken van een “zondeval” (19). Het is echter de vraag of deze verandering in motivatie de bouw van deze reactor veel heeft bespoedigd, het kan hoogstens met enkele maanden zijn geweest.
      Terugkijkend kan men zeggen dat de ontwikkeling van de vreedzame kernenergie vrijwel geheel los heeft gestaan van het Manhattan Project. Men ziet dat vooral ook aan het werk van de oorspronkelijk tot het Frans team behorende Halban en Kowarski in Canada. Hoewel zij uit veiligheidsoverwegingen buiten het Manhattan Project waren gehouden bouwden zij hier met beperkte middelen verder aan hun zwaar water reactor. Deze trad vlak na de oorlog, 5 september 1945, in werking. Hij gebruikte natuurlijk uranium en maakte dus geen gebruik van de in het Manhattan Project ontwikkelde opwerkingstechtniek. Ook de hierna gebouwde Engelse en Franse reactoren maakten geen gebruik van deze opwerkingstechniek. Opgemerkt zij nog dat Joliot, onder wiens leiding de eerste Franse reactor (1948) werd gebouwd, weigerde deze in te richten voor de productie van plutonium. In 1950, toen de internationale spanningen hoog opliepen en de Koreaanse oorlog begon, besloot de Franse regering tot het maken van een atoombom. Er kwam zware kritiek op Joliot en hij werd, mede door zijn communistische sympathieën, ontheven van zijn functie als directeur van het Commissariat á l’Energie atomique (C.E.A.). Het was vooral door de houding van Joliot dat de Fransen pas in 1960, dus acht jaar na de Engelsen, hun eerste atoombom ontwikkelden.
      Er bestaan zaken waarvan de oorsprong zó gecorrumpeerd is dat men een tegenzin voelt om ze te gebruiken, zelfs al is het voor een goed doel. Men kan hier bijvoorbeeld denken aan de resultaten van onderzoeken die sommige Duitse kampartsen uitvoerden op de gevangenen in de concentratiekampen. Een overeenkomstige tegenzin tegen kernenergie bezielde in de jaren zeventig en tachtig van de vorige eeuw veel aanhangers van vredesbewegingen omdat deze vorm van energie voor hun gevoel onlosmakelijk was verbonden met de bommen op Hiroshima en Nagasaki en de daarop volgende koude oorlog met zijn sinistere kernbewapeningswedloop. Hoewel de gevoelens van deze mensen volstrekt respectabel zijn, zijn ze historisch gezien gelukkig niet gerechtvaardigd. De ontwikkeling van de kernreactor heeft – gelukkig - vrijwel niets te danken aan de tweede wereldoorlog.


Noten
(1) Enrico Fermi (16 juni 1934): Possible production of elements of atomic number higher than 92. In: Nature 133 (1934) p. 898-899. Staat ook in Wohlfarth.
(2) Otto Hahn und Fritz Strassmann (6 januari 1939): Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle. In: Die Naturwissenschaften 27.Jg (1939), S.11-15. Ook in Wohlfahrt.
(3) Otto Hahn und Fritz Strassmann (10 februari 1939): Nachweis der Entstehung aktiver Bariumisotope aus Uran und Thorium durch Neutronenbestrahluing; Nachweis weiterer aktiver Bruchstücke bei der Uranspaltung. In: Die Naturwissenschaften, 27.Jg. (1939), S.89-95. Ook in Wohlfahrt.
(4) Lise Meitner and Otto Robert Frisch (11 februari 1939): Disintegration of Uranium by Neutrons: A new Type of Nuclear Reaction. In: Nature 143 (1939), p. 239-240. Ook in Wohlfahrt.
(5) Hans von Halban, Jun., Frédéric Joliot and Lew Kowarski (18 maart 1939): Liberation of neutrons in the nuclear explosion of uranium. In: Nature 143 (1939), p. 470-471. Ook in Wohlfahrt. (6) Hans von Halban, Jun., Frédéric Joliot and Lew Kowarski: (.... april 1939): Number of neutrons liberated in the nuclear fission of uranium. In: Nature143 (1939), p. 680. Ook in Wohlfahrt.
(7) Francis Perrin (1 mei 1939): Calcul relatif aux conditions éventuelle de transmutation en chaîne de l ‘uranium. In: Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des Sciences, Paris, deel 208 (1939), p. 1394-1396.
(8) Francis Perrin (15 mei 1939): Calcul relatif aux conditions éventuelle de transmutation en chaîne de l ‘uranium. In: Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des Sciences, Paris, deel 208 (1939), p. 1573-1575.
(9) H.Halban Jr, F.Joliot, L.Kowarski et F.Perrin (oktober 1939): Mise en évidence d’une réaction nucléaire en chaîne au sein d ‘une masse uranifère. In: Le journal de physique et le radium, serie 7, deel 10 (1939), p. 428-429.
(10) Zie voor een beschrijving van het latere werk van de Fransen: S.R.Weirt: Scientists in Power. (11) Volgens Weirt (p. 169, 317) bouwden
W.Heisenberg en K.Wirtz in Duitsland een overeenkomstig opstelling (met zwaar water) in februari 1942. Volgens Walker (German National Socialism, p. 55, 84, 272) bouwde R.Döpel in de zomer van 1942 een modelmachine die meer neutronen produceerde dan hij absorbeerde. Het was een heterogene zwaar water machine bestaande uit concentrische bollen. In Amerika deed Fermi een dergelijk experiment met grafiet in juli 1942 (Weirt, p. 317).
(12) Enrico Fermi: Experimental Production of a Divergent Chain Reaction. In: American Journal of Physics 20 (1952), p. 536-558. Ook in Wohlfarth.
(13) Het memorandum van Frisch en Peierls is te vinden in Margeret Gowing (1964): Britain and Atomic Energy, 1939-1945. (14) Het MAUD-rapport is eveneens te vinden in het boek van Gowing.
(15) Blacket, p. 96. Szilard is geciteerd naar Weirt, p.150.
(16) Geciteerd naar Hoffmann, p.132.
(17) Zie bijvoorbeeld Leo Szilard (1961): Die Stimme der Delphine, rororo Taschenbuch Ausgabe, 1963.
(18) Zie M.Walker (1989).
(19) In refereer hier aan G.J.Heering (1928, 1953): De zondeval van het christendom.


Algemene literatuur
Blacket, P.S.M.: Jean Frédéric Joliot, 1900-1958. In: Biographical Memoirs of the Fellows of the Royal Society, deel 6 (1960), p. 87-105.
Goldsmith, Maurice (1976): Frédéric Joliot-Curie, A biography. Gowing, Margaret (1964): Britain and Atomic Energy, 1939-1945. Groves, Leslie L. (1962): Now it can be told, The story of the Manhattan Project.
Hoffmann, K. (1995): J.Robert Oppenheimer, Schöpfer der ersten Atombombe.
Walker, Mark (1989): German National Socialism and the quest for nuclear power, 1939-1949. Vertaald in het Duits onder de titel: Die Uranmaschine, Mythos und Wirklichkeit der deutschen Atombombe (1990).
Walker, M. (1995): Nazi Science, Myth, Truth, and the German Atomic Bomb.
Weart, Spencer R. (1979): Scientists in power.
Wohlfarth, H. (1979): 40 Jahre Kernspaltung, Eine Einführung in die Originalliteratur.