Der Reaktor B8 von Werner Heisenberg von 1945 hätte etwa doppelt so viel Uran und Schwerwasser gebraucht, wie Deutschland damals besaß. Weder ein Schwerwasser- noch ein Graphitreaktor waren auch nur annähernd erreichbar.
Seit acht Jahrzehnten prägt Werner Heisenbergs eigene Darstellung das Bild vom letzten Reaktorexperiment Deutschlands im Zweiten Weltkrieg als ein knapp verfehlter Erfolg, bei dem nur etwas mehr Uran fehlte. Eine neue Studie in PNAS Nexus prüft diese Erzählung anhand forensischer Befunde und moderner Simulation und kommt zu dem Schluss, dass sie einer Überprüfung nicht standhält.
Der B8-Versuchsreaktor wurde im April 1945 in einem bombenfesten Keller in Haigerloch im Zollernalbkreis im heutigen Baden-Württemberg, damals Standort des Kaiser-Wilhelm-Institutes für Physik, im Rahmen des Uranprojektes aufgebaut (Parteigau Württemberg-Hohenzollern).
Der Haigerlocher Reaktor war kein militärisches Waffenprojekt zum Bau einer fertigen Atombombe. Es handelte sich vielmehr um einen rein zivilen Versuchsreaktor zur Energiegewinnung, um die prinzipielle Machbarkeit zu demonstrieren. Heisenberg arbeitete daran mit Carl Friedrich von Weizsäcker und Karl Wirtz.
Heute ist das Projekt zu besichtigen im Atomkeller-Museum. Dieses befindet sich direkt unterhalb der barocken Schlosskirche in Haigerloch. Es nutzt exakt den historischen Felsenkeller, in dem im Frühjahr 1945 das letzte große Experiment der deutschen Atomforschung stattfand. Das Herzstück der Ausstellung ist ein originalgetreuer Nachbau des Versuchsreaktors B8.
Sein Kern enthielt 664 Würfel aus natürlichem Uranmetall, in Ketten aufgehängt in rund 1.400 Litern Schwerwasser und umgeben von Graphit und Leichtwasser. Eine selbsterhaltende Kettenreaktion kam nie zustande. In einem Nature-Artikel von 1947 bezeichnete Heisenberg das verfügbare Material als nur knapp unzureichend, und ein Jahr später deutete er an, eine Vergrößerung des Kernvolumens um knapp die Hälfte hätte genügt.
Da die Alliierten große Teile der deutschen Daten jahrzehntelang geheim hielten und das Nuklearmaterial nach dem Krieg verstreut wurde, ließ sich die Behauptung kaum überprüfen. Historiker zogen daraus gegensätzliche Schlüsse. Die einen halten es für plausibel, dass Schwerwasser mit etwas mehr Material funktioniert hätte; andere, darunter der Autor Richard Rhodes, argumentieren, Deutschland hätte wie die Amerikaner auf Graphit setzen müssen.
Forensik trifft Simulation
Die Open-Access-Studie, die am 29. September 2026 von Patrick Park, Brittany Robertson, Miriam Hiebert, Jason Zhao, Ciara Sivels und Timothy Koeth veröffentlicht wurde, verbindet Archivarbeit mit Laboranalysen, ein Ansatz, der als dokumentenbasierte Nukleararchäologie bekannt ist. Eine Helium-Pyknometer-Messung an einem erhaltenen Uranwürfel ergab eine Dichte von 18,53 g/cm³, wegen innerer Porosität unter dem Nennwert von 19,01 g/cm³; die Gammaspektroskopie eines zweiten Würfels bestätigte natürliche Anreicherung.
Für das Schwerwasser deutet die einzige erhaltene Reinheitsmessung, 1947 von einem US-Chemiker vorgenommen, auf 96,8 Mol-Prozent. Produktionsunterlagen des Norsk-Hydro-Werks in Vemork begrenzen die 1945 in Deutschland verfügbare Schwerwassermenge auf etwa 1.836 Kilogramm. Für das aus dem früheren B7-Experiment wiederverwendete Graphit wurde eine Verunreinigung von 3,4 ppm Bor-Äquivalent geschätzt.
Diese Eingangsdaten flossen in ein Monte-Carlo-Neutronikmodell. Zur Probe reproduzierte das Team Heisenbergs eigenen gemessenen Vermehrungsfaktor im Rahmen der Zählstatistik seiner Rohdaten, ohne freie Parameter anzupassen. Diese Validierung unterscheidet die Arbeit von früheren Berechnungen, die zentrale Materialeigenschaften annehmen mussten.
Das Modell beziffert den effektiven Multiplikationsfaktor des B8 im Ist-Zustand auf 0,9425, unter dem kritischen Wert von 1,0, wobei etwa 16 Prozent der Neutronen den Kern verlassen. Ein unendliches Gitter aus denselben Materialien käme bestenfalls auf 1,1271. Kritikalität war also grundsätzlich möglich, aber nur in einer Größe, die Deutschland nicht hätte liefern können.
Doppelt so viel Material als Deutschland besaß
Beim optimalen Verhältnis von Moderator zu Brennstoff hätte der B8 rund 1.343 Würfel und 3.100 Liter Schwerwasser benötigt. Das ist etwa das Doppelte an Uran und rund das 2,2-Fache an Schwerwasser des tatsächlich Eingesetzten. Die sparsamsten Alternativen verlangen immer noch 1.292 Würfel mit 3.411 Litern oder 1.775 Würfel mit 2.966 Litern. Selbst wenn man jeden Würfel und jeden Tropfen Schwerwasser der deutschen Reaktorgruppen zusammengelegt hätte, 1.110 Würfel und etwa 1.700 Liter, wäre der Reaktor mit 0,959 unterkritisch geblieben.
Die erforderlichen Bestände lagen beim rund 1,2-Fachen des geschätzten verfügbaren deutschen Urans und beim 1,8-Fachen des verfügbaren Schwerwassers. Als Plausibilitätscheck verweisen die Autoren auf Chicago Pile 3, einen amerikanischen Schwerwasserreaktor von 1944, der 2,5 Tonnen Uran und 3,8 Tonnen Schwerwasser benötigte.
Kein Ausweg über Graphit
Die Studie prüft auch das von vielen Historikern bevorzugte Gedankenspiel. Anhand archivierter Verunreinigungsdaten modellierte ein Team aus Natururan in deutschem Graphit und stellte fest, dass mit dem damals verfügbaren Siemens-Graphit und Degussa-Uran keine realistische Anordnung kritisch wird.
Die Ursache liegt früher in der Kette. Amerikanisches Graphit wurde aus borarmem Petrolkoks hergestellt, und ein besonders reiner Koks aus Pennsylvania machte Chicago Pile 1 möglich. Deutsche Hersteller, durch die Blockade von 1940 von US-Petrolkoks abgeschnitten, griffen auf Hüttenkoks aus dem Ruhrgebiet mit bis zu doppelt so vielen Verunreinigungen zurück.
Auch die Industriekapazität spricht dagegen: Die Graphitierungskapazität von Siemens von 15.000 Tonnen pro Jahr war bereits für die Stahlerzeugung gebunden, während ein Plutoniumreaktor im Hanford-Maßstab rund 5.000 Tonnen Graphit erfordert hätte.
Grenzen und Ausblick
Die Autoren benennen verbleibende Unsicherheiten. Die Reinheit von 96,8 Prozent ist eine konservative Annahme, doch selbst reines Schwerwasser würde den Multiplikationsfaktor nur um etwa 1,3 Prozent erhöhen, und die Urandichte verändert ihn um lediglich 0,04 Prozent. Beim Veraschen von Graphit zur Messung der Verunreinigungen kann Bor entweichen, sodass die Schätzung von 3,4 ppm das Problem eher unterschätzt. Die genauen Detektorpositionen in Heisenbergs Messungen sind nur unvollständig dokumentiert. Was er als geringen Fehlbetrag beschrieb, war nach dieser Rechnung eine Verdopplung des Materials. Die Autoren haben Code und Daten auf GitHub veröffentlicht und sehen in der Methode eine Vorlage, um auch andere frühe Reaktorprogramme neu zu bewerten.
Dr. Jakob Jung ist Chefredakteur Security Storage und Channel Germany. Er ist seit mehr als 20 Jahren im IT-Journalismus tätig. Zu seinen beruflichen Stationen gehören Computer Reseller News, Heise Resale, Informationweek, Techtarget (Storage und Datacenter) sowie ChannelBiz. Darüber hinaus ist er für zahlreiche IT-Publikationen freiberuflich tätig, darunter Computerwoche, Channelpartner, IT-Business, Storage-Insider und ZDnet. Seine Themenschwerpunkte sind Channel, Storage, Security, Datacenter, ERP und CRM.
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