Begin van kernphysica in Nederland
In Amsterdam start de Vrije Universiteit (VU) met een faculteit Natuurkunde onder leiding van de dan 30 jarige en in Leiden afgestudeerde hoogleraar G.J. Sizoo. In 1933 is het Natuurkundig Laboratorium gereed en daar wordt natuurlijke radioactiviteit bestudeerd. Het is een voor Nederland nieuw onderwerp en het begin van de kernfysica in Nederland. Pas na 1932, als het neutron is ontdekt, komt de kernfysica tot grote bloei. In 1938 is de eerste promotie bij Sizoo een feit over ‘Radioactiviteit van bodem en water in Nederland’. In 1940 wordt ook een door Philips ontwikkelde neutronengenerator gekocht, waarmee kunstmatig kernreacties kunnen worden bewerkstelligd. In 1943 wordt het lab gevorderd door de Duitse bezetters en de inrichting, voorzover niet verborgen, geconfisqueerd.
Aan de Amsterdamse Gemeentelijk Universiteit (UVA) doet J. Clay onderzoek naar kosmische straling en komt daardoor ook op het terrein van nucleaire methoden.
Philips begint ook al in 1932 met nucleair onderzoek en naar eigen zeggen (in 1961) al vanaf 1922 met belangrijk werk op gebied van isotopenscheiding, “this work has been of general importance in connection with the seperation of the uranium isotopes 235 and 238."
Ontdekking van kernsplijting
In het Duitse blad ‘Naturwissenschaften’ (en in het februari nummer van ‘Nature’) publiceren Otto Hahn en Fritz Strassman een artikel over experimenten in december 1938 die geleid hebben tot de ontdekking van de uraniumsplijting. Het in de natuur voorkomende uranium kan door een neutron worden gesplitst. Het begrip ‘kernsplijting’ (Kernspaltung, nuclear fission) doet haar intrede. In maart ‘39 hebben al 18 teams in 5 landen de uraniumsplijting onafhankelijk van elkaar bevestigd. In juni wordt er door Fluegge in Naturwissenschaften een artikel gepubliceerd genaamd ‘Kann der Energieinhalt der Atomkerne technisch nutzbar gemacht werden?’ waarin een energie-producerende uranium-machine en een moderator worden beschreven. Aan het eind van 1939 zijn er bijna 100 wetenschappelijke ‘papers’ over kernsplijting gepubliceerd die, zo wordt in The Review of Modern Physics samengevat, concluderen:
1- dat kernsplijting zeer veel energie vrijmaakt;
2- dat bij kernsplijting snelle neutronen vrijkomen;
3- het schaarse U-235 splijt en U-238 de neutron ‘absorbeert’;
4- doordat er meer dan twee neutronen lijken vrij te komen, is er kans op een kettingreactie die heel veel energie in zeer korte tijd zal vrijmaken
5- die kettingreactie kan gecontroleerd worden in een ‘uranium-machine’ die bestaat uit uranium en een moderator.
Hoewel de publicaties gaan over fundamentele fysica en energieproductie, weet iedereen onmiddellijk dat er ook militaire mogelijkheden aan deze ontdekking zitten en al snel zijn in het geheim teams in Duitsland, Japan, Verenigd Koninkrijk, Rusland, Frankrijk en de Verenigde Staten bezig met onderzoek daarnaar.
Nederlands onderzoek
Al in het voorjaar van 1939, dus vrijwel onmiddellijk na de publicatie door Hahn en Strassmann, publiceren drie Nederlandse wetenschappers (Aten, Bakker en Heyn) in Nature: 'Transmutation of uranium and thorium by neutrons'. Gedurende de Tweede Wereldoorlog werkt dit driemanschap in het Natuurkundig lab van N.V. Philips in Eindhoven aan de ontwikkeling van een cyclotron (een deeltjesversneller). Philips heeft daarvoor een aantal octrooien gekocht waaronder het patent van Enrico Fermi op een nieuwe productiemethode van kunstmatige radioactieve isotopen door stoffen bloot te stellen aan een bombardement van neutronen. Essentieel aan juist dat octrooi is het gebruik van een ‘moderator’ om de neutronen af te remmen en de kans op een reactie te vergroten. Deze installatie zal pas een aantal jaren na de oorlog in bedrijf komen.
Advies aankoop uranium
Naar aanleiding van de publicatie van Hahn/Strassman over uraniumsplijting, schrijft W.J. de Haas (Universiteit Leiden) -mede namens andere wetenschappers- een brief aan minister president Colijn. De Haas wijst op de mogelijkheid dat Duitsland de kernsplijting voor militaire doeleinden (ontwikkeling van een kernwapen) kan ontwikkelen en adviseert de regering zo snel mogelijk enkele tonnen uraniumoxide aan te schaffen.
Aankoop uranium
Door de Nederlandse regering wordt via de Delftse Glasfabrieken 10.000 kg uraniumoxide gekocht bij de firma Union Minière uit de Shinkolobwe-mijn in Belgisch Congo. Er bestaat wat onduidelijkheid over de precieze hoeveelheid, maar 10 ton is waarschijnlijk. De 200 vaten yellow-cake (met uraangehalte van 67%) komen per trein in Leiden aan en worden eerst opgeslagen in de kelder van het Kamerlingh Onnes Laboratorium aldaar, maar worden vlak voor het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog overgebracht naar Delft.
Ook Philips koopt een grote hoeveelheid uranium. Wat er precies met de yellow cake is gebeurd, is een intrigerende maar schijnbaar niet te beantwoorden vraag: het is niet bekend en in de bedrijfsarchieven, zo is door eerdere onderzoekers vastgesteld, is er ook niets over terug te vinden.
Volgens de boekhouding van Union Minière hebben in die periode, in totaal zes Nederlandse bedrijven uranium (of radium dat UM ook leverde) gekocht. Bij vier niet met name genoemde bedrijven gaat het om hele kleine aankoop bedragen, maar bij ‘Delft” (of wel de Verenigde Glasfabrieken) en (zeker) ook bij Philips gaat het om grote bedragen, en dus om grote hoeveelheden. Waarschijnlijk gaat het bij de andere vier bedrijven om industriële toepassingen van uranium, bijvoorbeeld voor het kleuren van glas. Dat is ook de reden dat de Glasfabrieken als dekmantel wordt gevraagd het uranium aan te schaffen. Het Ministerie van Defensie betaalt de rekening.
Eerste kettingreactie
In een verbouwde kleedruimte onder de tribune van een sportcomplex van de Universiteit van Chicago (VS), lukt het onder leiding van Enrico Fermi om een kettingreactie in een stapeling van blokken uranium en grafiet ongeveer een half uur in stand te houden. Het atoomtijdperk is geboren.
Bombardement wegens kernonderzoek?
De geallieerden voeren een bombardement uit op een villa in Doetinchem, die dienst doet als noodziekenhuis: er vallen in totaal 170 doden. Veelal wordt aangenomen dat dit bombardement een vergissing is en dat de piloten denken dat ze boven Duitsland vliegen. Maar er is een andere theorie: de villa is tot vlak daarvoor in dienst geweest als Duits laboratorium. In mei 1944 wordt besloten het anorchanisch-chemisch en het Kamerlingh Onnes Lab in Leiden te vorderen en de gehele inventaris – “einschliessend Bücher” - ter beschikking te stellen aan “SS-Obersturmführer Dr. Boettcher in Doetinchem”. Op 1 juni 1944 wordt het eerste deel van het instrumentarium naar Doetinchem vervoerd. Volgens het Doetinchemse verzet worden er later ook vaten met zwaarwater afgeleverd (“via Delfzijl uit Noorwegen”) en zou het gaan om "isotopenonderzoek". De commandant in Doetinchem is Boettcher, een atoomonderzoeker, die volgens het NIOD in Doetinchem ‘radaronderzoek’ doet. Het verzet geeft haar vermoedens door aan ‘Londen’. In januari 1945 wordt alles uit de villa overgebracht verder naar het oosten. Werd er in Doetinchem (zij het voor een korte periode) aan het nazi kernwapenprogramma gewerkt en was dat misschien de reden voor het (te late) bombardement?
Thorium verpatst
Het eerste contact in Londen over onderhandelingen tussen Nederland, Engeland en Amerika. Dit resulteert (op 4 augustus 1945) in een overeenkomst waarbij Nederland zich verplicht al het winbare thorium-erts in Nederlands-Indie aan een Amerikaans-Brits consortium over te dragen, nadat aldaar het Nederlands gezag zal zijn hersteld. Niet eens het hele kabinet, laat staan het parlement (of Nederlands Indië) wordt hiervan op de hoogte gesteld. Pas in 1991 wordt de tripartiete thoriumovereenkomst bekend.
Hiroshima en Nagasaki
Om 08.16 uur (plaatselijke tijd) ontploft op 580 meter hoogte boven Hiroshima een atoombom die 60 kilo verrijkt uranium bevat. De bom doodt 130.000 mensen vrijwel meteen (in de periode tot eind oktober 1945) en ongeveer 70.000 tot 100.000 mensen aan de gevolgen daarna. Drie dagen later ontploft er een atoombom (met plutonium) boven Nagasaki. De eerste atoombom ooit, de Trinity-test, ontplofte op 16 juli 1945 in Alamogordo in de Nevada woestijn.
De atoombommen zijn het resultaat van het Manhattan-project. In deze geheime alliantie tussen wetenschap en leger werden kosten nog moeite gespaard om de theoretische mogelijkheid van het destructieve gebruik van de pas ontdekte kernsplijting om te zetten in praktische toepasbaarheid. In de VS werden geheime steden gebouwd waar aan het project werd gewerkt en waar de infrastructuur voor de kernwapenwedloop ontstaat.
Of de atoombommen het einde van de oorlog hebben bespoedigd, is lang onbetwist gebleven. Maar steeds meer analyses wijzen erop dat het weinig tot geen invloed heeft gehad of zelfs het einde heeft vertraagd. Hiroshima en Nagasaki moeten dan ook vooral gezien worden als het begin van de Koude Oorlog en de nucleaire wapenwedloop.
Artikel in The Ethical Spectacle, juni 1996: Hiroshima, was it absolutely necessary?
Smyth-report over Manhattan-project
In het najaar van 1945 krijgt een beperkt aantal Nederlandse wetenschappers een rapport te lezen dat, naar eigen zeggen, een grote invloed op hen heeft. Het is een exemplaar van het op 12 augustus gepubliceerde ‘Smyth-report’. Het rapport (officieel getiteld: Atomic Energy for Military Purposes: The Official Report on the Development of the Atomic Bomb Under the Auspices of the United States Government, 1940-1945) is in opdracht van generaal Groves, de leider van het Amerikaanse Manhattan-project (de bouw van een atoombom), in het geheim geschreven door Henry DeWolf Smyth in de periode zomer 1944 tot juli 1945. Het wordt nog geen week na de atoombom op Hiroshima gepubliceerd. Hoewel technische gegevens nog grotendeels geheim zijn, bevat het veel informatie over de twee manieren waarop het Manhattan-project het materiaal voor de kernbom verkreeg: de productie van plutonium door de beschieting van uranium-238 in een kernreactor en het verrijken van uranium.
Voor het verrijken van uranium (het vergroten van het percentage splijtbaar uranium-235) zijn al vòòr 1940 twee technieken bekend; gasdiffusie en gascentrifuge. Uit het rapport blijkt, dat de Amerikanen veel verwachtten van ultracentrifuge en er zelfs een proeffabriek voor bouwden waar ook uranium werd verrijkt. Maar de technologische ontwikkeling naar gasdiffusie verliep gemakkelijker en vooral ook sneller en aangezien snelheid belangrijk was, werd voor die techniek gekozen.
Link naar het Smyth-rapport