In 1941, slechts tien dagen na de invasie van de Sovjet-Unie door Nazi-Duitsland, keurde de Britse regering een plan goed om een atoombom te ontwikkelen. Dit project, bekend onder de codenaam “Tube Alloys“, was het eerste nucleaire wapenprogramma van Groot-Brittannië en werd ontwikkeld in samenwerking met Canada tijdens de Tweede Wereldoorlog. Ondanks het feit dat het project uiteindelijk werd ondergebracht bij het Amerikaanse Manhattan Project, was Tube Alloys van cruciaal belang voor de vroege ontwikkeling van nucleaire technologieën. In dit artikel verkennen we de achtergrond, de uitdagingen en de erfenis van dit weinig bekende maar belangrijke programma.
Inhouds opgave
De oorsprong van Tube Alloys
Ontdekking van kernsplitsing
De weg naar nucleaire wapens begon met fundamentele ontdekkingen in de natuurkunde. In februari 1932 ontdekte James Chadwick het neutron in het Cavendish Laboratory aan de Universiteit van Cambridge. Kort daarna, in april 1932, slaagden John Cockcroft en Ernest Walton erin om lithiumatomen te splitsen door ze te bombarderen met versnelde protonen. Dit opende de deur naar verdere experimenten met kernsplitsing.
In december 1938 ontdekten de Duitse chemici Otto Hahn en Fritz Strassmann dat het bombarderen van uranium met langzame neutronen barium produceerde. Dit toonde aan dat de kern van het uraniumatoom was gesplitst, een proces dat later door Lise Meitner en Otto Robert Frisch “splitsing” werd genoemd. Deze ontdekking, dat enorme hoeveelheden energie kon vrijkomen door de kernsplitsing van uranium, legde de basis voor het idee van een atoombom.
De Frisch-Peierls memorandum en de MAUD Commissie
Nadat de mogelijkheid van kernsplitsing werd bevestigd, begonnen wetenschappers over de hele wereld te speculeren over de mogelijkheid van een nucleair wapen. In Groot-Brittannië leidde dit tot een cruciaal document, het Frisch-Peierls memorandum, dat in maart 1940 werd geschreven door Otto Frisch en Rudolf Peierls, twee Duitse vluchtelingen die werkten aan de Universiteit van Birmingham. Zij berekenden dat een zeer kleine hoeveelheid zuiver uranium-235 zou kunnen leiden tot een explosie met de kracht van duizenden tonnen TNT. Dit inzicht overtuigde de Britse regering van de noodzaak om kernwapentechnologie te onderzoeken.
Om dit doel te bereiken, werd de MAUD Commissie opgericht in juni 1940. Deze commissie, bestaande uit vooraanstaande wetenschappers zoals George Paget Thomson en John Cockcroft, had als taak om de praktische haalbaarheid van een atoombom te onderzoeken. In hun rapport van 1941 concludeerden zij dat een atoombom niet alleen mogelijk, maar ook onvermijdelijk was, mits de benodigde technische en wetenschappelijke uitdagingen konden worden overwonnen.
De creatie van Tube Alloys
Na het rapport van de MAUD Commissie besloot de Britse regering een speciale afdeling op te richten om de ontwikkeling van nucleaire wapens te coördineren. Deze afdeling, bekend als de Tube Alloys Directorate, werd geleid door Wallace Akers en opereerde onder het Department of Scientific and Industrial Research. Het project kreeg de codenaam “Tube Alloys”, een naam die bewust was gekozen om de ware aard van het onderzoek te verhullen.
Ondanks de vroege successen en de grote wetenschappelijke vooruitgang, stond Tube Alloys voor aanzienlijke uitdagingen. Het gebrek aan middelen en de constante dreiging van Duitse spionage dwongen de Britse regering om in 1943 een samenwerking aan te gaan met de Verenigde Staten via de Quebec-overeenkomst, waarbij het project werd geïntegreerd in het Amerikaanse Manhattan Project. Dit leidde uiteindelijk tot de eerste succesvolle atoombommen, maar markeerde ook het einde van de Britse onafhankelijkheid op het gebied van nucleaire wapentechnologie tijdens de oorlog.
De wetenschappelijke ontwikkelingen binnen Tube Alloys
Isotopen scheiding en gaskwelling
Een van de grootste technische uitdagingen waarmee het Tube Alloys-project werd geconfronteerd, was het scheiden van uranium-235 van uranium-238. Deze twee isotopen zijn chemisch identiek, maar alleen uranium-235 is splijtbaar en kan worden gebruikt in een atoombom. In de natuur komt uranium-235 slechts in zeer kleine hoeveelheden voor, ongeveer 0,7% van al het uranium, wat betekent dat een methode moest worden gevonden om deze isotoop te isoleren en in voldoende hoeveelheden te verzamelen.
De eerste experimenten binnen het Tube Alloys-project richtten zich op gaskwelling, een proces waarbij uraniumhexafluoride-gas door een reeks poriën werd geleid. Omdat uranium-235-atomen iets lichter zijn dan uranium-238-atomen, diffundeert uranium-235 iets sneller door de poriën, wat uiteindelijk leidt tot een scheiding van de twee isotopen. Dit proces vereiste echter een enorme hoeveelheid energie en tijd, waardoor het onpraktisch was voor grootschalige productie.
Het onderzoek naar plutonium
Naast uranium onderzochten de wetenschappers ook andere splijtbare materialen die konden worden gebruikt in kernwapens. In 1940 ontdekten de Britse wetenschappers Egon Bretscher en Norman Feather dat een nieuwe isotoop, plutonium-239, kon worden geproduceerd door uranium-238 in een reactor met langzame neutronen te bestralen. Plutonium-239 bleek een krachtig splijtbaar materiaal te zijn dat zowel door snelle als langzame neutronen kon worden gesplitst, wat het een aantrekkelijke optie maakte voor nucleaire wapens.
De ontdekking van plutonium en zijn potentieel als splijtbaar materiaal was een belangrijke doorbraak voor het Tube Alloys-project. Het betekende dat, in plaats van alleen afhankelijk te zijn van de moeilijke en dure verrijking van uranium-235, er nu een alternatieve route was naar een nucleaire bom. Deze ontdekking leidde tot nieuwe onderzoeksprogramma’s gericht op de productie van plutonium in kernreactoren.
Overplaatsing naar Noord-Amerika
Vanwege de beperkte middelen en de kwetsbaarheid van Groot-Brittannië voor Duitse aanvallen, werd besloten een deel van het Tube Alloys-onderzoek naar Noord-Amerika te verplaatsen. Canada, met zijn overvloed aan natuurlijke hulpbronnen en relatieve veiligheid, bood een ideale locatie voor voortgezet onderzoek en ontwikkeling. Het Montreal Laboratory werd opgericht als een gezamenlijk Brits-Canadees onderzoekscentrum waar Britse, Canadese en gevluchte Europese wetenschappers samenwerkten om de technologie voor kernreactoren en plutoniumproductie te ontwikkelen.
Het onderzoek naar zware waterreactoren, een cruciaal onderdeel van de plutoniumproductie, werd ook voortgezet in Canada. Het zware water diende als moderator om de neutronen in de reactor te vertragen, waardoor een efficiëntere plutoniumproductie mogelijk werd. Deze inspanningen waren echter sterk afhankelijk van Amerikaanse medewerking, die niet altijd consistent was.
Samenwerking en spanningen met de Verenigde Staten
De samenwerking met de Verenigde Staten, hoewel noodzakelijk, was niet zonder spanningen. Terwijl de Britten aanvankelijk veel van hun kennis over kernsplijting en reactoren met de Amerikanen deelden, werden ze later in het proces geconfronteerd met een gebrek aan wederkerigheid. De Amerikaanse regering, geleid door het Manhattan Project, werd steeds terughoudender om belangrijke informatie te delen, vooral toen duidelijk werd dat de Amerikaanse inspanningen de Britse in schaal en middelen ver overtroffen.
Deze gespannen relatie kwam tot een hoogtepunt in 1943, toen de Britten en Amerikanen tijdens de Quebec-overeenkomst overeenkwamen om hun nucleaire inspanningen te combineren, maar met strikte voorwaarden voor toekomstige samenwerking. De Amerikanen stemden ermee in om de Britten op de hoogte te houden van hun vooruitgang, maar de toegang tot gedetailleerde technische informatie bleef beperkt. Dit leidde tot een situatie waarin de Britse wetenschappers weliswaar konden bijdragen aan het Manhattan Project, maar niet volledig toegang hadden tot alle kennis die tijdens het project werd ontwikkeld.
De impact van de Quebec-overeenkomst en de overdracht naar het Manhattan Project
De Quebec-overeenkomst en integratie in het Manhattan Project
De Quebec-overeenkomst van 1943 markeerde een keerpunt voor het Tube Alloys-project. De overeenkomst, ondertekend door Winston Churchill en Franklin D. Roosevelt, was bedoeld om de samenwerking tussen het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten op het gebied van nucleaire technologie te versterken. Onder de voorwaarden van de overeenkomst werden de Britse inspanningen ondergebracht in het veel grotere Manhattan Project, dat al ver was gevorderd in de ontwikkeling van een atoombom.
Hoewel deze samenwerking op korte termijn de Britse wetenschappers toegang gaf tot de middelen en faciliteiten van het Manhattan Project, betekende het ook dat Groot-Brittannië veel controle over zijn eigen nucleaire programma verloor. De Britten werden gedwongen hun eigen onderzoeken en bevindingen op te geven, terwijl ze slechts beperkte toegang kregen tot de nieuwste Amerikaanse technologieën en ontdekkingen. Dit veroorzaakte frustratie onder de Britse wetenschappers die betrokken waren bij Tube Alloys, omdat hun werk nu sterk afhankelijk was van de Amerikanen.
Britse bijdragen aan het Manhattan Project
Ondanks de beperkingen droegen de Britse wetenschappers aanzienlijk bij aan het succes van het Manhattan Project. Wetenschappers zoals James Chadwick, William Penney, en Klaus Fuchs speelden cruciale rollen in de ontwikkeling van de kernwapens. Chadwick, bekend om zijn ontdekking van het neutron, leidde de Britse wetenschappelijke missie binnen het Manhattan Project en zorgde voor coördinatie tussen de Britse en Amerikaanse teams.
William Penney werd een sleutelfiguur in het team dat werkte aan het ontwerp en de implementatie van de explosieve mechanismen die nodig waren voor een kernwapen. Zijn expertise op het gebied van schokgolven was van vitaal belang voor het ontwikkelen van de detonatiemethoden die werden gebruikt in de eerste atoombommen. Ook Klaus Fuchs leverde belangrijke bijdragen aan de theoretische fysica van kernsplijting en de ontwikkeling van de waterstofbom, hoewel later bleek dat hij ook informatie deelde met de Sovjet-Unie.
Deze bijdragen hielpen niet alleen het Manhattan Project te versnellen, maar gaven de Britse wetenschappers ook waardevolle ervaring en kennis die na de oorlog nuttig zou blijken te zijn. Echter, de eenzijdige aard van de samenwerking zorgde voor wrijving tussen de twee naties en beïnvloedde de naoorlogse nucleaire politiek aanzienlijk.
Het einde van de oorlog en de McMahon Act
Na de Tweede Wereldoorlog veranderde de dynamiek tussen de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk drastisch. Hoewel de Britten hadden gehoopt dat hun samenwerking tijdens de oorlog zou leiden tot een gedeeld nucleair beleid, werden ze teleurgesteld toen de Verenigde Staten de McMahon Act van 1946 aannamen. Deze wet beperkte strikt de uitwisseling van nucleaire informatie met andere landen, inclusief Groot-Brittannië, ondanks eerdere afspraken onder de Quebec-overeenkomst en de Hyde Park-overeenkomst.
De McMahon Act maakte een einde aan de formele samenwerking tussen de twee landen op het gebied van nucleaire technologie. Dit dwong het Verenigd Koninkrijk om zijn eigen nucleaire programma opnieuw op te starten, onafhankelijk van de Verenigde Staten. De beslissing markeerde het begin van een nieuwe fase in de nucleaire wapenwedloop, waarbij Groot-Brittannië zijn eigen pad moest volgen om een nucleaire mogendheid te blijven.
De herstart van het Britse nucleaire programma
Als reactie op de beëindiging van de samenwerking met de Verenigde Staten, lanceerde het Verenigd Koninkrijk in 1947 het “High Explosive Research”-programma, dat was gericht op het ontwikkelen van een eigen atoombom. Onder leiding van wetenschappers zoals William Penney, richtte dit programma zich op het repliceren van de technologie die was gebruikt in de Fat Man-bom die was gedropt op Nagasaki.
Dit programma was een enorme technische en financiële inspanning voor Groot-Brittannië, dat nog steeds herstellende was van de verwoestingen van de oorlog. Toch werd het gezien als een noodzaak voor het behoud van de Britse status als wereldmacht. Het Britse programma had de duidelijke ambitie om de kloof met de Verenigde Staten te dichten en de ontwikkeling van nucleaire wapens onder Britse controle voort te zetten.
In 1952 voerde Groot-Brittannië zijn eerste succesvolle nucleaire test uit onder de codenaam “Operation Hurricane”, waarmee het officieel de derde nucleaire mogendheid ter wereld werd, na de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie. Deze prestatie markeerde het succes van jaren van onderzoek en ontwikkeling die waren voortgekomen uit het Tube Alloys-project.
De nalatenschap van Tube Alloys en de lange termijn gevolgen
De Speciale Relatie en het herstel van de samenwerking
Na de voltooiing van het “High Explosive Research”-programma en de succesvolle test van de eerste Britse atoombom, was het duidelijk dat Groot-Brittannië zich had gevestigd als een kernmogendheid. De ontwikkeling van deze wapens zonder directe hulp van de Verenigde Staten was een bewijs van het wetenschappelijk vermogen en de vastberadenheid van het land. Echter, de nucleaire politiek van de Koude Oorlog dwong Groot-Brittannië om te zoeken naar manieren om de samenwerking met de Verenigde Staten te herstellen.
In 1958, na het lanceren van de Spoetnik door de Sovjet-Unie, stemden de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk in om opnieuw nauw samen te werken op het gebied van nucleaire technologie via de US–UK Mutual Defence Agreement. Deze overeenkomst herstelde de “Special Relationship” tussen de twee landen en leidde tot een intensieve samenwerking op het gebied van nucleaire wapens en strategieën, waarbij Groot-Brittannië toegang kreeg tot Amerikaanse nucleaire technologieën en materialen. De overeenkomst was een directe erkenning van de waarde van Britse bijdragen aan de nucleaire wetenschap en markeerde een nieuw tijdperk van samenwerking tussen de twee landen.
Spionage en beveiligingsproblemen
Tijdens de Tweede Wereldoorlog en de Koude Oorlog speelden spionageactiviteiten een belangrijke rol in de nucleaire projecten van zowel Groot-Brittannië als de Verenigde Staten. De Sovjet-Unie kreeg cruciale informatie over de nucleaire onderzoeksinspanningen door spionnen zoals Klaus Fuchs, die deel uitmaakten van het Tube Alloys-project. Deze spionnen leverden details over zowel het Tube Alloys-programma als het Manhattan Project, waardoor de Sovjets hun eigen nucleaire programma aanzienlijk konden versnellen.
Deze inlichtingenlekken benadrukten de kwetsbaarheid van internationale wetenschappelijke samenwerkingen en leidden tot strengere beveiligingsmaatregelen en een verhoogde geheime dienstactiviteit in zowel Groot-Brittannië als de Verenigde Staten. De ontdekking van Fuchs’ spionageactiviteiten in 1950 schokte beide landen en versterkte de noodzaak voor strikt toezicht op nucleaire geheimen. Dit incident ondermijnde echter ook het vertrouwen in de veiligheid van gedeelde informatie, wat de reden was voor de Amerikaanse aarzeling om volledig samen te werken na de oorlog.
De impact op de nucleaire wapenwedloop
Het Tube Alloys-project was een pionier in de nucleaire wapenontwikkeling en legde de basis voor de latere nucleaire wapenwedloop tijdens de Koude Oorlog. Door de initiële onderzoeken en ontdekkingen die binnen het project werden gedaan, konden Groot-Brittannië en de Verenigde Staten snel vooruitgang boeken in hun respectieve nucleaire programma’s. Hoewel Groot-Brittannië uiteindelijk de samenwerking met de Verenigde Staten moest hernieuwen om zijn positie als nucleaire macht te consolideren, was het Tube Alloys-project cruciaal in het demonstreren van de wetenschappelijke en industriële capaciteiten van het land.
De nucleaire wapenwedloop die volgde, was een periode van intensieve technologische ontwikkeling en diplomatieke spanningen tussen de grote mogendheden. Het werk dat begon onder Tube Alloys hielp bij het vormgeven van de strategieën en beleid die werden ontwikkeld in de nasleep van de Tweede Wereldoorlog, en beïnvloedde de manier waarop landen wereldwijd nadachten over nucleaire afschrikking en verdediging.
Conclusie
Het Tube Alloys-project was het eerste grootschalige nucleaire wapenprogramma van Groot-Brittannië en een belangrijke stap in de ontwikkeling van kernwapens tijdens de Tweede Wereldoorlog. Hoewel het project uiteindelijk werd geïntegreerd in het Amerikaanse Manhattan Project, speelde het een essentiële rol in het vroege onderzoek en de ontwikkeling van nucleaire technologie. Het legde ook de basis voor de naoorlogse nucleaire capaciteiten van Groot-Brittannië en de strategische partnerschappen die zouden volgen.
Het belang van Tube Alloys reikt verder dan zijn directe bijdragen aan nucleaire wapentechnologie; het was een cruciale katalysator voor internationale samenwerking, wetenschappelijke innovatie en geopolitieke strategieën in een wereld die steeds meer werd gevormd door de dreiging van nucleaire oorlog. Het project markeerde het begin van een nieuw tijdperk in zowel wetenschap als internationale betrekkingen, en de lessen die eruit werden getrokken blijven vandaag de dag relevant in discussies over proliferatie en nucleaire veiligheid.
Bronnen en meer informatie
- Gowing, Margaret. “Independence and Deterrence: Britain and Atomic Energy, 1945-1952.” Macmillan, 1974.
- Arnold, Lorna. “Britain and the H-Bomb.” Palgrave Macmillan, 2001.
- Rhodes, Richard. “The Making of the Atomic Bomb.” Simon & Schuster, 1986.
- Farmelo, Graham. “Churchill’s Bomb: A Hidden History of Science, War, and Politics.” Basic Books, 2013.
- Bronnen Mei1940
- Afbeelding: Jack W. Aeby, July 16, 1945, Civilian worker at Los Alamos laboratory, working under the aegis of the Manhattan Project., Public domain, via Wikimedia Commons
