Werner Heisenberg (1955) - Plans for a German reactor (German presentation)

Ladies and Gentlemen, It is customary at these meetings here in Lindau to deliver scientific presentations, and for these presentations to be of high international standard. Unfortunately, on both these counts, I have to disappoint you. Because that which I have to report is firstly not purely scientific, nor is it actually international. It is not purely scientific, because it concerns the interaction between science and technology: about the plans being discussed in Germany in the field of nuclear physics. And it is not international, since it concerns a specifically German problem, for we in Germany are in the uncomfortable position resulting from the consequences of war of lagging far behind in a modern field of technology, that is to say nuclear technology, in which we must now gradually make up the ground we have lost. I have just two grounds on which to excuse myself for speaking here on such a subject: One is that there are foreign chemists here at this gathering who know far more about atomic piles and reactors than we do in Germany, and to whom we may present our plans for criticism, so to speak. And the other is that much interest has been shown here in southern Germany in the matter of nuclear reactors, and the town of Lindau is happily more or less exactly equidistant from Munich and Karlsruhe. This interest in nuclear reactors derives nowadays not primarily from science, but mainly from economic necessity. This is far different from the time twelve years ago, when building reactors was a scientific problem. However, all the scientific questions in this context have meanwhile been resolved. The development in nuclear technology abroad in recent years has shown for example that it is possible to build power stations that use nuclear energy. It is probable that these power stations will be competitive with previous conventional ones; though we will only know for certain when these power stations are operational. And such power stations can and probably will lead to vast industrial development in areas of the earth that technology has yet to reach. Because these new power stations are superior to the existing ones in one decisive respect: Their location is not dependent on the existence of coal reserves or waterpower or other such energy sources, but can be erected anywhere on earth. This is due to the fact that one tonne of uranium has the same energy content as 2.5 million tonnes of coal. So the cost of transporting fuel is no longer an issue. And as I have already said: Our country is more than ten years behind in this new field of technology, and even smaller countries that are otherwise industrially weak – such as Norway, Sweden or Holland, let us say If German industry is now to catch up on such a lead and enter as a latecomer into this field of technology, it must first be clear which goals it is to pursue. There are two quite different goals that are conceivable: One may consider firstly the need for nuclear energy in Germany. For example with the intention of using nuclear energy to close the gaps that will soon appear in the energy supplies or with the other intention of artificially producing radioactive materials in nuclear reactors in Germany. I would at this point remind you that procuring the energy needed by industry is already a difficult problem. The coal reserves are limited, as is hydraulic power. And it is difficult to meet the constantly increasing demand for energy. Producing radioactive materials is an important area of industrial chemistry, and since the chemical industry in Germany has always been relatively strong, it naturally has a great interest in participating in this field of international technology. If one were only to consider such goals as I have outlined so far, it would initially be sufficient to order reactors or even complete power stations from abroad and have these erected in Germany by foreign firms. We would quickly learn here how to operate them. Secondly, one may, however, take the view that German industry should play a part in this great industrial development, as well in other parts of the world, that it should even involve itself in the construction of reactors and power stations and engage in peaceful competition with other countries’ industries. If one chooses this second path, then it is of little help to purchase reactors from abroad. One must instead learn to build such reactors, and later power stations too. If we proceed on this second basis – and that must be the starting point for the following considerations in which technology and science are combined, in order to study and practise the reactor development methods. The plans for such an experimental station have in recent years been discussed in detail by a group assembled by the Federal Ministry of Economics, and the precise study of such facilities abroad has led us to the following scenario: In terms of facilities abroad, by the way, we are thinking here for example of the English station in Harwell or the American stations, such as the Argonne Laboratory in Chicago or Buchanan in New York. Such a station is equipped initially with one and later perhaps with several reactors, which are the actual subjects of experimentation. The reactors in turn attract scientific and technical institutions. Firstly perhaps an institute for neutron physics, which addresses the nuclear physics problems in the construction of reactors. Then a chemical institute which processes the substances irradiated in the reactor, treats them for reuse in further experiments and studies the effect of radiation on a wide range of materials, particularly the structural materials and fuels used in the reactors. Of course these are not the only problems that arise in connection with the building of reactors. For example questions with regard to the transfer of heat and the transmission of heat conductors for use in machines, etc. need to be solved. And of course one may think of other areas that are also of concern to science. One may for example think to add an institute dedicated to the separation of isotopes or medical research. In an institute for medical research might for example study the use of highly radioactive compounds in diagnosis or treatment. Such a station must also be in intimate contact with the industries interested in such problems. As I said before, it is no longer really a scientific problem, the problems now are technical. So it is expedient for the various companies with an interest in such problems to second working parties to the reactors. I call to mind the large reactor in Buchanan, near New York, from which at a series of points there emerge neutron beams that are, so to speak, rented to industrial firms who use them to conduct neutron radiation experiments. These companies deploy their own scientists and engineers to help solve the problems arising in the construction of reactors, and at the same time seek the help of the station scientists in resolving problems of their own. In other words: The station must be a platform for the exchange of experiences between science and technology. The station staff tasked with carrying out the work must therefore be a mix of scientists and technologists, and while the technologists must constitute the substantial majority, the scientists must hold positions of great responsibility. The management of the station, which as I have said will far exceed the magnitude of a scientific institute, should not, as in the case of a scientific institute, be solely in the hands of scientists, but should instead be entrusted to a board of directors comprising a technologist, a scientist and an administrator. And the leading role might well be played by industry or administration. Now, how do we overcome these challenges in practice? Given that in recent years much time has been lost with no decisions taken on how to prepare for the peaceful use of nuclear technology, the experimental station must now be set up as rapidly as possible, and it will as a result be limited to that which is absolutely necessary. On this premise, a committee comprised of representatives drawn from industry and science has calculated the costs for the most necessary parts of the station as follows: The first reactor which will probably use ordinary uranium and graphite as moderator, complete with all its equipment, is estimated at around 17 million Marks. Then there is an institute for reactor and neutron physics, with its equipment … The institute will cost around 1.8 million, the equipment 2.2 million. A chemical institute that is somewhat smaller, administration buildings, workshops, etc. And if the station is to be combined with one of the existing research institutes that have experience in reactor design dating from earlier times, there will in addition be the cost of relocating the institute. Looking more closely at the costs, which I will again address in a moment, it is the substantial expense for the initial reactor that stands out in particular. The question arises as to whether it might not be possible to start with a smaller reactor. For example, smaller laboratory reactors can be supplied by American firms at a price of 1.2 to 2 million Marks. Bear in mind, however, that building small reactors is only possible provided one has access to uranium enriched in the rare isotope 235. Or if one is in possession of large quantities of heavy water. Neither of these conditions is met in the Federal Republic. It would take years to produce heavy water, for which a factory would first have to be built. The costs of the heavy water as well would be very high, so that overall one would not be saving very much. It will not however be possible to obtain enriched uranium for a long time in Germany, as it would be far too costly to set up a factory. That is something that could only be undertaken in cooperation with other European nations. So the alternative would be to buy these substances abroad. But then there would first have to be negotiations at government level to clarify whether and under which further conditions heavy water or enriched uranium could be purchased abroad. So one must, for better or worse, begin with a reactor that uses ordinary uranium. There is a certain amount of this in Germany, and it may well be possible to purchase more from abroad with ease. And graphite must be used as a moderator – or heavy water, if production starts quickly enough. Thus the price I referred to for such a reactor, the minimum price, is largely independent of the reactor’s energy output. On this point, there has from time to time been some confusion in press, too. Because the quantity of uranium, which is what determines the price, is itself determined by the so-called critical mass of the reactor, whereas the output is almost exclusively dependent on the cooling system that is used, which has only a negligible effect on the price. It is therefore not correct to think that a reactor that produces only around 1000 kW would be ten times smaller and cheaper than one with an output of 10,000 kW, since both require the same minimum quantity of uranium. It would be pointless here throttling back the easily achievable output of several thousand kW to a mere fraction, when the effect would be to save no more than a few percent of the costs. It will not be possible to reduce the costs significantly below the figures I have quoted if the intention is to build a station that effectively fulfils its purpose. And the financing is in any case likely to come partly from industry and partly from the public purse. Perhaps I might take this opportunity to say a few words about the worth of the small reactors offered by American companies. As laboratory installations for university institutes and technical institutions, technical institutes, these instruments are doubtless of considerable value, since they can be used to conduct experiments with strong neutron beams, as well as to train students and staff in dealing with radioactive radiation. From the perspective of basic research, however, they are not particularly interesting, given that the focus of basic atomic research has long since shifted away from nucleonics and towards the physics of elementary particles. And as far as the technical problems are concerned, the small reactors can be used to investigate materials, but it is scarcely possible by working with them to learn how to develop larger reactors. This reactor station that I have briefly described, or shall we say, this experimental station to study reactor design, is intended to enable German industry to gain access to the peaceful nuclear technology developed in the rest of the world. Once the initial difficulties are overcome and German industry has caught up with other countries’ industries in this field, it will be possible to erect technically advanced reactors in the places where they are needed. That of course applies in every country. But let there be no illusions; the erection of these self-developed reactors will not be possible until we have learned about reactor construction, and this is bound to take some time. It would be nonsense now to dream of building reactors we have developed ourselves. Recently, there has been much talk about where the station should be located, and some concerns have from time to time been expressed, which I would at this point like to briefly discuss. It should first of all be said: Erecting such a station in the proximity of a major city does not pose any risk to the city’s population or to its economy. By risk, I mean the possibility of air or ground water being contaminated by radioactive substances. In terms of liquid and solid wastes, this concern is entirely groundless, because naturally no one would even think of discharging wastewater into the soil or into rivers. Rather, the waste products, based on the experience gathered abroad, will be carefully stored, treated once their radioactivity has declined, and ultimately encased and buried at sea, far away from the coastline. So the elimination of radioactive waste products does not pose any real problem. It is more difficult to avoid radioactive contamination of the air. But it can and must be ensured, by taking measures that have been tried and tested at many larger reactors abroad, that even in the area of the station itself, airborne radioactivity always remains so low that it does not pose the slightest hazard to the people who work there. So let us remember in this context that the natural air itself contains a certain proportion of radioactive substances. As the nearest urban settlement will be ten to twenty kilometres away from the station, there is no question of it being at risk. On a general note, I would like at this point to emphasise that these questions of radioactive contamination have been so thoroughly and comprehensively addressed abroad over the past ten years that we can have no qualms about accepting and adopting all of the material results here in Germany. As you can easily imagine, in countries abroad where there are reactors that are 100 or 1000 times larger than those planned in Germany, these problems are of far greater moment and therefore very careful investigations have already been carried out abroad, the results of which we are now studying and must accept. A solution to the question of location in Germany is made all the more difficult by the fact that two excellent sites have been offered on which no agreement has so far been reached, namely Munich and Karlsruhe. It was without doubt a grave error that no attempt was made two years ago to decide upon the location. Because it would probably have been easier then than it is now. In this connection, it has even recently been proposed that the reactor station should be split into two parts, in order to satisfy both requests. With one station perhaps undertaking the scientific part of the work, while the other undertakes the technical part. However, this proposal would entirely destroy the meaning of the station, since this is precisely the place where science and technology must work together and cross-fertilise one another. If a separation of any kind is still to be considered for whatever other reasons, it seems to me that this could only be a separation into specialist fields. If we once again take stations abroad as our models, we can see that there are stations which engage in reactor development, but which do not themselves undertake the “hot chemistry”, processing the uranium rods. To cite one example, there is no hot chemistry undertaken in Buchanan, but instead the uranium rods are sent elsewhere for processing. So if need be, the uranium rods could be treated and thus the plutonium recovered, and at a later date possibly even the uranium 235 enriched with natural uranium at a location other than the station devoted to reactor construction. Such a division of labour could also be expedient from another perspective: At the reactor design station, the intention is that industry should work together in cooperation science in order to gain the experience needed to enter into peaceful competition with the rest of the world in the field of nuclear technology. To this end, it is a primary and indispensible precondition that no work is carried out at the station which could bear even the remotest comparison with weapons technology. Because only when this condition is complied with fully and without exception, will it be possible to avoid foreign mistrust and keep the station free from associations that do not accord with the nature of this work. And the production of plutonium and the enrichment of uranium 235 are also integral to peaceful nuclear technology, given that for the purpose of building power stations, in many cases it will be easily combustible fuels that are used, in other words, uranium 235 and plutonium. But here the processes by which these materials are produced also bear a relationship with certain aspects of weapons technology, and this cannot be denied. Such problems, if they are even to be addressed in Germany, which remains to be discussed, are best tackled in cooperation with other European nations, in order to obviate any mistrust in the first place. So it would seem reasonable, if indeed any separation is to be made along these lines, to select a location for this element of nuclear technology that is well placed for cooperation on Germany’s western border, in other words near Karlsruhe, while the experimental reactor construction station is established in Munich. This would thus constitute a form of separation by special fields, for which there might perhaps be an objective argument. It must, however, at this point be emphasized that, leaving aside the political arguments, from an objective point of view it would be better initially to concentrate the whole of the work in one place, in order to avoid unnecessary fragmentation of effort. It must be said time and again: Our capabilities in this field are for the time being very weak. And let me expressly say so, that applies quite irrespective of whichever location is ultimately chosen. This question will be settled in the very near future, we hope. The most important thing for German industry at this time is that a decision is taken as rapidly as possible, for we are now, so to speak, in a race against time, against the great amount to time that has been lost in the past, so let us hope that this question is decided with alacrity, and that, for the avoidance of mistrust, the public is kept promptly informed both of the decision and of the reasons for it. For only then can the work really begin. With that, I would like to bring this brief report to a close. I have kept it somewhat shorter than I had intended, but we have other presentations to discuss, and so this brief summary must suffice.

Verehrte Anwesende, es ist hier in diesem Kreise in Lindau üblich, dass wissenschaftliche Vorträge gehalten werden, und diese Vorträge sollen auf hohem internationalen Niveau stehen. Leider muss ich Sie in diesen beiden Punkten enttäuschen. Denn das, worüber ich zu berichten habe, ist erstens nicht rein wissenschaftlich und dann eigentlich auch nicht international. Es ist deswegen nicht rein wissenschaftlich, weil es sich um das Zusammenwirken von Wissenschaft und Technik handelt: um die Pläne, die auf dem Gebiet der Atomphysik an dieser Stelle, in Deutschland besprochen worden sind. Und es ist nicht international, weil es sich eben um ein speziell deutsches Problem handelt, denn wir sind in Deutschland in der unangenehmen Lage, dass wir auf einem modernen Gebiet der Technik, eben in der Atomtechnik, weit zurückgeblieben sind durch die Kriegsfolgen, und dass wir jetzt versuchen müssen, das Versäumte allmählich wieder einzuholen. Ich habe eigentlich nur zwei Entschuldigungsgründe, hier über ein solches Thema zu sprechen: Der eine ist, dass hier in diesem Kreise ausländische Chemiker sind, die sehr viel mehr von Atommeilern und Reaktoren verstehen als wir in Deutschland, und denen wir unsere Pläne sozusagen zur Kritik vortragen können; und der andere ist, dass hier im süddeutschen Raum ja viel Interesse für die Frage der Atommeiler gezeigt worden ist und glücklicherweise liegt die Stadt Lindau ziemlich genau gleich weit von München und Karlsruhe entfernt. Das Interesse für Kernreaktoren entspringt heute nicht primär aus der Wissenschaft, sondern primär aus einer wirtschaftlichen Notwendigkeit. Das ist anders als in der Zeit vor zwölf Jahren, wo es noch ein wissenschaftliches Problem war, Reaktoren zu bauen. Aber alle wissenschaftlichen Fragen in dem Zusammenhang sind inzwischen längst gelöst. Die Entwicklung der Atomtechnik im Ausland in den letzten Jahren hat gezeigt, dass man zum Beispiel Kraftwerke auf der Basis der Atomenergie bauen kann. Es ist wahrscheinlich, dass diese Kraftwerke mit den bisher üblichen konkurrenzfähig sind; ganz sicher wird man es erst wissen, wenn diese Kraftwerke in Betrieb sind. Und solche Kraftwerke können und werden wahrscheinlich zu einer großen industriellen Entwicklung in bisher technisch unerschlossenen Gebieten der Erde führen. Denn die neuen Kraftwerke sind den bisherigen in einem entscheidenden Punkt überlegen: Ihr Standort ist nicht an Kohlevorkommen oder Wasserkraft oder andere derartige Energiequellen gebunden, sondern sie können an jeder beliebigen Stelle der Erde aufgestellt werden. Das liegt daran, dass eine Tonne Uran den Energieinhalt von 2,5 Millionen Tonnen Kohle besitzt. Daher spielen Transportkosten für den Brennstoff also überhaupt keine Rolle mehr. Und wie ich schon sagte: Unser Land ist auf diesem neuen Gebiet der Technik um mehr als zehn Jahre hinter dem Ausland zurück, und selbst kleinere, sonst industriell eher schwächere Länder, wie, sagen wir, Norwegen, Schweden oder Holland, sind Deutschland hier überlegen. Wenn nun die deutsche Industrie einen solchen Vorsprung aufholen und als Nachzügler in dieses Gebiet der Technik eintreten will, so muss es sich zuerst über die Ziele klar werden, die es dabei verfolgen will. Dabei kann man an zwei recht verschiedenartige Ziele denken: Man kann nämlich erstens den Bedarf an Atomenergie in Deutschland im Auge haben. Etwa mit der Absicht, bald auftretende Energielücken durch Atomenergie zu schließen oder mit der anderen Absicht, künstlich radioaktive Stoffe in Kernreaktoren in Deutschland zu produzieren. Ich will hier daran erinnern, dass die Beschaffung der für die Industrie notwendigen Energie schon jetzt ein schwieriges Problem ist. Die Kohlevorkommen sind begrenzt, die Wasserkräfte auch. Und es ist schwer, den ständig steigenden Energiebedarf zu decken. Die Erzeugung radioaktiver Stoffe ist ein wichtiges Gebiet der chemischen Industrie, und da die chemische Industrie in Deutschland immer relativ stark war, hat sie naturgemäß auch ein großes Interesse daran, in diesem Gebiet der internationalen Technik teilzunehmen. Wenn man nur solche Ziele vor Augen hat, wie ich sie bisher genannt habe, so würde es fürs Erste genügen, Reaktoren oder sogar Kraftwerke im Ausland zu bestellen und von ausländischen Firmen bei uns aufbauen zu lassen. Den Betrieb würde man hier wohl schnell erlernen. Man kann aber zweitens die Ansicht vertreten, die deutsche Industrie solle sich an der großen industriellen Entwicklung, auch in den anderen Gebieten der Erde, beteiligen, selbst also am Reaktorbau und am Kraftwerkbau teilnehmen und mit der Wirtschaft der übrigen Länder hier im friedlichen Wettbewerb stehen. Wenn man diesen zweiten Weg wählt, so hilft es wenig, Reaktoren im Ausland zu kaufen. Man muss vielmehr lernen, selbst solche Reaktoren und später Kraftwerke zu bauen. Geht man von dieser zweiten Vorstellung aus – und das soll der Ausgangspunkt für die folgenden Überlegungen sein –, so muss der erste Schritt auf dem vorgezeichneten Weg die Errichtung einer Versuchstation sein, in der Technik und Wissenschaft zusammenwirken, um die Methoden der Reaktorentwicklung zu studieren und einzuüben. Nun sind die Pläne zu einer derartigen Versuchstation in den vergangenen Jahren in einem, vom Bundeswirtschaftsministerium zusammengerufenen, Kreise ausführlich durchgesprochen worden und das genaue Studium entsprechender Einrichtungen im Ausland hat etwa zu folgendem Bild geführt: Also bei den Einrichtungen im Ausland denken wir etwa an die englische Station in Harwell oder an die amerikanische Stationen, etwa das Argonne-Laboratorium bei Chicago oder Buchanan bei New York. Eine solche Station enthält zunächst einen oder später vielleicht mehrere Reaktoren, die das eigentliche Versuchsobjekt der Station darstellen. Den Reaktoren gliedern sich wissenschaftliche und technische Institutionen an. Zunächst etwa ein Institut für Neutronenphysik, die die kernphysikalischen Probleme des Reaktorbaus behandeln. Dann ein chemisches Institut, das die im Reaktor bestrahlten Substanzen aufarbeitet, sie für die Weiterverwendung in anderen Versuchen vorbereitet und die Wirkung der Bestrahlung auf die verschiedensten Stoffe, insbesondere auf die Strukturmaterialien und Brennstoffe der Reaktoren, studiert. Natürlich sind das nicht die einzigen Probleme, die hier im Zusammenhang mit dem Reaktorbau auftreten. Etwa Fragen der Wärmeübertragung, Übertragung der Wärmeleiter zum Gebrauch in Maschinen usw. werden gelöst werden müssen. Und man kann auch wieder an andere Gebiete, die der Wissenschaft näherliegen, denken. Also man kann etwa an die Angliederung eines Instituts für Isotopentrennung oder für medizinische Forschung denken. In dem Institut für medizinische Forschung kann man etwa die Benützung von starken radioaktiven Präparaten in der Diagnose oder Therapie studieren. Eine solche Station muss in engstem Kontakt stehen mit der an solchen Problemen interessierten Industrie. Ich sagte ja schon vorher, dass es sich eigentlich nicht mehr um ein wissenschaftliches Problem, sondern eben um technische Probleme handelt. Daher wird es zweckmäßig sein, dass die verschiedenen, an solchen Problemen interessierten Firmen Arbeitsgruppen an die Reaktoren entsenden. Ich erinnere mich an den großen Reaktor in Buchanan, in der Nähe von New York, an dem an einer Reihe von Stellen Neutronenstrahlen aus dem Reaktor herauskommen, die sozusagen an die Industrie vermietet werden, die dann mit diesen Neutronenstrahlen Experimente anstellen. Die Firmen können an der Lösung der beim Reaktorbau auftretenden Probleme durch ihre eigenen Wissenschaftler und Ingenieure mitwirken und sie können umgekehrt ihre Fragen an die Wissenschaftler der Station herantragen, um sie gemeinsam mit ihnen zu lösen. Mit anderen Worten: Die Station muss ein Umschlagplatz für Erfahrungen zwischen Wissenschaft und Technik sein. Das für die Durchführung der Arbeiten verantwortliche Personal der Station setzt sich daher auch aus Wissenschaftlern und Technikern zusammen, wobei die Techniker erheblich in der Überzahl sein werden, die Wissenschaftler aber Stellen hoher Verantwortung einnehmen müssen. Die Leitung der Station, die ja, wie ich schon sagte, die Größe eines wissenschaftlichen Instituts bei Weitem überschreiten wird, sollte nicht wie in einem wissenschaftlichen Institut nur in der Hand von Wissenschaftlern liegen, sondern eher bei einem Direktorium, das sich etwa aus einem Techniker, einem Wissenschaftler und einem Verwaltungsmann zusammensetzt. Und die Federführung könnte durchaus bei der Wirtschaft oder der Verwaltung liegen. Nun, wie sieht es mit der praktischen Bewältigung aus? Da in den letzten Jahren schon viel Zeit verloren worden ist, ohne dass Entscheidungen zur Vorbereitung der friedlichen Atomtechnik getroffen worden wären, so wird man jetzt die Versuchsstation so rasch wie irgend möglich einrichten sollen, und sich daher zunächst auf das unbedingt Notwendige beschränken. Unter dieser Voraussetzung sind von einer, aus Vertretern der Wirtschaft und der Wissenschaft zusammengesetzten, Kommission die folgenden Zahlen für die Kosten der notwendigsten Teile der Station errechnet worden: Der erste Reaktor, der wahrscheinlich aus gewöhnlichem Uran und Graphit als Moderator bestehen soll, wird mit der ganzen Ausrüstung auf etwa 17 Millionen Mark geschätzt. Dazu kommt ein Institut für Reaktor- und Neutronenphysik, das mit seiner Einrichtung ... Das Institut kostet etwa 1,8 Millionen, die Einrichtung 2,2 Millionen. Ein chemisches Institut, das etwas kleiner ist, Verwaltungsgebäude, Werkstätten usw. Wenn man die Station noch mit einem der bisherigen Forschungsinstitute verbindet, das über Erfahrungen in der Reaktorkonstruktion aus früheren Zeiten verfügt, so kommen noch die Kosten für die Verlagerung dieses Instituts hinzu. Bei den Kosten, auf die ich gleich noch einen Moment eingehen werde, fällt insbesondere der hohe Aufwand für den ersten Reaktor auf. Hier liegt die Frage nahe, ob es nicht möglich wäre, mit einem kleineren Reaktor zu beginnen. Zum Beispiel werden von amerikanischen Firmen kleinere Laboratoriumsreaktoren zum Preis von 1,2 bis 2 Millionen Mark geliefert. Hier ist aber zu bedenken, dass der Bau kleiner Reaktoren nur möglich ist, wenn man über Uran verfügt, in dem das seltene Isotop 235 angereichert ist. Oder wenn man größere Mengen schweren Wassers besitzt. Diese beiden Voraussetzungen sind in der Bundesrepublik nicht erfüllt. Zur Produktion von schwerem Wasser würde man, da man dafür ja erst eine Fabrik errichten muss, einige Jahre brauchen. Die Kosten des schweren Wassers wären ebenfalls auch sehr hoch, also man würde im Ganzen wohl nicht viel einsparen können. Angereichertes Uran aber wird man in Deutschland noch für lange Zeit überhaupt nicht gewinnen können, da die Errichtung einer Fabrik dafür noch viel kostspieliger wäre und wohl auch nur in Zusammenarbeit mit anderen europäischen Nationen unternommen werden sollte. Es bliebe also noch der Kauf dieser Substanzen im Ausland. Aber dann müsste erst durch Verhandlungen auf Regierungsebene geklärt werden, ob und unter welchen zusätzlichen Bedingungen schweres Wasser oder angereichertes Uran im Ausland gekauft werden könnte. Man wird also wohl oder übel mit einem Reaktor aus gewöhnlichem Uran beginnen müssen. Davon gibt es eine gewisse Menge in Deutschland und zusätzliche Mengen wird man eventuell leicht im Ausland kaufen können. Und als Moderator muss Graphit oder – wenn die Produktion dafür schnell genug anläuft – dann doch schweres Wasser verwendet werden. Der oben genannte Preis für einen solchen Reaktor, Mindestpreis, ist nun von der energetischen Leistung des Reaktors fast unabhängig. An dieser Stelle ist auch in der Presse gelegentlich manche Verwirrung entstanden. Denn die Preis bestimmende Uranmenge wird durch die sogenannte kritische Größe des Reaktors bestimmt, während die Leistung fast ausschließlich von der Art der verwendeten Kühleinrichtung abhängt, die den Preis nur unwesentlich beeinflusst. Es ist also nicht richtig, zu denken, dass ein Reaktor, der etwa nur 1000 kW liefert, zehnmal kleiner und billiger wäre als ein Reaktor, der 10.000 kW liefert, denn beide brauchen ja dieselbe Mindestmenge von Uran. Es wäre also sinnlos, hier die Leistung auf einen kleinen Bruchteil der leicht erreichbaren Leistung von einigen 1.000 kW zu drosseln, um dann doch nur wenige Prozent der Kosten dabei einzusparen. Man wird also die Kosten nicht wesentlich unter die genannten Zahlen senken können, wenn man eine Station errichten will, die ihren Zweck wirksam erfüllt. Und die Finanzierung dürfte ja wohl zum Teil aus der Wirtschaft, zum Teil aus der öffentlichen Hand erfolgen. Bei dieser Gelegenheit kann ich vielleicht ein paar Worte über den Wert der von amerikanischen Firmen angebotenen Kleinreaktoren sagen. Diese Instrumente haben als Laboratoriumseinrichtungen für Hochschulinstitute oder technische Einrichtungen, technische Institute, zweifellos einen erheblichen Wert, da mit ihnen Versuche mit starken Neutronenstrahlen angestellt und Studenten und Personal im Umgang mit der radioaktiven Strahlung geschult werden können. Vom Standpunkt der Grundlagenforschung aus aber sind sie nicht allzu interessant, da sich das Zentrum der atomphysikalischen Grundlagenforschung ja längst von der Kernphysik weg und auf die Physik der Elementarteilchen zubewegt hat. Und was die technische Problemstellung anbelangt, so kann man also zwar Materialuntersuchungen mit den kleinen Reaktoren anstellen, aber man kann aus der Arbeit mit ihnen die Entwicklung von größeren Reaktoren kaum lernen. Diese so kurz geschilderte Reaktorstation, oder sagen wir, Versuchsstation für Reaktorbau, soll also der deutschen Wirtschaft den Eintritt in die in der übrigen Welt weit entwickelte friedliche Atomtechnik ermöglichen. Wenn die Anfangsschwierigkeiten überwunden sind und die deutsche Wirtschaft auch auf diesem Gebiet den Anschluss an die Wirtschaft der anderen Länder gefunden hat, so werden die technisch entwickelten Reaktoren an den Stellen aufgestellt werden können, an denen sie gebraucht werden. Das ist natürlich in allen Ländern so. Aber man darf sich hier keinen Illusionen hingeben; die Aufstellung dieser selbst entwickelten technischen Reaktoren ist erst möglich, wenn man den Reaktorbau erlernt hat, und dies wird sicher einige Zeit dauern. Es wäre Unsinn, jetzt schon von der Aufstellung von selbst entwickelten Kraftwerken zu träumen. In der letzten Zeit ist oft über den Standort der Station gesprochen worden, und es sind gelegentlich Besorgnisse geäußert worden, auf die ich hier mit ein paar Worten eingehen möchte. Es sei hier zunächst Folgendes festgestellt: Die Errichtung einer derartigen Station in der Nähe einer großen Stadt bedeutet keinerlei Gefährdung für die Bevölkerung oder für die Wirtschaft in der Stadt. Man denkt bei dieser Gefährdung ja an eine mögliche Verseuchung der Luft oder des Grundwassers mit radioaktiven Substanzen. Bei den flüssigen und festen Abfallstoffen ist nun die Sorge völlig unbegründet, denn natürlich denkt niemand daran, sie mit dem Abwasser in die Erde oder in die Flüsse zu leiten. Vielmehr werden die Abfallstoffe nach den im Ausland gesammelten Erfahrungen sorgfältig gespeichert, nach Abschwächung ihrer radioaktiven Strahlung aufgearbeitet und schließlich verpackt und weit von der Küste ins Meer versenkt. Also, an der Stelle ist die Beseitigung der radioaktiven Abfälle kein wirkliches Problem. Schwieriger ist es, die radioaktive Verunreinigung der Luft völlig zu vermeiden. Aber man kann und muss natürlich durch Maßnahmen, die an den viel größeren Reaktoren des Auslands erprobt worden sind, dafür sorgen, dass die Luftradioaktivität schon im Bereich der Station immer so niedrig bleibt, dass es die dort arbeitenden Menschen nicht im geringsten gefährdet. Also es sei in diesem Zusammenhang daran erinnert, dass ja schon die natürliche Luft einen gewissen Gehalt an radioaktiven Stoffen aufweist. Da nun die nächste städtische Siedlung noch einmal zehn bis zwanzig Kilometer von der Station entfernt liegen wird, ist dort natürlich jede Gefährdung ausgeschlossen. Ganz allgemein möchte ich an dieser Stelle noch betonen, dass diese Fragen der radioaktiven Verunreinigung in den letzten zehn Jahren im Ausland so gründlich und umfassend behandelt worden sind, dass wir alle wesentlichen Ergebnisse ohne Bedenken für Deutschland übernehmen können. Sie können sich ja leicht vorstellen, dass im Ausland, wo Reaktoren stehen, die noch 100 oder 1000 Mal größer sind als die, die jetzt in Deutschland geplant sind, dass da diese Probleme noch eine viel größere Rolle spielen und dass daher sehr sorgfältige Untersuchungen im Ausland bereits vorliegen, die wir nur studieren und deren Ergebnisse wir zu übernehmen haben. Die Lösung der Standortfrage wird in Deutschland dadurch erheblich erschwert, dass zwei gute Standorte angeboten worden sind, über die bisher keine Einigung erzielt werden konnte, nämlich München und Karlsruhe. Es war sicher ein schwerer Fehler, dass man nicht schon vor zwei Jahren versucht hat, über die Standortfrage eine Entscheidung herbeizuführen. Denn damals wäre es wahrscheinlich leichter gewesen als jetzt. Es ist in diesem Zusammenhang nun neuerdings sogar der Vorschlag aufgetaucht, die Reaktorstation in zwei Teile zu spalten, um beide Wünsche zu befriedigen. Etwa in der Weise, dass in der einen Station der wissenschaftliche, in der anderen der technische Teil der Arbeit geleistet werden soll. Dieser Vorschlag würde aber den Sinn der Station völlig zerstören, da sie doch gerade die Stelle sein soll, an der Wissenschaft und Technik zusammenarbeiten und sich gegenseitig befruchten sollen. Wenn man also trotzdem aus Gründen anderer Art an irgendeine Teilung denkt, so scheint mir, dass man nur eine nach Sachgebieten in Betracht ziehen könnte. Wenn man hier nun wieder Auslandsstationen als Vorbilder nimmt, so erkennt man, dass es Stationen gibt, in denen zwar Reaktorentwicklung betrieben wird, in denen aber die Aufarbeitung der Uranstäbe, also die sogenannte „heiße Chemie“, nicht selbst vorgenommen wird. Also zum Beispiel in Buchanan, um ein Beispiel zu nennen, wird keine heiße Chemie betrieben, sondern die Uranstäbe werden zur Aufarbeitung an andere Stellen geschickt. Man könnte also allenfalls die Aufarbeitung der Uranstäbe und damit die Gewinnung von Plutonium und eventuell später auch die Anreicherung des Urans 235 mit natürlichem Uran an einer anderen Stelle betreiben, als in der Station für Reaktorbau. Eine solche Einteilung könnte auch von einem anderen Gesichtspunkt aus noch als zweckmäßig erscheinen: In der Station für Reaktorbau soll ja die Industrie in Zusammenarbeit mit der Wissenschaft die Erfahrungen sammeln, die sie befähigen, in den friedlichen Wettbewerb der Atomtechnik in der Welt einzutreten. Dazu ist die erste und unabdingbare Voraussetzung, dass in der Station auf alle Arbeiten verzichtet wird, die auch nur die entfernteste Ähnlichkeit mit Rüstungstechnik haben könnten. Denn nur wenn diese Voraussetzung vollständig und ohne jede Ausnahme erfüllt ist, wird es möglich sein, jedes Misstrauen des Auslandes zu vermeiden und die Station von Bindungen frei zu halten, die dem Wesen dieser Arbeit nicht entsprechen. Und die Erzeugung von Plutonium und die Anreicherung von Uran 235, die gehören zwar auch zur friedlichen Atomtechnik, denn zum Bau von Kraftwerken wird man in vielen Fällen die leicht brennbaren Kernbrennstoffe, also Uran 235 und Plutonium mit verwenden. Aber hier sind die Verfahren zur Erzeugung dieser Stoffe eben doch mit gewissen Teilen der Rüstungstechnik verwandt, das kann nicht geleugnet werden. Solche Probleme wird man also, wenn man sie in Deutschland überhaupt aufgreift, was noch diskutiert werden müsste, am besten in Zusammenarbeit mit anderen europäischen Nationen in Angriff nehmen, um an der Stelle alles Misstrauen von vornherein auszuschalten. Es läge also nahe, wenn man nun schon nach diesen Gesichtspunkten eine Teilung vornehmen will, für diesen Teil der Atomtechnik einen für die Zusammenarbeit günstigen Standort an der deutschen Westgrenze, also etwa bei Karlsruhe zu wählen, während die Versuchsstation für Reaktorbau dann etwa in München stehen könnte. Also das wäre eine Form der Teilung nach Sachgebieten, die sich vielleicht sachlich vertreten ließe. Es muss aber auch an der Stelle betont werden, dass es, abgesehen von den politischen Argumenten, von der Sache her doch wohl besser wäre, jedenfalls zunächst die ganze Arbeit an einer Stelle zu konzentrieren, um die Kräfte nicht unnötig zu zersplittern. Denn das muss immer wieder gesagt werden: Unsere Kräfte auf diesem Gebiet sind einstweilen sehr schwach. Also das gilt ganz unabhängig davon, das möchte ich ausdrücklich sagen, für welchen Standort schließlich optiert werden würde. Diese Frage wird ja wohl in allernächster Zeit entschieden werden, das hoffen wir. Das Wichtigste für die deutsche Wirtschaft ist im Augenblick, dass die Entscheidung so schnell wie möglich gefällt wird, denn wir müssen sozusagen gegen die Zeit, gegen einen großen Zeitverlust in der Vergangenheit kämpfen, also hoffen wir, dass diese Entscheidung so schnell wie möglich gefällt und zur Vermeidung jedes Misstrauens auch die Öffentlichkeit über die Entscheidung und ihre Begründung so schnell wie möglich informiert wird. Denn dann nur kann mit der Arbeit wirklich begonnen werden. Damit möchte ich diesen Kurzbericht schließen; ich habe ihn etwas kürzer gehalten, als ich vorhatte, aber wir wollen ja noch über die anderen Vorträge diskutieren, und da mag also diese kurze Übersicht genügen.

Werner Heisenberg (1955)

Plans for a German reactor (German presentation)

Werner Heisenberg (1955)

Plans for a German reactor (German presentation)

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In 1955, the subject for the Lindau meeting was chemistry and all Nobel Laureates in Chemistry were invited to participate. But generally, all Nobel Laureates of German nationality were welcome, irrespective of their discipline. Over the years, many of the German Nobel Laureates have participated regularly, often without giving lectures. The physicist Werner Heisenberg is one of them, with 15 participations, 8 of which included a lecture. For the 1955 Lindau meeting, Heisenberg had suggested to the organizers that all Nobel Laureates connected with radioactivity in their work should be invited to come. The reason for his suggestion may be hidden in his own un-typical lecture. Usually, Heisenberg lectured in Lindau on frontier topics in microphysics. But his lecture at this chemistry meeting is a plea for Germany to start its own nuclear reactor as a first step towards commercial nuclear power. This was a plea that came a year after the first real electricity producing nuclear reactor started outside Moscow and the Americans launched their submarine Nautilus, which had a nuclear reactor as power source. These two countries had already for many years had nuclear research reactors, and Heisenberg's lecture takes up these examples as first steps toward nuclear power. Why was the theoretical physicist Werner Heisenberg engaged in this rather political question about reactors? The answer is probably connected with the history of nuclear fission, nuclear power and WWII. The collaboration between the physicist Lise Meitner and the two chemists Otto Hahn and Fritz Strassmann resulted in the discovery of the splitting of the uranium atom in the autumn of 1938. The possibility of a nuclear chain reaction had already been thought about and the Hungarian scientist Leo Szilard had actually already taken out a patent on a certain process. During the war, there were projects on both sides attempting to use the newly discovered fission process. We all know that one outcome were the atomic bombs which exploded over Hiroshima and Nagasaki. What is less generally known is that there were projects on both sides that attempted to harness and use nuclear power for peaceful purposes. On the German side, Heisenberg was one of the leading physicists engaged in the so-called Uranium project. After the war he also published some papers on nuclear power. So his lecture in Lindau was based on many years of interest and engagement in these problems. To what extent his Lindau lecture helped Germany make a decision is not clear. What we know, of course, is that eventually nuclear research reactors were constructed and that also quite a number of nuclear power stations were built. When I write this comment a little more than 55 years after the lecture, Germany has just decided to shut down all its nuclear power stations to concentrate on the development of alternative energy production instead. Someone writing a similar comment 50 years from now will probably know if the attempt turned out to be successful or not!

Anders Bárány

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