Strahlende Spuren

Der rostige, verbeulte Panzerschrank sieht aus, als hätte er schon mehrere Jahrzehnte im Erdreich gelegen. Ein Trupp von Arbeitern, die auf dem Hanford-Gelände im Südosten des US-Staates Washington nach radioaktiv verstrahltem Müll fahnden, sind auf ihn gestoßen. Vorsichtig öffnen die Männer den mit Beton ausgekleideten Tresor. Im Inneren liegt eine fleckige, blind gewordene Glasflasche. Die Messgeräte fangen an zu piepen. Unsicher geworden verständigen die Männer den Nuklearforensiker Jonathan Schwantes, der in der Nähe, am Pacific Northwest National Laboratory arbeitet. Schnell wird klar: Im Inneren der Flasche befindet sich ein halbes Gramm Plutonium, so rein, dass es sich für den Bau einer Atombombe eignen würde. Doch wie alt es ist, woher es stammt und wie es in den Tresor kam, bleibt zunächst ein Rätsel.Das ist jetzt fünf Jahre her. Nach viel Kleinarbeit ist es Schwantes inzwischen gelungen, die Herkunft des Plutoniums zu klären. Es handele sich um ein Relikt aus den Anfangstagen des Atomzeitalters, berichtete der Physiker vor Kurzem in der Fachzeitschrift Analytical Chemistry.Kostbar und gefährlichDie Probe in der Flasche gehörte zur ersten Charge, die im Dezember 1944 auf dem Hanford-Gelände angereichert und damit waffenfähig gemacht wurde. Ihren Herstellern war sie kostbar genug, um sie im Tresor aufzubewahren - statt sie für den Bau von Atomwaffen zu verwenden.Das Hanford-Gelände am Columbia River ist die größte Giftmülldeponie der USA. Im Jahr 1943, als die Vereinigen Staaten mit der Entwicklung der Atombombe begannen, errichtete die Armee auf dem 1 700 Quadratkilometer großen Terrain die wichtigste Plutoniumfabrik des Landes. Mehrere Reaktoren erbrüteten dort aus natürlich vorkommendem Uran-238 waffenfähiges Plutonium-239 - bis zum Ende des Kalten Krieges insgesamt mehr als fünfzig Tonnen.Noch bis weit in die Achtzigerjahre hinein nutzten US-Kernforscher das Gelände, um dort vom kontaminierten Laborfläschchen bis hin zum verstrahlten Lastwagen jeglichen Atommüll, der bei der Arbeit entstand, zu verscharren. 1987 wurde die Deponie geschlossen, seitdem dauern die Aufräumarbeiten an.Derart geschichtsträchtiges Plutonium war selbst für Jonathan Schwantes etwas Besonderes. Normalerweise wird der Physiker gerufen, wenn geschmuggeltes Uran oder andere illegal transportierte, radioaktive Substanzen gefunden werden. Dann ist es Schwantes Aufgabe, die Herkunft der Stoffe zu bestimmen und herauszufinden, ob sich dort, wo die Stoffe früher gelagert wurden, vielleicht noch ein größeres Depot befindet.Solche Einsätze sind zum Glück eher selten. Zwischen 1992 und 2008 verzeichnete die Internationale Atomenergiebehörde (IAEA) 18 Fälle von illegalem Handel mit Plutonium oder angereichertem Uran. Zuletzt nahmen georgische Sicherheitskräfte 2006 in der Hauptstadt Tiflis einen Russen fest, der versuchte, 80 Gramm Waffenuran zu verkaufen. "In solchen Fällen bleiben die Details der Untersuchung geheim", sagt die Physikerin Maria Wallenius vom Institut für Transurane in Karlsruhe, einem Forschungszentrum der EU-Kommission. Schließlich wollten die Ermittlungsbehörden den Atomschmuggel eindämmen und die Sicherheitslecks schnell schließen.Als Jonathan Schwantes vor fünf Jahren die Glasflasche mit dem Plutonium überreicht wurde, musste er bei Null anfangen. Zunächst bestimmte er das Alter des Flascheninhalts anhand der Halbwertszeit. 24 000 Jahre braucht Plutonium, bis die Hälfte der Atomkerne zu Uran zerfallen ist. Aus dem Verhältnis von Mutter- und Tochter-Isotopen errechnete Schwantes, dass das Plutonium in der Glasflasche zwischen 1941 und 1950 hergestellt worden ist - nicht mehr als ein Anhaltspunkt für die weiteren Recherchen.Verräterische SpurenÜber die genaue Herkunft der Probe gaben chemische Verunreinigungen Auskunft. Bei der Herstellung von Plutonium-239 entstehen als Nebenprodukte auch immer gewisse Mengen an Plutonium-238 und -240. Der exakte Wert hängt vom Produktionsverfahren ab. Über diesen Umweg können Nuklearforensiker den Reaktortyp bestimmen. Zudem finden sich in Plutoniumproben immer auch radioaktive Spurenelemente wie Blei, Strontium oder Neodym, deren Verteilung ebenfalls Hinweise auf den Herkunftsort und das Produktionsverfahren liefert. "Die Kunst ist, die Verunreinigungen zu finden, die tatsächlich etwas über die Herkunft aussagen" sagt der Physiker Klaus Mayer vom Institut für Transurane.Die Analyse des Plutoniums in der Glasflasche zeigte überraschenderweise, dass es nicht aus den Reaktoren auf dem Hanford-Gelände stammen konnte. Als Herkunftsort kam nur ein Versuchsreaktor in Oak Ridge im US-Bundesstaat Tennessee infrage.Antworten im ArchivSchwantes begann, in historischen Archiven nach einer Erklärung zu suchen. Er wurde nicht enttäuscht. Der Physiker fand Hinweise darauf, dass sich der Bau der Hanford-Reaktoren, in denen Uran-238 durch Neutronenbeschuss in Atomwaffen geeignetes Plutonium-239 umgewandelt wurde, gegenüber dem ursprünglichen Zeitplan um einige Wochen verzögert hatte. Die gigantische T-Plant, die Aufbereitungsanlage, die das Plutonium vom Uran chemisch trennte, war indes pünktlich fertig geworden.Weil man es in der Führung der Streitkräfte nicht abwarten konnte, die T-Plant zu testen, wurden 96 Brennstäbe aus Oak Ridge nach Hanford verschifft. Zusammengenommen enthielten sie 113 Kilogramm Uran und 400 Milligramm Plutonium. Der erste Testlauf war am 9. Dezember 1944. Drei Tage später waren auch die Hanford-Reaktoren fertig; von da an nutzte man hausgemachtes Plutonium. Am 16. Juni 1945 testete die US-Armee in New Mexico ihre erste Atombombe. Dreieinhalb Wochen später zerstörte Hanford-Plutonium in der Bombe "Fat Man" die japanische Stadt Nagasaki.Die historische Probe könnte am Ende doch noch einem guten Zweck dienen. So plant Schwantes die Einrichtung einer internationalen Datenbank für Kernsprengstoffe. Dort könnten beschlagnahmte Schmuggelproben mit einer Sammlung von Referenzproben verglichen werden - ähnlich wie ein Kommissar Fingerabdrücke vom Tatort mit den gespeicherten Fingerabdrücken bekannter Verbrecher vergleicht. Die Hanford-Probe wäre Schwantes zufolge sowohl aufgrund ihres außergewöhnlichen Reinheitsgrades von 99,96 Prozent als auch wegen ihres Alters eine wertvolle Ergänzung für das Archiv.Analytical Chemistry, Bd. 81, S. 1297------------------------------Foto: Die blind gewordene Glasflasche war jahrzehntelang im Erdreich vergraben. In ihrem Inneren fanden Arbeiter ein halbes Gramm Plutonium, das rein genug ist, um daraus eine Atombombe herzustellen.