1938年12月，德国科学家哈恩和斯特拉斯曼花了6年时间，发现了铀裂变现象，并且掌握了分裂原子核的基本方法。1939年4月，哈塔克向陆军工兵署写信，指出：“首先用上它的国家将取得对别国的压倒优势”。德国于当月30日召开了由6位原子科学家参加的“铀设备”会议，并在柏林成立了一个“德国铀协会”。
1940年初，由物理学家魏茨泽克、海森堡、布雷格和施罗德等制定了德国核研究计划，代号为“U工程”。执行这一计划的领导机构是“帝国研究委员会”。他们很快便设计并建造出了第一座用于试验的核反应堆。当时德国已占领了捷克斯洛伐克，并获得了普日布拉姆和雅希莫夫沥青铀矿；德国地质学家在本国东部地区也发现了铀矿；同时德国还在挪威南部建造了一座世界上最大的重水生产工厂，从而使核武器研制的基本原料问题得到了解决。
1942年，海森堡和德佩尔运用一个球形装置使反应堆得到成功，打开了制造原子弹的大门。当时布雷格认定最理想的中子减速剂的普拉尼亚工厂生产出的炭片一直含有二硫化铁、钙和硫等杂质，使布雷格的研究所试验遭到了失败。他经过无数次的试验找到了“重水”当减速剂，但制造原子弹的日期即被大大推迟了。
在此期间，英国和美国已经确认德国正在试验和制造这种威力巨大得令人无法想象的核武器，因此同盟国不断派出飞机对德国的试验基地进行轰炸，主要目标之一就是德国的核试验场所，又不惜代价地破坏了德国生产“重水”的工厂，使得德国人不得不把设在挪威这个工厂的设备和1100多千克重水运往德国本土。
英国1944年2月20日派出一个特别行动小组，将运载设备和重水的“海德”号轮船炸沉于波罗的海，延缓了德国研制生产原子弹的进程。直到第二次世界大战结束时，德国人也没能制造出一颗原子弹。
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