После того как в 1938 году была практически подтверждена реальность расщепления атомного ядра, германские физики-ядерщики стали исследовать возможности создания «супер-бомбы», стремясь сконцентрировать ее энергию в самом ядре атома.
Среди этих ученых был и Пауль Хартек, заведующий кафедрой физической химии Гамбургского университета, одновременно являвшийся советником «Хеересваффенамт»,
Управления вооружений сухопутных войск. В апреле 1939 года он связался с официальными представителями «Райхскригсминистериум», Имперского военного министерства, чтобы поставить их в известность о возможностях военного применения ядерной цепной реакции. Приблизительно в то же время еще несколько физиков обратились в государственные органы с подобными предложениями, и в апреле 1939 года небольшая группа ученых, известная как первое «Уранферайн» (Урановое общество), приступила к неофициальным исследованиям возможностей использования ядерного оружия в университете Георга-Августа в Геттингене. Эта первая группа просуществовала всего несколько месяцев и была распущена, когда ее члены были призваны в германскую армию, готовившую вторжение в Польшу.
К середине 1939 года на берлинском электротехническом предприятии «Ауэргезелльшафт» скопилось значительное количество урана, считавшегося в те времена не более чем приравненным к отходам побочным продуктом производства радия. Научный руководитель предприятия Николаус Риль узнал о существовании потенциального рынка для его запасов урана, когда прочел в газете статью о возможностях использования урана в качестве источника ядерной энергии. Связавшись с Управлением вооружений сухопутных войск, он заручился поддержкой армии в вопросе организации уранового производства на заводе «Ауэргезелльшафт» в Ораниенбурге. Это предприятие стало снабжать ураном экспериментальную «Уранмашине» (Урановую машину), первый ядерный реактор, оборудованный в Институте физики кайзера Вильгельма, а также «Ферзухсштелле» (Испытательную станцию) Управления вооружений сухопутных войск в Готтове.
Второе «Уранферайн» сформировалось после того, как контроль над германским проектом ядерной энергетики перешел к Управлению вооружений. Новое урановое общество образовалось 1 сентября 1939 года, а уже 15 сентября было созвано первое собрание его членов. Оно было организовано Куртом Дибнером, советником Управления вооружений, и состоялось в Берлине. Среди приглашенных были Вальтер Боте, Зигфрид Флюгге, Ганс Гейгер, Отто Хан, Пауль Хартек, Герхард Хоффманн, Йозеф Маттаух и Георг Штеттер. Вскоре после этого прошла и вторая встреча членов общества, на которой присутствовали Клаус Клузиус, Роберт Депель, Вернер Хайзенберг и Карл Фридрих фон Вайцзеккер. В это же время Управление вооружений
Бомба «Толстяк» (А), сброшенная на Нагасаки, представляла собой устройство для деления плутония, в ядре которого содержалось 6,4 килограмма плутония-239. Бомба «Малыш» (В), поразившая Хиросиму, была основанным на реакции деления ядер оружием с 60 килограммами урана-235. Предполагаемая германская ядерная бомба (С) являлась гибридным устройством, сочетавшим реакции деления и синтеза ядер. Нейтроны, выпущенные во время реакции синтеза между дейтерием и тритием, инициировали реакцию деления окружавшего их плутония или сильно обогащенного урана все активнее прибирало к рукам программу ядерных исследований — после установления контроля над Институтом физики кайзера Вильгельма его директором был назначен Дибнер.
Это единственная известная германская диаграмма ядерного оружия, которая была обнаружена в незавершенном докладе, составленном вскоре после окончания войны. Хотя диаграмма дает лишь очень общее представление о ядерном оружии и изображенное на ней устройство трудно назвать детализированной схемой ядерной бомбы, в докладе дается точное значение критической массы, необходимой для плутониевой бомбы, которое практически наверняка позаимствовано из исследований, проводившихся Германией в военное время. Этот же доклад однозначно указывает и на то, что германские ученые активно изучали теоретические возможности создания водородных бомб.
Когда стало очевидным, что программа ядерных исследований не сможет сделать весомый вклад в быстрое и победоносное завершение войны, а именно в январе 1942 года, контроль над Институтом физики кайзера Вильгельма вернулся к его зонтичной организации — «Кайзер-Вильгельм Гезельшафт» (Обществу кайзера Вильгельма). В июле 1942 года контроль над программой перешел от Управления вооружений сухопутных войск к «Райхсфоршунгсрат» (Имперскому исследовательскому совету).