Atomwaffen
Aufbau und Einsatz von
Kernwaffen
sowie deren Auswirkung
Ein Teil des grausamen Trios der ABC-Waffen, bilden die Kernwaffen (im Hinblick auf ABC-Waffen A wie Atomwaffen), von denen es unzählige auf der Erde und mittlerweile auch im Weltraum gibt. Würde man alle Kernsprengsätze auf einmal zünden, würde die Detonation ausreichen um unsere Erde in eine radioaktive Staubwolke im Universum zu verwandeln.
Die verschiedenen Kernwaffen gibt es in Form von Geschossen, Bomben und Raketen.
Da ist zunächst die ”herkömmliche” Atombombe:
Während in Atomkraftwerken Kettenreaktionen völlig kontrolliert ablaufen, findet bei einer Atombombenexplosion eine unkontrollierte Kettenreaktion statt. Die Atombombe besteht aus Uran oder Plutonium, beide Produkte sind spaltbar, d.h.
wenn ein Atom dieser Stoffe mit Neutronen beschossen wird, spaltet es sich auf, wobei wieder Neutronen frei werden, die ihrerseits nun wieder Atome spalten. So entsteht diese unkontrollierte Kettenreaktion. Diese läuft innerhalb einer Millionstel Sekunde ab. Dadurch werden explosionsartig große Mengen an Wärmeenergie frei (etwa 14 Mio. C oder 23 kWh pro kg U-235). Bei solch einer Explosion werden auch die tödlichen radioaktiven Strahlungen freigesetzt.
In der Atombombe kann es nur dann zur Kettenreaktion kommen, wenn genügend freie Neutronen auf genügend spaltbare Kerne treffen.
Zwei Bedingungen müssen hierfür erfüllt werden:
1. Die Bombe muß reines U-235 enthalten, da sich nur diese Kerne spalten lassen. Natururan dem sogenannten Yellowcake, wie man es in Bergwerken abbaut und dann chemisch behandelt, eignet sich hierfür nicht, da es nur aus 0,7 % U-235 besteht. Das passive U-238 wird in Isotopentrennungsanlagen herausgefiltert. Dabei wird das Uran in Gas umgewandelt und kommt in eine Zentrifuge, wo sich das schwerere U-238 an den Wänden sammelt und entfernt wird.
2. Eine ausreichend große Masse Uran muß vorhanden sein, denn sonst verlassen die meisten Neutronen das Uran durch seine Oberfläche, ohne daß eine Kettenreaktion ausgelöst wird. Diese notwendige Mindestmasse, nennt man auch kritische Masse. Die kritische Masse beträgt bei U-235 ca. 23 Kilogramm. Man kann diese Masse auch noch herabsetzten, indem man das Uran mit einem sogenannten Neutronenreflektor umschließt, der die austretenden Neutronen in das Uran, wie ein Spiegel, zurücklenkt.
Man kann außer U-235 auch noch Plutonium-239 verwenden. Hierbei beträgt die kritische Masse sogar nur 5,6 Kilogramm. Es kommt in der Natur nur sehr selten vor, wird aber in den Reaktoren von Kernkraftwerken ständig erzeugt.
Eine ebenfalls berüchtigte Bombe ist die Wasserstoffbombe
Bei Wasserstoffbomben bzw. thermonuklearen Sprengkörpern entsteht die Energie durch Kernfusion der Wasserstoff-Isotope Deuterium und Tritium. Dabei werden die Atome, nach Vorbild der Sonne, miteinander verschmolzen und setzten in einer sich selbst erhaltenden Reaktion ungeheure Energiemengen frei.
Zur Einleitung einer solchen Reaktion sind hohe Temperaturen von einigen Millionen C nötig. Um diese hohen Temperaturen erzeugen zu können, nutzt man eine Atombombe als Zünder.
Die Wasserstoffbombe erzeugt -bei gleichem Gewicht an spaltbarem Material- eine viel stärkere Explosion als Atombomben. Da hierbei sehr viel Erde und Wasser aufgewirbelt und radioaktiv verseucht wird und im Umkreis von Hunderten Kilometern als sogenannter Fallout auf der Erde niedergeht, erhielt die Wasserstoffbombe den Beinamen "schmutzige Bombe".
Die weniger bekannte Bombe ist die Kobaltbombe
Umgibt man eine Wasserstoffbombe (die ja aus einer Atombombe und Wasserstoffmaterie besteht) mit einem Kobaltmantel, so wird das natürliche Kobaltisotop Co-59 durch Neutroneneinfang in das radioaktive Co-60 umgewandelt, dessen starke Gammastrahlung eine Halbwertzeit von 5,272 Jahren (5 Jahre und 99,28 Tage) hat. Als radioaktiver Niederschlag würde es eine verheerende Wirkung auf alles Leben ausüben.
Zum Schluß die Neutronenbombe
Im Grunde genommen ist die Neutronenbombe eine sehr kleine Wasserstoffbombe. Allerdings entsteht bei ihrer Detonation nur wenig Hitze und eine schwache Druckwelle, so daß fast keine Beschädigungen an Gebäuden und Waffen auftreten. Dafür kommt es aber, zu einer sehr starken Neutronenstrahlung, die bei der Kernfusion (s.o.) entsteht. Sie wirkt vor allem gegen Lebewesen.
Die Gefährlichkeit der Neutronenbombe beruht in erster Linie auf der biologischen Strahlenwirkung. Die bei der Deuterium-Tritium- Fusionsreaktion (s.o.) freigesetzten schnellen Neutronen, durchdringen fast alle Materialien. Die von Neutronen getroffenen organischen Moleküle können ihre biologischen Funktionen nicht mehr ausführen, was zur Zerstörung der Zellen und schließlich zu Krankheit und Tod führt.
Der radioaktive Niederschlag hingegen ist so gering, daß man das Zielgebiet bereits nach 24 Stunden wieder betreten kann.
Sie wurde als Gefechtsfeldwaffe konstruiert und gibt es somit nur in Geschoß- oder Mittelstreckenraketenform, ihr Beiname: ”saubere Waffe”.
Die Auswirkung
Die Explosion einer Atom- oder Wasserstoffbombe dauert nur einen Bruchteil einer Sekunde. Der erste Teil der Energie wird in Form von Neutronen-, Röntgen-, oder Gammastrahlung freigesetzt. Die Anfangsstrahlung verpufft in der Luft und ruft den gewaltigen Feuerball hervor. Sobald dieser den Boden berührt, bringt er Erde und sogar Felsgestein zum Schmelzen und hinterlaßt so einen Krater. Bei einer 1-Megatonnenbombe (1 Megatonne entspricht 1000 000 t TNT Sprengkraft) hat der Feuerball einen Durchmesser von 650 Metern.
Im Innern eines solchen Feuerballs, der aussieht wie ein riesiger Pilz, entstehen ungeheure Drücke und Temperaturen von 15 bis 20 Mio. Grad. Unbedeckte Haut wird noch in einer Entfernung von 10km verbrannt. Die Druckwelle dehnt sich mit einer Geschwindigkeit von 300 Meter pro Sekunde aus und trifft z.B. 14km entfernte Gebäude innerhalb von 40 Sekunden.
Wie die Energien bei einer Atombombenexplosion entstehen
In einem Atomkern ist die Kernenergie gespeichert. Wenn nun nach Eindringen des Neutrons der Kern in zwei Teile zerbricht, werden die beiden Kernhälften von einander abgestoßen. Weil Kerne große Energien speichern entfernen sie sich deshalb mit hoher Geschwindigkeit voneinander. Daraus folgert man, daß die Kernenergie in Bewegungsenergie der Kernhälften umgewandelt wird. Nach genauerer Untersuchung stellte man fest, daß diese entstandenen Kernhälften weniger Masse haben, als der beschossene Kern und das Geschoß.
Es ist also Masse verloren gegangen, die in einen gewaltigen Energiebetrag umgewandelt wird.
Die Kernhälften stoßen an Nachbaratome, die in starke Schwingungen versetzt werden und sich aneinander reiben. Die Bewegungsenergie wird dabei in Wärmeenergie umgewandelt.
Wie eine unkontrollierte Kettenreaktion entsteht
Beschießt man ein Stück U-235 mit einem Neutron, spaltet dieses irgendwo einen ersten Kern, der wiederum zwei Neutronen ausstößt. Diese spalten weitere Kerne, welche wiederum 4 - 5 Neutronen freisetzen. Wenn 4 dieser Geschosse auf Nachbaratome treffen und diese zertrümmern, bilden sich 8 - 12 neue Neutronen. Diese spalten, abgesehen von einer gewissen Verlustrate, wieder Kerne, wobei jedesmal ein gewaltiger Energiebetrag freigesetzt wird.
Dieser Vorgang setzt sich weiter fort, und in Sekundenbruchteilen wächst die Zahl der gespaltenen Kerne und damit die Energiegewinnung lawinenartig an. Schon hat man eine hübsche Kettenreaktion.
Wobei es erwiesen ist, daß langsam fliegende Neutronen in der Regel viel häufiger in Atomkerne eindringen als schnelle. Dabei bedeutet langsam immer noch 7920 km/h. Das liegt daran, daß sich langsame Neutronen länger in Kernnähe aufhalten und mehr Zeit haben, mit ihm zu reagieren.
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