Atomwaffen - Physik.

Atomwaffen - Physik. 1 EINLEITUNG Hiroshima-Bombe Am Morgen des 6. August 1945 warfen die USA die erste Atombombe auf eine Stadt: Hiroshima. Die Besatzung der Enola Gay klinkte die Bombe gegen 8.15 Uhr über der Stadt aus. An einem Fallschirm erreichte sie eine Höhe von 600 Meter und wurde gezündet. Binnen weniger Augenblicke zeigte die Sprengkraft von 15 000 Tonnen TNT ihre Wirkung: über 80 Prozent der Stadt wurden zerstört und mehr als 50 000 Menschen fanden den Tod - an den Spätfolgen starben weitere 42 000. Die Bombe wurde wegen ihres gedrungenen Körpers von den US-Militärs Little Boy genannt. Little Boy hatte eine Länge von 3,2 Metern, einen Umfang von 74 Zentimetern und wog etwa vier Tonnen. Als Kernsprengstoff dienten 15 Kilogramm Uran-235, die in zwei unkritische Massenteile getrennt waren und zur Zündung mittels einer Treibladung zur kritischen Masse ineinandergeschossen wurden. Das Foto zeigt Little Boy in einer Werkshalle der US-Streitkräfte auf der Insel Tinian, kurz vor dem Bombenabwurf. The National Archives/Corbis Atomwaffen, militärische Sprengkörper. Beim Einsatz werden große Mengen an Atomenergie frei. Die erste Atombombe (oder A-Bombe) wurde am 16. Juli 1945 auf dem Versuchsgelände bei Alamogordo (New Mexico) getestet. Bis zu diesem Zeitpunkt gab es nur Sprengkörper, die ihre Sprengkraft aus der schnellen Verbrennung oder der Zersetzung chemischer Substanzen entwickelten. Derartige Prozesse setzen nur die Energie der äußersten Elektronen im Atom frei. Die Energiequelle bei der Explosion von nuklearen Sprengstoffen steckt innerhalb des Atomkernes (Nucleus). Die Nagasaki-Bombe erlangte z. B. ihre Sprengkraft aus Plutonium. Eine Kugel in der Größe eines Tennisballes erzeugte eine Explosion, die der Sprengkraft von 20 000 Tonnen TNT entspricht. Die ersten Entwicklungen und Tests liefen in Los Alamos (New Mexico) unter dem Decknamen Manhattan-Projekt. Es wurde während des 2. Weltkrieges (August 1942) gegründet. An dem Projekt unter dem militärischen Kommando von Generalmajor Leslie Groves wirkten viele berühmte Wissenschaftler, u. a. Enrico Fermi, Richard Feynman, Edward Teller und der Chemiker Harold Urey mit. Wissenschaftlicher Leiter des Projekts war der US-Physiker J. Robert Oppenheimer. Atombomben Atombombenverladung in ein Flugzeug vor einem Manöver der amerikanischen Luftwaffe. U.S. Air Force Nach dem Krieg übernahm die US-Atomenergiekommission die Verantwortung für alle Atomangelegenheiten, einschließlich der Waffenforschung. Es wurden weitere Bombentypen entwickelt, um sich die Energie leichter Elemente, wie z. B. Wasserstoff, zu erschließen. Treibende Kraft bei diesem Bombentyp war der Fusionsprozess, wobei die Kerne der Wasserstoffisotope zu einem schwereren Heliumkern verschmelzen (siehe thermonukleare oder Verschmelzungswaffen weiter unten). Im Ergebnis dieser Waffenforschung wurden Bomben hergestellt, die eine Sprengkraft von einem Bruchteil einer Kilotonne (entspricht 1 000 Tonnen TNT) bis zu vielen Megatonnen (entspricht einer Million Tonnen TNT) hatten. Auch die Größe der Bombe wurde mit fortschreitender Entwicklung deutlich verringert. Man begann nukleare Artilleriegranaten und kleine Raketen zu bauen, die von tragbaren Granatwerfern im Feld abgeschossen werden können. Obwohl Atombomben ursprünglich als strategische Waffen zur Ausrüstung großer Bomber entwickelt wurden, sind heute Atomwaffen für eine Vielzahl von sowohl strategischen als auch taktischen Anwendungen verfügbar (siehe Kalter Krieg). Heute erforscht man Kernwaffen z. B. in Los Alamos (USA), im Lawrence Livermore Labor (Kalifornien) und in Aldermaston (Großbritannien). 2 SPALTUNGSWAFFEN 1905 veröffentlichte Albert Einstein seine spezielle Relativitätstheorie. Gemäß dieser Theorie wird das Verhältnis von Masse und Energie durch die Gleichung E = mc2 ausgedrückt. Diese Beziehung sagt aus, dass eine gegebene Masse (m) mit einer Energiemenge (E) im Zusammenhang steht, die gleich dieser Masse multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit (c) ist. Eine sehr kleine Stoffmenge entspricht einer riesigen Energiemenge. So würde z. B. ein Kilogramm Material, das vollständig in Energie umgewandelt wird, der Energie entsprechen, die bei der Explosion von 22 Megatonnen TNT freigesetzt wird. Die deutschen Chemiker Otto Hahn und Fritz Straßmann spalteten das Uranatom in zwei nahezu gleiche Teile, indem sie es mit Neutronen beschossen (1938). 3 DIE KETTENREAKTION Kernspaltung und Kernfusion Im Prinzip lässt sich Kernenergie durch Kernspaltung oder Kernfusion gewinnen. © Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Lässt man auf natürliches Uran Neutronen einwirken, so findet keine Kettenreaktion statt. Natürliches Uran besteht zu etwa 99,3 Prozent aus Uran 238 und nur zu 0,7 Prozent aus Uran 235. Die bei der Spaltung aus Uran 235 gebildeten zwei bis dre...