Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

73 Beispiel Uranbombe 22.6 Kernenergie Kernwaffen Während des 2. Weltkrieges wurden die ersten Atom- bomben gebaut. Seit den Atombombenabwürfen über Japan (1945) wurden weitere, stärkere Nuklear- waffen entwickelt. In den Waffenarsenalen aller Groß- mächte der Erde stellen sie heute eine bedeutende Bedrohung der Menschheit dar. Nukleare Sprengsätze werden zunächst durch eine Ex- plosion herkömmlichen Sprengstoffs gezündet. Inner- halbweniger Bruchteile einer Sekunde wird spalt- oder verschmelzbares Material umgesetzt. Dabei kommt es zur Aussendung von gewaltigen Mengen an c -Strah- lung und Temperaturstrahlung. Eine anschließende Druckwelle zerstört schließlich Gebäude und verwüs- tet weite Landstriche. Da der Erdboden und die um- gebende Atmosphäre radioaktiv verseucht werden, kommt es zu einer nachhaltigen Zerstörung. Der in die Atmosphäre aufgewirbelte Staub wird mit dem Wind verblasen und gelangt mit dem Regen als radioaktiver Niederschlag zur Erde zurück (radioaktiver Fallout). Beim Einsatz von Kernwaffen in größerem Umfang ist damit zu rechnen, dass der aufgewirbelte Staub die Sonneneinstrahlung drastisch verringert, sodass es zu einem„nuklearen Winter“ kommen könnte. Eine Atomexplosion in einigen 100 km Höhe („außer- atmosphärische Explosion“) führt zum so genannten elektromagnetischen Puls (NEMP, nuclear electro- magnetic puls ): Die von der Explosion ausgesendeten Gamma-Strahlen schlagen in der oberen Atmosphäre Elektronen aus den Luftmolekülen. Diese Elektronen werden imMagnetfeld der Erde beschleunigt und be- wirken einen elektromagnetischen Spannungsstoß, der zu Stromstößen in elektrischen Leitern auf der Erdoberfläche führt. 22.6.5 Beispiel Plutoniumbombe Abb. 73.2 rechts: Auf Nagasaki (Japan) wurde am 9. August 1945 diese Pluto- niumbombe von den USA abgeworfen. Links: In der Plutoniumbombe befindet sich eine gerade noch unterkritische Masse von 239 Pu. Die nahezu völlig gleichzeitige Explosion zahlreicher Sprengkapseln komprimiert die Plutoni- umkugel, so dass sie überkritisch wird. Beispiel Kobaltbombe Die Kobaltbombe wurde zu dem Zweck entwickelt, bei kleiner Zerstörungskraft eine starke radioaktive Wirkung zu erzielen. Dies wird mit einem weiträumi- gen radioaktiven Fallout erreicht. Beispiel Wasserstoffbombe Beispiel Neutronenbombe In der Neutronenbombe verschmelzen Deuterium- und Tritiumkerne zu Helium-Kernen. Bei jeder Reak- tion wird somit ein Neutron frei: 2 H + 3 H → 4 He + 1 n Im Gegensatz zu den Wasserstoffbomben hat die Neutronenbombe eine relativ geringe Explosions- wirkung. Bei der Explosion werden jedoch große Mengen an Neutronen und c -Strahlung frei. Dies hat zur Folge, dass Gebäude und Material weitgehend unbeschädigt bleiben, Lebewesen jedoch getötet werden. A1 Überlege und diskutiere mit deinen Klassenkame- raden mögliche Schutzmaßnahmen in Zusammen- hang mit einem„Atomkrieg“! A2 Informiere dich über die Folgen der beiden Atom- bombenabwürfe am Ende des 2. Weltkrieges! Sprengsatz Neutronenre ektor 2 unterkritische Massen von U-235 Abb. 73.1 links: In der Uranbombe werden zwei unterkritsche Massen von hochreinem 235 U durch eine Explosion von TNT (Trinitrotoluol, „Dynamit“) aufeinander geschossen. Rechts: Eine nach diesem Prinzip gefertigte Bombe wurde am 6. August 1945 von den USA über Hiroshima (Japan) zur Explosi- on gebracht. Sprengkapseln gerade noch unterkritische Masse von Pu 239 Plutoniumstift Tank mit schwerem Wassersto Sprengsätze Plutoniumhohlkugel Abb. 73.3 Der Druck der Explosion und die hohe Temperatur lösen die Ver- schmelzung der Tritium- und Deuteriumkerne aus. In späteren Bomben wurde der flüssige Wasserstoff durch festes Lithiumdeuterid ersetzt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv