Kernwaffen
Kernwaffen sind eine Waffenart, bei der die Kernspaltung (Atombomben, Kernspaltungsbomben) oder die Kernfusion (Wasserstoffbomben) genutzt wird. Ihre Entwicklung hängt eng mit dem Zweiten Weltkrieg zusammen.
Zur Entwicklung von Kernwaffen
Bereits kurz nach der Entdeckung der Kernspaltung durch OTTO HAHN (1879-1968), LISE MEITNER (1878-1968) und FRITZ STRASSMANN (1902-1980) war vielen Physikern bewusst, dass bei der Kernspaltung viel Energie frei wird, die möglicherweise auch technisch genutzt werden kann.
1939/40 existierte in Deutschland, Frankreich, Großbritannien, den USA und der Sowjetunion etwa der gleiche Kenntnisstand zur Kernenergie, da auch alle grundlegenden Arbeiten in allgemein zugänglichen Zeitschriften veröffentlicht worden waren.
Entwicklung in den USA
Mit Beginn des Zweiten Weltkrieges veränderte sich die Situation aber grundlegend. Eine Reihe von Forschungen wurden als kriegswichtig und damit für geheim erklärt. Der Austausch zu Ergebnissen wissenschaftlicher Forschung war nicht mehr möglich. Aus Europa in die USA emigrierte Wissenschaftler, darunter auch ALBERT EINSTEIN (1879-1955), machten auf die grundsätzliche Möglichkeit und auf die Gefahr der Entwicklung von Kernwaffen im faschistischen Deutschland aufmerksam.
Das gab schließlich den Anstoß zum „Manhattan-Projekt“, zur Entwickung einer amerikanischen Atombombe.
Mit riesigem Aufwand, zu dem in dieser Zeit nur die USA in der Lage waren, wurden ab 1942 die Arbeiten an einer Atombombe vorangetrieben. Beteiligt an den Arbeiten waren auch viele Wissenschaftler, die aus Europa in die USA emigriert waren, u. a. der Italiener ENRICO FERMI, die aus Ungarn stammenden Physiker EDWARD TELLER, LEO SZILARD und EUGEN WIGNER, der dänische Physiker NIELS BOHR oder die aus Deutschland stammenden Physiker HANS A. BETHE, KLAUS FUCHS und JAMES FRANCK. Einbezogen wurden auch viele britische Kernforscher, u.a. der Entdecker des Neutrons, JAMES CHADWICK, und der Schöpfer des ersten Zyklotrons, ERNEST O. LAWRENCE.
Beteiligt waren auch zahlreiche amerikanische Wissenschaftler wie HAROLD E. UREY (Entdecker des schweren Wasserstoffs), GLENN TH. SEABORG (Mitentdecker zahlreicher neuer Elemente) oder RICHARD P. FEYNMAN.
Wissenschaftlicher Leiter des amerikanischen Atombombenprojektes war der amerikanische Kernphysiker ROBERT OPPENHEIMER (1904-1967). Es gelang innerhalb von 3 Jahren, eine Atombombe zu bauen.
Die erste Atombombe, eine Plutoniumbombe, explodierte am 16. Juli 1945 auf einem Versuchsgelände in New Mexico (USA). Die ersten Atombomben wurden am 6. August 1945 über der janischen Stadt Horishima und am 9. August über der japanischen Stadt Nagasaki abgeworfen. Die Bombe von Hiroshima nutzte als Kernsprengstoff Uran-235, die von Nagasaki
Plutonium-239. Die Folge waren unmittelbar Hunderttausende Tote und in den Jahrzehnten danach weitere Tausende Tote sowie zahlreiche andere Schäden.
Entwicklung in Deutschland
In Deutschland interessierte sich das Heereswaffenamt für die militärische Nutzung der Kernenergie und richtete 1939 im Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin-Dahlem eine entsprechende Forschungsstelle ein. Leiter war Dr. DIEBNER. Parallel dazu wurden an verschiedenen Universitäten Forschungen betrieben. So wurde 1941 im Physikalischen Institut der Universität Leipzig ein Versuchsreaktor aufgebaut 1942 lieferte dieser Reaktor mehr Neutronen, als eine Neutronenquelle in seinem Inneren abgab. Damit war der Beweis erbracht, dass eine Kettenreaktion technisch realisierbar ist.
Die Berliner Versuche mussten 1945 wegen der Luftangriffe abgebrochen werden. Der Berliner Versuchsreaktor wurde in einem ehemaligen Weinkeller in Haigerloch bei Hechingen neu aufgebaut. Das Gebiet wurde im April 1945 von den Amerikanern besetzt, der Reaktor abtransportiert und die beteiligten Wissenschaftlern in England inhaftiert. Spätere Berechnung ergaben: Bei einer geringfügigen Vergrößerung des Reaktors hätte er erfolgreich in Gang gesetzt werden können. Von der Entwicklung einer Atombombe war man in Deutschland allerdings weit entfernt.
Entwicklung in der Sowjetunion
Anders verlief die Entwicklung in der Sowjetunion . Auch hier hatten, ähnlich wie in den USA, verschiedene Wissenschaftler militärische Stellen und die Regierung auf die Möglichkeit des Baus von Kernwaffen aufmerksam gemacht. Sicher auch in Kenntnis der Entwicklungen in den USA begann man 1943 in der Sowjetunion unter der Leitung von IGOR WASILJEWITSCH KURTSCHATOW (1903-1960) an der Entwicklung einer Atombombe zu arbeiten. Im August 1949 wurde die erste sowjetische Atombombe auf einem Versuchsgelände gezündet.
Unmittelbar danach - es war die Zeit des Kalten Krieges zwischen der Sowjetunion und den USA - begann mit der Entwicklung von Wasserstoffbomben eine neue Runde des Wettrüstens. 1952 wurden durch die USA und 1953 durch die Sowjetunion die ersten Waserstoffbomben gezündet. Die Sprengkraft dieser Bomben betrug ein Vielfaches der ersten Atombomben.
In den vierziger bis siebziger Jahren des 20. Jahrhundert gab es zahlreiche Versuche mit Atombomben und Wasserstoffbomben, verbunden mit einer erheblichen radioaktiven Belastung der Atmosphäre. Inzwischen sind diese Versuche eingestellt worden. Ein breites Arsenal von Atomwaffen existiert weiter, wobei neben den USA und Russland inzwischen auch eine Reihe weiterer Länder über Atomwaffen verfügen, z. B. Frankreich, Großbritannien, China, Indien, Pakistan oder Israel.
Aufbau und Wirkungsweise von Kernwaffen
Die Teilmassen sind so klein gewählt, dass in ihnen keine Kettenreaktion erfolgt. Schießt man sie aber durch Zündung von herkömmlichem Sprengstoff aufeinander, so wird die kritische Masse überschritten. Das ist diejenige Masse, bei der von selbst eine Kettenreaktion abläuft. Bei einer ungesteuerten Kettenreaktion verläuft sie explosionsartig. Dabei wird in Bruchteilen von Sekunden eine riesige Energie freigesetzt.
Die kritische Masse ist von der Konstruktion der Bombe und vom verwendeten Kernsprengstoff abhängig.
Bei Verwendung von Uran-235 beträgt die kritische Masse ca. 50 kg. Das entspricht einer Kugel mit einem Durchmesser von etwa 17 cm. Bei Plutonium-239 beträgt die kritische Masse etwa 10 kg. Das entspricht einer Kugel von etwa 10 cm Durchmesser.
Diese kritische Masse lässt sich deutlich verkleinern, wenn der spaltbare Stoff von einem Reflektor (schweres Wasser, Graphit, Beryllium) umgeben ist, der die austretenden Neutronen in das Uran oder das Plutonium zurücklenkt.
Bei schwerem Wasser als Reflektor sinkt die kritische Masse bei
Uran-235 auf ca. 23 kg, bei Plutonium-239 auf 5,4 kg.
Wirkungen von Kernwaffen
Die Wirkungen einer Atombombenexplosion sind vielfältig und teilweise kurzzeitig, teilweise auch länger anhaltend:
- Die frei werdende Energie erzeugt einen Feuerball großer Helligkeit und hoher Temperatur. Die Temperatur im Zentrum der explodierenden Bombe wird auf mehrere Millionen Grad geschätzt. Bei einem Durchmesser des entstehenden Feuerballs von 100 m beträgt die Temperatur noch über 7 000 °C, also mehr als die Temperatur an der Sonnenoberfläche. Die Folge sind schwerste Verbrennungen und Brände. In der Nähe des Explosionszentrums verdampft sogar Metall.
- Es entsteht eine starke Druckwelle von großer zerstörerischer Wirkung.
- Es erfolgt eine kurzzeitige hohe Strahlenbelastung des betreffenden Gebietes mit der Folge, dass Lebewesen innerhalb von Tagen und Wochen sterben.
- Das Gebiet wird längerfristig radioaktiv verseucht. Das führt auch noch viele Jahre später zu Missbildungen, Krebs und anderen Erkrankungen.
Inzwischen gibt es auch Atomwaffen, die nur für Lebewesen tödlich sind, Gebäude und Anlagen aber kaum beschädigen. Solche Neutronenwaffen geben eine intensive Neutronenstrahlung ab.
Wasserstoffbomben
Bei Wasserstoffbomben wird die ungesteuerte Kernfusion genutzt. Um die für eine Kernfusion notwendige Temperatur und den erforderlichen Druck zu erzeugen, nutzt man als „Zünder“ für eine Wasserstoffbombe eine „normale“ Atombombe. Die Sprengkraft dieser Bomben übersteigt die von Kernspaltungsbomben um ein Vielfaches. Ihr Einsatz wäre eine Katastrophe für die Menschheit.
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