Zusammenfassung
Die Entdeckung der Kernspaltung erschloss der Menschheit eine neue Energiequelle. Leider blieb es nicht bei der «friedlichen Nutzen», denn im August 1945 wurden die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki durch Atombomben zerstört. Bis in die 90-er Jahre kam es in der Folge zu einem Wettrüsten der Großmächte. Während des kalten Krieges wurde das nukleare Waffenarsenal in Ost und West zu einer permanenten, gegenseitigen Bedrohung, zu einem labilen Gleichgewicht des Schreckens. Mit der Genfer Konferenz «Atoms for Peace» von 1955 trat die Kernenergie als neuer Prozess der Energiegewinnung in den Vordergrund, zunächst begrüßt mit großer Euphorie, die dann später in vielen Ländern einer kritischen Einstellung oder gar einer Ablehnung Platz machte. Kernspaltung, Radioaktivität und ionisierende Strahlung haben heute zahlreiche Anwendungen in Forschung, Medizin und Technik. Möchten wir wirklich darauf verzichten?
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Notes
- 1.
Thermische Neutronen sind langsame, freie Neutronen mit kinetischer Energie unter 0,1 eV; bei Raumtemperatur ist Ekin = (3/2)kBTabs ≈ 0,039 eV. Hier ist kB die Boltzmannkonstante und Tabs die absolute Temperatur in Kelvin (K).
- 2.
Dass sich Otto Hahn der Tragweite seiner Entdeckung durchaus bewusst war, ist einer Aussage von Liese Meitner zu entnehmen: «Hahns folgenreichste Leistung ist zweifellos die Entdeckung der Uranspaltung, die zur Erschließung einer fast unerschöpflichen Energiequelle mit sehr eingreifenden Anwendungsmöglichkeiten – zum Guten oder Bösen – geführt hat. Wie sehr Hahn die Beschränkung auf friedliche Ausnutzung der Atomenergie am Herzen liegt, geht aus vielen seiner Reden und Vorträge hervor.» [13].
- 3.
eV ist die in der Kern- und Teilchenphysik verwendete Energieeinheit mit 1 eV = 1,602 · 10−19 J (Ws) = 4,45 · 10−26 kWh. Dabei ist 1 keV = 1000 eV und 1 MeV = 106 eV.
- 4.
Der Carnot-Wirkungsgrad einer thermischen Maschine ist \( \eta_{C} = \left( {T_{A} - T_{E} } \right)/T_{A} \); \( T_{A} \) und \( T_{E} \) sind die Temperaturen in Kelvin des Kühlmittels vor und nach der Energieentnahme.
- 5.
Ab 1942 mit zeitweise bis 100.000 Mitarbeitenden und einem (nach heutiger Kaufkraft) finanziellen Gesamtaufwand von 25,8 Mrd. US$.
- 6.
Weitere am deutschen Uranprojekt beteiligte Wissenschaftler waren Carl Friedrich von Weizsäcker, Otto Hahn, Max von Laue, Manfred von Ardenne und Walther Bothe.
- 7.
Eine Alternative zur Erbrütung von 239Pu aus 238U wäre die Herstellung des dritten Spaltstoffes 233U aus 232Th durch die Reaktion 232Th (n,γ) → 233Th + β− → 233Pa + β− → 233U. Da die Thorium-Reserven der Erde rund dreimal größer sind als jene von Uran, könnte dieses Element für die Zukunft aus energiepolitischen Gründen von Interesse sein [12].
- 8.
TNT = Trinitrotoluol als Äquivalent eines klassischen Sprengstoffs: 1 kg TNT ≈ 4,2 · 106 J.
- 9.
Die Fission-Fusion-Fission (FFF) basiert auf dem sogenannten Teller-Ulam-Prinzip. Eine klassische Atombombe aus hochangereichertem 235U oder im Brutreaktor erzeugtem 239Pu wird als Zünder benutzt, um den Fusionsprozess in Gang zu setzten. Bei diesem wird Lithiumdeuterid und Tritium zu Helium fusioniert. Die dabei emittierten 14 MeV-Neutronen können dann auch das abgereicherte Uran (238U) des Bombenmantels spalten, was weitere Energie freisetzt. Die gesamte Sprengkraft solcher Bomben kann bis einige Dutzend Mt TNT-Äquivalent betragen.
- 10.
In der Sowjetunion waren Igor Wassiljewitsch Kurtschatow (1903–1960) für die Atombombe und Andrei Dmitrijewitsch Sacharow (1921–1989) für die Wasserstoffbombe die treibenden Kräfte [7]. Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass beim amerikanischen Kernwaffenprogramm drei aus Europa ausgewanderte ungarische Wissenschaftler die wichtigste Rolle spielten: Leó Szilárd (1898–1964), Edward Teller (1908–2003) und Stanislaw Ulam (1909–1984).
- 11.
Die bekanntesten Spione waren der deutsch-britische Physiker Klaus Fuchs (1911–1988) und der britische Physiker Theodore Alvin Hall (1925–1999), die beide in den USA als Spione für die Sowjetunion tätig waren.
- 12.
Die Organisation ICAN (International Campagn to abolish Nuclear Weapons), die 2017 mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnet wurde, erreichte, dass die UNO am 07.07.2017 ein weiteres Atomwaffenverbot in Kraft setzte, das bisher von 122 Ländern unterzeichnet wurde. Kernwaffenstaaten befinden sich nicht darunter.
- 13.
Die Wahl des Namens SAPHIR ist auf das blaue Tscherenkow-Leuchten zurückzuführen, das durch geladene Teilchen des Reaktors im Wasser erzeugt wird und nach dessen Entdecker Pawel Alexejewitsch Tscherenkow (1904–1990) benannt wird.
- 14.
Als BRICS-Staaten bezeichnet man Brasilien, Russland, Indien, China und Südafrika.
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Aus Gründen der nuklearen Sicherheit und vor allem in Bezug auf die Menge an erzeugtem langlebigem radioaktivem Abfall und nicht zuletzt, weil die Erde mehr Thorium enthält als Uran, wäre es angezeigt, den Thorium-Reaktor weiterzuentwickeln. Ob dies heute (eher politisch als technisch) machbar ist, bleibt offen. Die damalige Entscheidung für Uran und gegen Thorium als Brennstoff erfolgte wohl aus militärisch-strategischen Gründen für die 239Pu-Produktion für Kernwaffen [12].
Literatur
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Lederer CM, Hollander JM, Perlmann I (1967) Table of isotopes. John Wiley & Sons, New York
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Meitner L (2005) Erinnerungen an Otto Hahn. S. Hirzel Verlag, Stuttgart
Meitner L, Frisch OR (1939) Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction. Nature 143:239–240
Nuklearforum Schweiz: Kernkraftwerke der Welt. Ausgabe 2018, Nuklearforum Schweiz, Olten
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Schweizer Kernwaffenprogramm. https://de.wikipedia.org/wiki/Schweizer_Kernwaffenprogramm. Zugegriffen: 7. März 2017
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Völkle, H. (2020). Das Spiel mit dem Feuer. In: Kernenergie. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-59301-1_1
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