Auswirkungen der Atombombe:

- 83 % der Energie als kinetische Energie (Druckwelle, die im Umkreis von 4 km starke Gebäudeschäden anrichtet)

- 3 % der Energie als Gammastrahlung (die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet und im Umkreis von 1 km sofort tödlich ist.)

- Zusätzlich Wärmestrahlung, UV-Strahlung und Neutronenstrahlung (schwere Verbrennungen im Umkreis von 3 km)

- Die Atombombe über Hiroshima hatte die Sprengkraft von rund 20'000 t TNT!

Wasserstoffbombe:

- wollte noch größere Sprengkraft

- war mit der Atombombe jedoch nicht mehr möglich

- Lösung ist Wasserstoffbombe (Fusionsbombe)

- ab Temperaturen von einigen Millionen °C verlieren Wasserstoffatome ihre Elektronen

- dieser Materiezustand heißt Plasma

- Kerne kommen sich dann so nahe das sie zu Helium verschmelzen

- dabei wird Energie frei

- pro kg Helium soviel wie 20 Mio. Tonnen Kohle

- die benötigten Temperaturen können nicht lange bereitgestellt werden

- deswegen nimmt man Deuterium u. Tritium

- brauchen nur für Sekundenbruchteile diese Energie

- Problem ist man braucht flüssigen Wasserstoff (-240°C)

- riesige Kühlanlagen würden Waffe nicht transportfähig machen

- Lösung: Deuterium + Lithium -> Lithiumdeuterid (kristallines Pulver)

- Lithiumdeuteridatome werden von Neutronen in Deuteriumatomkerne und Tritiumatomkerne aufgespalten

- Tritium und Deuterium verschmelzen sofort wieder zu einem Heliumisotop wobei ein Neutron frei wird

- um die Startenergie bereitzustellen wird Wasserstoffbombe durch Atombombe gezündet

- freiwerdende Energie pro Verschmelzung ist zehnmal geringer als bei einer Spaltung eines Urankerns

- aber Urankern ist 100 mal größer

- ergo 1Kg Wasserstoff liefert dieselbe Energie wie 10Kg Uran

- größte Wasserstoffbombe: Anfang 60er Jahre in der UDSSR

- Sprengkraft von 60 000 000 t TNT (60Mio t Trionitrotoluol)

- Hiroshimabombe - Sprengkraft: 13 000t TNT

- Plutoniumbombe über den Lithiumderteridstäben welche mit Spezialbeschichtung umgeben sind

- im Lithiumdeuterid ist ein Plutoniumrohr

- um die Bombe ist eine besonders starke Metallummantelung

- wir die Bombe gezündet

- eilt nach Sekundenbruchteilen der Explosion eine Strahlung aus dem Plutoniumsprengsatz voraus

- trifft auf Bombengehäuse -> wirkt wie Hohlspiegel

- Strahlung trifft Spezialbeschichtung

- wird in plasmatischen Zustand gesetzt

- dadurch wirkt ein hoher Druck auf das Lithiumdeuterid -> wird verdichtet

- nach geringer Zeitverzögerung werden Neutronen von der Plutoniumbombe freigesetzt

- rasen ins Plutoniumrohr und bedingen Kernspaltungen

- durch Druck des Plasmas und Hitze der Spaltungen kommt es zur Kernfusion

- der Vorgang findet in Bruchteilen von Sekunden statt

- schließlich wird die gesamte Energie aus Kernspaltung und vor allem Kernfusion freigesetzt

Neutronenbombe:

- in den 70er Jahren entwickelt

- richtet nur geringe Schäden an Gebäuden an

- vernichtet jedoch alles Leben im großen Umkreis durch intensive Strahlung

- wenn z.b..

o Neutronen in den Körper eindringen

bestimmten Intensität den Organismus töten

- mit der Bombe wollte man eine kleine, dosierte Atomwaffe schaffen

- Problem war das für explosive Kettenreaktion eine kritische Masse da sein muss

- was eine den Militärs zu große Explosionskraft bedingt

- Problem wurde gelöst indem Dichte des Spaltstoffes extrem erhöht wird

- dadurch wurde die kritische Masse herabgesetzt

- man erreicht es indem man keilförmige Sprengsätze (TNT) in eine Kugel des Spaltstoffes setzt

- lässt die Sprengsätze absolut simultan zünden

- absolut simultan heißt innerhalb einer millionstel Sekunde

- technisch äußerst aufwendig

- dadurch brauch man nur noch wenige hundert Gramm des Spaltstoffes

- da man eine Neutronenstrahlung haben will wird der Kern mit Lithiumdeuterid umhüllt

- wodurch man eine Fusionsbombe erhält bei der die Neutronenstrahlung höher als bei einer reinen Spaltwaffe ist

- Reine Fusionsbombe wäre ideal da radioaktive Verseuchung des Einsatzortes vermieden werden würde

- konnte jedoch noch nicht entwickelt werden

- wird die Bombe gezündet verdichtet sich die Spaltstoffkugel

- meist Plutonium da geringe kritische Masse

- Verdichtung ist so stark das es eine kritische Masse wird

- Kettenreaktion sorgt für die Temperatur wodurch die Kernfusion einsetzt

- werden viele Neutronen freigesetzt

- geringe kinetische Zerstörung da geringer Explosionsdruck

Äußeres Bild von Detonationen: Höhendetonation:

- Höhe zwischen 10km und 150km

- lediglich ein Lichtblitz sichtbar

- verwandelt sich in leuchtendes Gebiet

- Gelände wird nicht durch radioaktive Stoffe aktiviert

- Druckwelle, Lichtstrahlung und Sofortkernstrahlung wirken bei Unterschreiten der Sicherheitshöhe

- Gebiet in dem der EMP (Elektromagnetischenpuls) wirkt wesentlich höher als bei Niedrigen Detonationen

- EMP bis in einige tausend Kilometer schädlich wirksam

- Transistoren und Halbleiter sehr anfällig - Röhren nicht

- Vernichtung von Luftzielen (Flugzeuge, Raketen) Luftdetonationen:

- im Moment der Detonation ist ein greller Lichtblitz sichtbar

- verwandelt sich in Feuerball

- kugelförmiger Feuerball berührt den Boden nicht

- bei hoher Luftfeuchtigkeit bildet sich schnell ausbreitende ringförmige Kondensationswolke

- nach verlöschen des Feuerballs tritt an die Stelle Detonationswolke

- Gestalt eines wirbelförmigen Kreisringes

- gewinnt schnell an Höhe und Umfang

- Färbung wesentlich heller als bei Erddetonationen

- infolge der Sogwirkung kommt es zu einer aufsteigenden Staubsäule

- nur in geringen Höhen vereinigt sie sich zur Pilzform

- entscheidenden Vernichtungsfaktoren sind Druckwelle und Lichtstrahlung Erddetonation:

- Detonation auf oder in geringer Höhe über der Erdoberfläche ausgelöst

- auf der Erdoberfläche - Kontaktdetonation

- im Moment der Detonation erscheint ein greller Lichtblitz danach der Feuerball

- berührt die Erdoberfläche

- halbkugelförmig

- nach Reflektion der Druckwelle an der Erdoberfläche entsteht unterhalb des Feuerballs ein Sog

- lässt Stabsäule aufsteigen

- nach der Leuchtzeit wird Feuerball durch Detonationswolke ersetzt

- enthält große Mengen Erdreich

- da sie von Anfang an mit der Staubsäule zur Pilzform verbunden ist

- Staubsäule und Detonationswolke haben dunkle Färbung

- gewinnen schnell an Höhe und Umfang

- stärkster Vernichtungsfaktor: Restkernstrahlung

Unterirdische Detonationen:

- Feuerball nicht sichtbar

- nach Detonation erfolgt durch Auswurf von Erdreich und Gestein die Ausbildung einer mächtigen Erdwolke und eines Trichters

- durch zusammenfallen der Erdwolke bildet sich am Fuß eine ringförmige Staubwolke (Basiswolke)

- grossteil des Erdreichs fällt in den Detonationsreich

- der Rest wird vom Wind abgetrieben und bildet eine radioaktive Spur

- Hauptwirkung ist die Restkernstrahlung

- Gebäude werden durch Erddruckwelle (seismische Welle) zerstört

- macht das Gelände unpassierbar Wasserdetonation:

- Detonationen auf oder kurz über der Wasseroberfläche

- im Moment der Detonation erscheint greller Lichtblitz

- geht in Feuerball über

- durch Druckwirkung bildet sich über der Wasseroberfläche konzentrische Welle

- im Nullpunkt erhebt sich eine aufsteigende Wassersäule

- Hauptsächliche Vernichtungsfaktoren sind: Druckwelle in der Luft und an der Wasseroberfläche entstehende Wellen

- führen zur Zerstörung von Schiffen und Hafenanlagen Unterwasserdetonationen:

- Aufblitzen und Feuerball nicht sichtbar

- wenn Druckwelle an der Wasseroberfläche kommt es zu Wasserkuppel

- geht in hohe Wassersäule über

- im Innern enthaltener Wasserdampf mit Detonationsprodukten durchbricht oberen Teil der Säule

- bildet Detonationswolke in Form eines Federbusches

- Wassersäule fällt zusammen

- dadurch bildet sich eine Basiswelle

- Vernichtungsfaktoren: Unterwasserdruckwelle und Aktivierung des Wassers im Detonationsraum und in Abzugsrichtung der Detonationswolke

Vergleich zwischen „Little Boy“ (links) und „Fat Man“:

Luftdetonation: Erddetonation:

Unterwasserdetonation:

Feuerball einer Luftdetonation:

Die Druckwelle:

Der Atompilz:

Kernwaffen

Atombombe:

- 2 oder mehr unterkritische Mengen an Uran-235 oder Plutonium-239

- Zusammenschuss der Mengen zu einer überkritischen Masse

- in der selben Sekunde explodiert die Bombe

- Variante in kürzester Zeit überkritische Masse zu erzeugen wurde auf vielen Wegen gelöst

- ich erkläre den einfachsten:

die Bombe eine maximale Größe

- neu entstanden Neutronen sind sogenannte „schnelle“ Neutronen (v ~ 10000km/s)

- können nicht sofort wieder spalten

- müssen sich erst durch Stöße aneinander abbremsen

- die Energie entsteht dadurch das sie sich extrem voneinander abstoßen da die neuen Atome positiv geladen sind Wasserstoffbombe:

- ab Temperaturen von einigen Millionen °C verlieren Wasserstoffatome ihre Elektronen

- dieser Materiezustand heißt Plasma

- Kerne kommen sich dann so nahe das sie zu Helium verschmelzen

- dabei wird Energie frei

- die benötigten Temperaturen können nicht lange bereitgestellt werden

- deswegen nimmt man Deuterium u. Tritium

- Problem ist man braucht flüssigen Wasserstoff (-240°C)

- Lösung: Deuterium + Lithium -> Lithiumdeuterid (kristallines Pulver)

- Lithiumdeuteridatome werden von Neutronen in Deuteriumatomkerne und Tritiumatomkerne aufgespalten

- Tritium und Deuterium verschmelzen sofort wieder zu einem Heliumisotop wobei ein Neutron frei wird

- um die Startenergie bereitzustellen wird Wasserstoffbombe durch Atombombe gezündet

- Sprengkraft von 60 000 000 t TNT (60Mio t Trionitrotoluol)

Neutronenbombe:

- vernichtet jedoch alles Leben im großen Umkreis durch intensive Strahlung

- mit der Bombe wollte man eine kleine, dosierte Atomwaffe schaffen

- Problem war das für explosive Kettenreaktion eine kritische Masse da sein muss

- was eine den Militärs zu große Explosionskraft bedingt

- Problem wurde gelöst indem Dichte des Spaltstoffes extrem erhöht wird

- dadurch wurde die kritische Masse herabgesetzt

- man erreicht es indem man keilförmige Sprengsätze (TNT) in eine Kugel des Spaltstoffes setzt

- lässt die Sprengsätze absolut simultan zünden

- absolut simultan heißt innerhalb einer millionstel Sekunde

- technisch äußerst aufwendig

- dadurch brauch man nur noch wenige hundert Gramm des Spaltstoffes

- da man eine Neutronenstrahlung haben will wird der Kern mit Lithiumdeuterid umhüllt

- wodurch man eine Fusionsbombe erhält bei der die Neutronenstrahlung höher als bei einer reinen Spaltwaffe ist