Uranbombe

Über die physikalischen Grundlagen zu einer Kernspaltungsbombe konnten Sie sich ja schon bei Wikipedia unter dem Stichwort Kernspaltung informieren.

Nachfolgend die Umsetzung dieser physikalischen Voraussetzungen in eine praktische Uranbombe. Folgende Voraussetzungen sind dafür notwendig:

1. Damit eine Kettenreaktion aufrechterhalten wird, ist eine kritische Masse des U-235 notwendig. Dabei hängt diese von verschiedenen Faktoren, wie z.B. dem Anreicherungsgrad, Geometrie der Masse, Kompression ab.

2. Damit die Uranbombe nicht vorzeitig bzw. unkontrolliert explodieren kann, darf die kritische Masse erst zu einem kontrollierten Zeitpunkt erreicht werden

Die oben aufgeführten, sicherlich nicht vollständigen Voraussetzungen werden bei der Uranbombe mit Hilfe des Kanonenprinzips umgesetzt. Nachfolgend eine Darstellung dieses Kanonenprinzips:

Obige Darstellung zeigt des Aufbaus einer Atombombe nach dem Kanonenprinzip. Diese Zeichnung wurde nach der Vorlage aus dem Buch von Hans Thirring "Die Geschichte der Atombombe" aus dem Jahr 1946 angefertigt.
Dabei sind: P= Pulverladung, R= Kanonenrohr, T= Tamper (Mantel, der aus einem schweren, neutronenreflektierenden Stoff besteht), S= Sprengkugel (U-235) aus der ein zylindrisches Stück Uran herausgeschnitten ist.
Der Vorgang ist folgender:
1. Das Uran in der Sprengkugel (Bezeichnung von Thirring) besitzt noch nicht die kritische Masse. Die Atombombe kann also noch nicht explodieren.
2. Die Pulverladung P wird gezündet. Unterhalb dieser Pulverladung befindet sich das oben beschriebene zylindrische Stück U-235 (hier nicht dargestellt).
3. Dieses Uran wird dann durch das Kanonenrohr R in die Sprengkugel S geschossen.
4. Durch dieses zusätzliche Uran hat die Sprengkugel S die kritische Masse erreicht, die Kettenreaktion beginnt und die Atombombe explodiert.

Eine kurze, sicherlich nicht vollständige Erklärung der Funktion eines Tamper: Ein Tamper besteht, wie oben beschrieben, aus einem schweren, neutronenreflektierenden Stoff. Da zur Kernspaltung Neutronen notwendig sind muß man dafür sorgen, das möglichst alle bei einer solchen Kernspaltung erzeugten Neutronen wieder für die folgenden Kernspaltungsvorgänge zur Verfügung stehen. Wäre das nicht der Fall würde keine über längere Zeit andauernde Kettenreaktion ausgelöst. Es käme zu einer kleinen Verpuffung. Daher wird ein Tamper um die Urankugel gelegt, die z.B. aus U-238 besteht, welches den größten Teil der entstandenen Neutronen die auf den Tamper trifft wieder in die Urankugel zurück reflektiert und damit diesen Neutronen die Möglichkeit gibt, weitere U-235 Kerne zu spalten. Die Kettenreaktion wird dadurch verlängert.
Der zweite Grund für den Tamper ist, das die Urankugel so lange wie möglich zusammen gehalten wird, um auch hierdurch die Anzahl der Spaltvorgänge zu erhöhen.
Das trotzdem bei der Hiroshima-Bombe die optimale Konstruktion nicht ereicht war erkennt man daran, das der später errechnete Wirkungsgrad nur bei einem Prozent lag.

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