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Nach der Entdeckung der Kernspaltung

Published by Hartmut in the blog Hartmut's blog. Views: 3636

Auf der Tagung der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft am 26. Januar 1939 in Washington war von einigen Physikern bereits die Vermutung geäussert worden, dass bei der Spaltung des Urankerns sehr wahrscheinlich Neutronen freigesetzt werden. Der experimentelle Nachweis gelang zuerst einer französischen Forschergruppe um Frédéric Joliot-Curie (1900-1958). In einer Arbeit vom 8. März 1939 vermuteten sie, dass bei der Spaltung im Mittel mehr als ein Neutron freigesetzt wird. In einer weiteren Arbeit vom 7. April 1939 gaben sie den Wert 3,5 ± 0,7 an (Der genaue Wert beträgt für die Uranspaltung durch langsame Neutronen 2,47). Damit erschienen die Aussichten sehr gut für die Verwirklichung einer nuklearen Kettenreaktion bei genügender Grösse einer geeigneten Anordnung.

Im Februar 1939 hatten der Amerikaner R. B. Roberts und Mitarbeiter die Emission verzögerter Neutronen nachgewiesen. Sie beobachteten, dass noch bis zu 1,5 Minuten nach Entfernen der die Kernspaltung auslösenden Neutronenquelle von der bestrahlten Probe Neutronen emittiert werden. Der Anteil dieser verzögerten Neutronen an der Gesamtzahl der pro Spaltakt entstehenden Neutronen ist, wie sich später herausstellte, sehr gering. Er beträgt weniger als 1 %, ist aber für die Herbeiführung einer stationären nuklearen Kettenreaktion und das Regelungsverhalten der Kernspaltungsreaktoren von wesentlicher Bedeutung.

Die Untersuchungen weiteten sich jetzt rasch weiter aus. Niels Bohr (1885-1962) vermutete, dass nur das Uranisotop U-235, das im natürlichen Uran lediglich zu 0,72 % enthalten ist und erstmals 1935 durch A. J. Dempster nachgewiesen worden war, durch langsame Neutronen spaltbar ist, das häufigere Isotop U-238 hingegen nur durch schnelle Neutronen und mit geringerer Reaktionsrate. Diese Vermutung wurde 1940 experimentell bestätigt, nachdem auf massenspektroskopischem Wege eine angereicherte U-235-Probe gewonnen worden war.

Insgesamt wurden im Verlauf des Jahres 1939 reichlich 100 Arbeiten zur Kernspaltung und den damit verbundenen Phänomenen wie auch zu denkbaren Wegen zur Verwirklichung einer energieliefernden Kettenreaktion veröffentlicht. Das Konzept der kritischen Masse wurde geboren. F. Joliot-Curie und Mitarbeiter reichten fünf Patente ein und hinterlegten mehrere Geheimdokumente, die das Prinzip und die wesentlichen Bedingungen der steuerbaren nuklearen Kettenreaktion und des Aufbaus eines „Atommeilers“, eines Kernreaktors, beschrieben. Ihr Inhalt wurde erst nach dem Krieg bekannt.

Im Juni 1939 erschien in den "Naturwissenschaften" der Artikel von S. Flügge (1912-1997) "Kann der Energieinhalt der Atomkerne technisch nutzbar gemacht werden?". Zusammenfassend kam er zu dem Schluss:

"Alles in allem sei noch einmal betont, dass unsere gegenwärtigen Kenntnisse die Möglichkeit einer 'Uranmaschine' der beschriebenen Art wahrscheinlich machen, dass aber das vorliegende quantitative Zahlenmaterial noch mit zu hohen Fehlergrenzen behaftet ist, um diese Möglichkeit zur Gewissheit zu verdichten."

Auf die militärische Bedeutung, die der Kernspaltung möglicherweise für die Schaffung von Kernsprengkörpern ungeahnter Stärke zukommt, wurden in den USA und in Deutschland Regierungs- und militärische Dienststellen schon im März/April 1939 hingewiesen.

Nach Kriegsausbruch im Herbst 1939 teilweise und im Verlaufe des Jahres 1940 dann nahezu vollständig, begann sich über alle kerntechnisch wesentlichen Daten und Erkenntnisse der Schleier der Geheimhaltung zu senken und blieb für die nächsten 15 Jahre fast vollständig geschlossen.

Am 2. Dezember 1942 wurde von Enrico Fermi (1901-1954) und seinem Forscherteam unter den Tribünen des Universitätsstadions von Chicago erstmals eine stationäre Kernspaltungs-Kettenreaktion verwirklicht. Der erste künstliche Kernreaktor war in Betrieb.
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