Robert J. OPPENHEIMER
Der Vater der A-Bombe
von Martin HeinischSteckbrief:
*22.04.1904 (New York)
+18.02.1967
- Vater: wohlhabender Kaufmann- Mutter: Künstlerin
- 1925: studiert in Harvard mit Auszeichnungen in Physik
- 1926: erstes Buch über Quantentheorie
- 1929: unterrichtete in UC-Berkley
- 1942: Leitung über Los Almos nat. Laboratory
- 1945: Zusammentreffen mit Fermi
- 1946: Rücktritt von Manhattan Projekt nach Bomben-Abwurf auf Hiroshima
Oppenheimer, J. Robert
(1904-1967), amerikanischer Atomphysiker. Oppenheimer wurde am 22.04.1904 in New York geboren und studierte Physik und Chemie an der Harvard University sowie an den Universitäten von Cambridge und Göttingen.Ab 1929 lehrte er Physik an der University of California und am California Institute of Technology in Pasadena (1929-1947), wo er große Fachbereiche für theoretische Physik aufbaute. Bekannt wurde er durch seine Beiträge zur Quantentheorie, Relativitätstheorie, zu kosmischen Strahlen, Positronen und Neutronensternen.
1943 wurde Oppenheimer Direktor der Forschungslaboratorien in Los Alamos (New Mexico) und wissenschaftlicher Leiter des amerikanischen Atomenergieprojektes (Manhattan Project). Unter seiner Leitung wurde bis 1945 die amerikanische Atombombe entwickelt und gebaut.
Ab 1947 war Oppenheimer Direktor am Institute for Advanced Studies in Princeton (New Jersey), eine Stellung, die er bis 1966 beibehielt. Außerdem war er von 1947 bis 1952 Präsident des General Advisory Committee der Atomic Energy Commission (AEC; Atomenergiebehörde) und wirkte danach als Berater, wurde jedoch 1954 dieses Amtes enthoben, nachdem er sich offen gegen die Entwicklung der Wasserstoffbombe ausgesprochen und eine Rüstungskontrolle befürwortet hatte.
Als "Sicherheitsrisiko" wurde er vor den McCarthy-Ausschuss zur Untersuchung "unamerikanischer Umtriebe" zitiert, wo man ihm seine frühere Verbindung zu politisch linksgerichteten Kreisen zur Last legte. Nachdem Oppenheimer unter der Regierung John F. Kennedys rehabilitiert worden war, erhielt er 1963 mit dem Enrico-Fermi-Preis die höchste Auszeichnung der Atomenergiebehörde.
Oppenheimer widmete seine letzten Jahre dem Studium der Beziehung zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Er starb am 18.02.1967 in Princeton. Zu seinen Schriften gehören Science and the Common Understanding (1954, Wissenschaft und allgemeines Denken) und Lectures on Electrodynamics (1970 posthum veröffentlicht).
Das MANHATTAN-Projekt war ursprünglich ein Labor namens "Los Almos national Laboratory" in Mexico, es wurde aber nach vielen großen Erfolgen im nuklearen Bereich der US - Army unterstellt.
Unter der Leitung der Army entwarfen die Physiker die erste Atombombe. Nach dem Abwurf der ersten Atombombe beteuerten die Physiker, dass sie zu keiner Zeit vom Abwurf auf ein dichtbesiedeltes Gebiet wie Hiroshima wußten.
Funktionsweise der Atombombe
Bei den Atombomben unterscheidet man zwischen Kernspaltungsbomben, die ihre Energie aus der Spaltung von Uran oder Plutonium beziehen, also der "klassischen Atombombe" und Fusionsbomben, den Wasserstoffbomben, bei denen ein wesentlicher Teil der Energie aus der Verschmelzung von Kernen des schweren Wasserstoffs zu Helium stammt.
Kernspaltungsbombe
Die Kernspaltungsbombe ist im Prinzip ein schneller Reaktor mit sehr hoher Reaktivität, d.h. es werden jeweils viel mehr Neutronen produziert, als ausfließen oder absorbiert werden. In einer Kernspaltungsbombe muss das spaltbare Material so angeordnet sein, dass es unterkritisch bleibt. Das geschieht entweder dadurch, dass die gesamte Masse in mehrere Teile aufgeteilt wird, die getrennt voneinander lagern, oder dass es bei geringer Dichte über ein grosses Volumen verteilt wird.
Zur Zündung der Kernexplosion wird das spaltbare Material durch eine konventionelle Sprengladung zusammengepreßt, so dass auf engem Volumen die sehr hoch überkritische Masse vereinigt wird. Gleichzeitig wird eine Neutronenquelle eingeschaltet, die zum richtigen Zeitpunkt für die ersten Neutronen zur Einleitung der Kettenreaktion sorgt.
Während das spaltbare Material komprimiert wird, darf noch keine Kernreaktion stattfinden, da ein Freiwerden von Energie im Brennstoff der Komprimierung entgegen wirken und dadurch das Erreichen einer ausreichend hohen Reaktivität verhindern würde. Die Komprimierung muss daher so schnell erfolgen, dass während dieser Zeit kein Neutron durch spontane Spaltung im Material entsteht.
Ist die volle Überschussreaktivität erreicht, so muss sehr schnell die Kettenreaktion einsetzen, da die spaltbare Masse nach der Explosion des chemischen Sprengstoffs nur kurze Zeit im komprimierten Zustand verbleibt.
Der Ablauf der eigentlichen nuklearen Explosion ist sehr kompliziert, da bei ihr neutronenphysikalische und thermodynamische Prozesse eng gekoppelt sind. Die Neutronenflussverteilung beeinflusst die Leistungsfreisetzung und diese wieder über die Expansion und die Änderung der Reaktivität den Neutronenfluss.
Der Vorgang lässt sich grob in zwei Phasen einteilen: In der ersten Phase, die etwa 0.5 Millionstel Sekunden dauert, bleibt die Reaktivität im spaltbaren Material konstant, da nur verhältnismäßig wenig Energie erzeugt wird. Die Leistung steigt von der Ausgangsleistung, die von der Neutronenquelle gegeben ist, das ist etwa 1/30 000 Watt, bis auf eine Leistung von ca. 1015 bis 1016 Watt an.
Zum Vergleich: Ein durchschnittliches Kernkraftwerk erbringt etwa 108 Watt Leistung! Die Temperatur beträgt zu diesem Zeitpunkt ca. 50 000° C und die freigesetzte Energie etwa 20 kWh.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Material nur noch durch die Trägheitskräfte zusammengehalten und beginnt unter Einwirkung des sich aufbauenden hohen Druckes zu expandieren. Damit beginnt die zweite Phase der Explosion, in der die Reaktivität durch die Expansion abnimmt, die Leistung jedoch noch weiter zunimmt bis auf einen Spitzenwert von über 1020 Watt. Diese Phase dauert etwa 0,1 Millionstel Sekunden, danach wird die Anordnung unterkritisch und die Leistung fällt schnell ab.
Nach weiteren 0,1 Millionstel Sekunden wird nur noch durch den Zerfall von Spaltprodukten Leistung abgegeben. Das Material der Bombe expandiert jetzt schnell und heizt die Umgebung auf. Dabei bildet sich der bekannte Feuerball.
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