Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Würfel aus dem „Atomkeller“

16.09.2015

Forensische Untersuchung von Uran aus deutschen Nuklearprojekten der 1940er Jahre

In den 1940er Jahren wurden in Deutschland Projekte angestoßen, die Kernspaltung von Uran technisch zu verwerten. Historische Uran-Proben aus Deutschland wurden jetzt von einem internationalen Team forensisch untersucht. Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, konnten sie die Echtheit der Proben untermauern und bestätigen, dass in den damaligen Experimenten keine selbsterhaltende nukleare Kettenreaktion erreicht wurde.


Uran-Würfel

(c) Willey-VCH

Treffen Neutronen auf Uran-235-Kerne, nehmen diese ein Neutron auf, es entsteht instabiles Uran-236, das in zwei Bruchstücke zerfällt, die mit hoher Geschwindigkeit auseinanderfliegen. Bei der Spaltung entstehen außerdem zwei bis drei neue Neutronen, sodass eine Kettenreaktion in Gang kommen kann.

Wichtig ist, dass die Neutronen effektiv abgebremst werden, denn schnelle Neutronen können von Uran-Kernen schlecht „eingefangen“ werden. In einem Kernkraftwerk muss die Kettenreaktion exakt geregelt sein, so dass aus jeder Kernspaltung nur ein einziges Neutron für einen weiteren Spaltvorgang zur Verfügung steht, also eine gleichmäßige Energiefreisetzung erfolgt.

Die erste selbsterhaltende Kettenreaktion gelang Enrico Fermi 1942 in Chicago. „Ob die damals auch in Deutschland anlaufenden Nuklearprojekte eine militärische Bedeutung hatten oder eher auf die Entwicklung eines Atomreaktors für die Energiegewinnung abzielten – oder beides – ist ein viel diskutiertes Thema“, so Maria Wallenius vom Institut für Transurane (ITU) in Karlsruhe, das zum Joint Research Centre, dem wissenschaftlichen Dienst der Europäischen Kommission gehört.

Werner Heisenberg forschte am Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik in Berlin mit Uran in Plattenform, während Kurt Diebner beim Heereswaffenamt Uran-Würfel verwendete. Später erkannte Heisenberg die Überlegenheit des Würfeldesigns. Das letzte Experiment, B8, fand im März 1945 statt, nachdem ein Teil des Kaiser-Wilhelm-Instituts nach Haigerloch umgezogen war.

Als Brennstoff dienten 1,5 Tonnen Natururan in Form von 664 „Heisenberg-Würfeln“. Wallenius erläutert den historischen Zusammenhang: „Durch Neutronenbeschuss sollte eine selbsterhaltende nukleare Kettenreaktion ausgelöst werden, die aber nicht erreicht werden konnte, da der Reaktor, neben anderen Defiziten, zu klein war.“

In einer nuklear-forensischen Studie untersuchte das Team aus Wissenschaftlern vom ITU, der Universität Mainz, der Australian National University (Canberra) sowie der Universität Wien jetzt drei historische Uranproben: eine pulverförmige Probe von einem Heisenberg-Würfel, die das Bundesamt für Strahlenschutz zur Verfügung gestellt hatte, ein kleines Stück Metall von einem Heisenberg-Würfel aus dem Atomkeller-Museum in Haigerloch, mehrere kleine Stückchen von der sogenannten Wirtz-Platte, die früheren Experimenten der Gruppe um Heisenberg und Karl Wirtz zugeschrieben wird, sowie einige Uran-Rohmaterialien.

Das Team ermittelte Mengenverhältnisse verschiedener Isotope, etwa von Uran-234 zu Thorium-230, seinem natürlichen Zerfallsprodukt, um zu bestimmen, wann das Material produziert wurde. Wallenius: „Nach unseren Ergebnissen fand dies im Zeitraum von 1940 bei der Wirtz-Platte und 1943/44 bei den Würfeln statt. Dies ist auch ein eindeutiger Beleg für die Echtheit der Proben als Heisenberg-Würfel bzw. als eine Wirtz-Platte.“

Die geographische Herkunft konnten die Forscher anhand des Gehalts an Seltene-Erden-Elementen sowie der Verhältnisse von Strontium-87 zu Strontium-86 ermitteln, Werte, die für die unterschiedlichen Typen von Uranerz-Lagerstätten charakteristisch sind. „Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass das für die Würfel und die Platte verwendete Uran aus einer Mine in Joachimsthal (Tschechien) kam“, so Wallenius.

In den Proben fanden sich Spuren von Uran-236 und Plutonium-239 in einer Menge, die deren natürlichen Vorkommen entspricht. „Das bedeutet, dass die Uranproben keiner größeren Neutronenbestrahlung ausgesetzt wurden“, so Wallenius. „Diese experimentellen Ergebnisse sind im Einklang mit den Berichten, dass die deutschen Versuche damals keine selbsterhaltende nukleare Kettenreaktion erreichen konnten.“

Über den Autor

Dr. Maria Wallenius begann ihre Laufbahn als Radiochemikerin an der Universitä von Helsinki, bei einem Projekt zur nuklearen Sicherheitsüberwachung. 1996 wechselte sie an das Institut für Transurane (ITU) in Karlsruhe, wo sie auf dem Gebiet der nuklearen Forensik an charakteristischen Parametern für die Herkunftsbestimmung von Plutonium durch Massenspektrometrie arbeitete. Seit ihrer Promotion 2001 war sie an verschiedenen Forschungs- und Trainingsaktivitäten im Bereich der nuklearen Forensik und Sicherheit beteiligt. Daneben ist sie die Koordinatorin der nuklearen forensischen Analytik am ITU.

Autor: Maria Wallenius, European Commission - Joint Research Centre (Germany), mailto:Maria-S.Wallenius@ec.europa.eu

Angewandte Chemie: Presseinfo 37/2015

Autor: Maria Wallenius, European Commission - Joint Research Centre (Germany), mailto:Maria-S.Wallenius@ec.europa.eu

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201504874

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik