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 Soziale Netzwerke geben Aufschluss über Dates von Blaumeisen
19.02.2020 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

nachricht Einblicke in den Ursprung des Lebens: Wie sich die ersten Protozellen teilten
19.02.2020 | Universität Augsburg

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: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Im Focus: Einblicke in die Rolle von Materialdefekten bei der spin-abhängigen Petahertzelektronik

Die Betriebsgeschwindigkeit von Halbleitern in elektronischen und optoelektronischen Geräten ist auf mehrere Gigahertz (eine Milliarde Oszillationen pro Sekunde) beschränkt. Die Rechengeschwindigkeit von modernen Computern trifft dadurch auf eine Grenze. Forscher am MPSD und dem Indian Institute of Technology in Bombay (IIT) haben nun untersucht, wie diese Grenze mithilfe von Lichtwellen und Festkörperstrukturen mit Defekten erhöht werden könnte, um noch größere Rechenleistungen zu erreichen.

Lichtwellen schwingen mehrere hundert Trillionen Mal pro Sekunde und haben das Potential, die Bewegung von Elektronen zu steuern. Im Gegensatz zu...

Im Focus: Charakterisierung von thermischen Schnittstellen für modulare Satelliten

Das Fraunhofer IFAM in Dresden hat ein neues Projekt zur thermischen Charakterisierung von Kupfer/CNT basierten Scheiben für den Einsatz in thermalen Schnittstellen von modularen Satelliten gestartet. Gefördert wird das Projekt „ThermTEST“ für 18 Monate vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Zwischen den Einzelmodulen von modularen Satelliten werden zur Kopplung eine Vielzahl von Schnittstellen benötigt, die nach ihrer Funktion eingeteilt werden...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

4. Fachtagung Fahrzeugklimatisierung am 13.-14. Mai 2020 in Stuttgart

10.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Supercomputer „Hawk“ eingeweiht: Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart erhält neuen Supercomputer

19.02.2020 | Informationstechnologie

Soziale Netzwerke geben Aufschluss über Dates von Blaumeisen

19.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics