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 Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren
16.11.2018 | Universität Bayreuth

nachricht Günstiger Katalysator für das CO2-Recycling
16.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

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

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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