In den letzten Tagen wurde viel über die Atombomben von Hiroshima und Nagasaki geschrieben. Über die verheerenden Wirkungen. Über Tod, Krankheit und Leid, die dem Abwurf der Bomben folgten.
Über die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse ist allerdings wenig bekannt. Deswegen hier nun ein kleiner Exkurs in die Physik, die Atomphysik und ihre Folgen ....
Der Kernspaltungsprozess - und seine Ursachen
Atome bestehen aus Atom-Kernen mit Neutronen (0)* und Protonen (+)**, umgeben von einer Atom-Hülle, auch "Wolke", aus Elektronen (-)***, die sich auf Bahnen mit unterschiedlicher Entfernung vom Kern bewegen. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, daher wird mit zunehmender Zahl von Protonen (+) im Kern eines Atoms seine Neigung, sich spontan zu spalten, immer größer.
Bei kleinen Atomen, etwa dem Wasserstoff [H = Hydrogenium], wird der Kern nur von einem Proton (+) gebildet, der von einem sehr kleinen, sich schnell bewegenden Elektron (-) umkreist wird.
Da die Ladungen ungleich sind, ziehen sie sich an [und das Elektron (-) "stürzt" nicht nach innen, auf das Proton (+) hin, weil es sich mit schneller Bewegung auf unterschiedlichen Bahnen um das Proton (+) bewegt und durch die Zentrifugalkraft vom Proton (+) wegstrebt. Es halten sich also Zentrifugalkraft zum einen und Anziehungskraft zwischen den Ladungen die Waage: Das Elektron (-) bewegt sich auf einer zufälligen Bahn in wechselnden Entfernungen vom Kern des Atoms].
Betrachtet man größere Atome, wie etwa das Uran, so sieht die Sache schon ganz anders aus. Wegen der großen Zahl an Protonen (+) (+) ist die Abstoßung um ein Vielfaches erhöht und wird z.T. durch die "Isolierarbeit" der Neutronen (0) kompensiert.
"Uran" ist aber keine einheitliche Menge an Atomen. Es gibt sogenannte Isotope, womit Atome am gleichen Ort [iso topos] im Periodensystem der Elemente gemeint sind, die zwar die gleiche Protonenzahl (+) besitzen, sich aber in der Zahl der Neutronen (0) unterscheiden.
So gibt es Uran238 und Uran235, wobei die Zahlen die Anzahl der Neutronen (0) bezeichnen. Unter normalen Bedingungen senden diese Atome spontan Strahlung aus: Sogenannte α-Strahlung, auch α-Teilchen genannt [dabei handelt es sich um Helium-Kerne, bestehend aus zwei Protonen (+) und zwei Neutronen (0)].
Wird nun ein solches Uran235-Atom durch ein umherfliegendes Neutron (0) "angestoßen", so zerfällt es in zwei unterschiedliche Atome, nämlich - wie in der Abbildung dargestellt - in Silber und Rhodium.
Beim spontanen Zerfall des Urans werden, wie in der obigen Abbildung gezeigt, neben den beiden mit hoher Geschwindigkeit bewegten Atomen Silber und Rhodium, auch andere Strahlungsarten frei: β-Strahlung [Elektronen] und γ-Strahlung [Energie, keine Teilchen!].
Die nächste Abbildung, unten, zeigt nun den Prozess der Kernspaltung:
Es werden von auftreffenden Neutronen (0) Uran-Atome gespalten, wobei stets weitere Neutronen (0) freigesetzt werden, die nun ihrerseits den Prozess unterhalten. Dabei kommt es darauf an - zumindest in Kernreaktoren, die ja Energieerzeugung und nicht Zerstörung bewirken sollen - daß immer mindestens ein Neutron (0) zur weiteren Spaltung zur Verfügung steht. Die überschüssigen Neutronen (0) werden durch Wasser oder Kohlenstoff "eingefangen" und so neutralisiert.
In der dritten Abbildung ist nun zu sehen, was aus dem Uran238 wird, wenn es von einem Neutron (0) getroffen wird: Uran239, wobei ein Elektron (-), ein β-Teilchen, freigesetzt wird. Durch diesen Prozess wird Uran239 zu Neptunium239, das nach Verlust eines weiteren Elektrons (-) zu Plutonium239 umgewandelt wird.
Plutonium239 ist die Ausgangssubstanz für die Kettenreaktion in Atombomben, da es seinerseits durch ein Neutron (0) zur Spaltung angeregt werden kann. Dieser Prozess verläuft ungebremst und setzt alle Energie in Bruchteilen von Sekunden frei - mit der verheerenden Folge, die in Hiroshima und Nagasaki beobachtet werden konnte ....
* (0) = elektrisch neutral / Neutron;
** (+) = positive Ladung / Proton;
***(-) = negative Ladung /Elektron.