Die Energie, die bei einer nuklearen Explosion freigesetzt wird, ist enorm. Sie ist in der Lage, ganze Städte in wenigen Minuten zu zerstören. Diese ungeheure Energie wird durch eine Kernreaktion freigesetzt.
Der Mechanismus einer nuklearen Kettenreaktion
Aus dem Physikstudium ist bekannt, dass die Nukleonen im Kern – Protonen und Neutronen – durch starke Wechselwirkungen zusammengehalten werden. Es übertrifft die Kräfte der Coulomb-Abstoßung deutlich, sodass der Kern insgesamt stabil ist. Im 20. Jahrhundert entdeckte der große Wissenschaftler Albert Einstein, dass die Masse einzelner Nukleonen etwas größer ist als ihre Masse im gebundenen Zustand (wenn sie einen Kern bilden). Wohin geht ein Teil der Masse? Es stellt sich heraus, dass es in die Bindungsenergie von Nukleonen umgewandelt wird und dank ihr Kerne, Atome und Moleküle existieren können.
Die meisten der bekannten Kerne sind stabil, aber es gibt auch radioaktive. Sie emittieren kontinuierlich Energie, da sie einem radioaktiven Zerfall unterliegen. Die Kerne solcher chemischer Elemente sind für den Menschen unsicher, aber sie geben keine Energie ab, die ganze Städte zerstören kann.
Kolossale Energie erscheint als Ergebnis einer nuklearen Kettenreaktion. Das Isotop von Uran-235 sowie Plutonium werden als Kernbrennstoff in einer Atombombe verwendet. Wenn ein Neutron in den Kern eintritt, beginnt es sich zu teilen. Ein Neutron, ein Teilchen ohne elektrische Ladung, kann leicht in die Struktur des Kerns eindringen und die Wirkung der Kräfte der elektrostatischen Wechselwirkung umgehen. Infolgedessen beginnt es sich zu dehnen. Die starke Wechselwirkung zwischen Nukleonen wird schwächer, während die Coulomb-Kräfte gleich bleiben. Der Uran-235-Kern wird in zwei (selten drei) Fragmente gespalten. Es erscheinen zwei zusätzliche Neutronen, die dann eine ähnliche Reaktion eingehen können. Daher wird sie Kette genannt: Was die Spaltungsreaktion (Neutron) verursacht, ist ihr Produkt.
Durch eine Kernreaktion wird Energie frei, die die Nukleonen im Mutterkern von Uran-235 bindet (Bindungsenergie). Diese Reaktion liegt dem Betrieb von Kernreaktoren und der Explosion der Atombombe zugrunde. Für die Umsetzung muss eine Bedingung erfüllt sein: Die Masse des Brennstoffs muss unterkritisch sein. Im Moment der Kombination von Plutonium mit Uran-235 kommt es zu einer Explosion.
Nukleare Explosion
Nach der Kollision von Plutonium- und Urankernen entsteht eine starke Stoßwelle, die alle Lebewesen im Umkreis von etwa 1 km trifft. Ein Feuerball, der an der Explosionsstelle auftaucht, dehnt sich allmählich auf 150 Meter aus. Seine Temperatur sinkt auf 8 Tausend Kelvin, wenn die Stoßwelle weit genug wandert. Die erhitzte Luft transportiert radioaktiven Staub über große Entfernungen. Eine nukleare Explosion wird von starker elektromagnetischer Strahlung begleitet.
