Bericht zur Waffentauglichkeit von Reaktorplutonium - IANUS ...

zusammengesetzt, daß die in einem Punkt an der äußeren Oberfläche der Sprengstoffschicht
erzeugten Stoßwellen die Oberfläche der Plutonium-Hohlkugel an allen Punkten
gleichzeitig erreichten (”Sprenglinsen”) [TSIP83].
Der erste nukleare Test fand am 16. Juli 1945 bei Alamogordo in der Wüste von New
Mexico statt. Vor dem Test unterschätzten fast sämtliche beteiligten Wissenschaftler die
erreichbare Sprengkraft [BLUM76; JUNG64].
Die Sprenglinsentechnik ist heute auch im zivilen Bereich weit verbreitet. Meist soll bei
ihrer Anwendung mit einer Punktzündung eine ebene Stoßfront erreicht werden. Eine weitere
Möglichkeit der Schockwellenformung neben der Verwendung mehrerer verschieden
schnell detonierender Sprengstoffe ist der Einbau von Hohlräumen oder nichtexplodierenden
Körpern in der Sprengstoffladung [SCHA71]. Die nötigen physikalischen und chemischen
Daten einer Vielzahl brisanter Sprengstoffe sind in einem Handbuch des Lawrence
Livermore Laboratory [DOBR74] zugänglich.
Häufig ist auf die große Zahl an Wissenschaftlern und Technikern des Manhattan-Projekts
verwiesen worden, um so ungeheure Schwierigkeiten des Bombenbaus zu begründen. Es
sollte jedoch nicht vergessen werden, daß dieser Personenkreis an vielen Problemen zu
arbeiten hatte, die heute längst gelöst sind, wie z.B. an der Bestimmung von kritischen
Massen oder Reaktionswirkungsquerschnitten usw. mit gemessen an heutigen Stand der
Technik primitiven Methoden. Außerdem standen damals keine leistungsfähigen Rechner
zur Verfügung, so daß Theoretiker mit Berechnungen zu kämpfen hatten, die heute mittels
einer Maschine innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden können.
An dieser Stelle wollen wir noch einmal auf ein weitverbreitetes Mißverständnis aufmerksam
machen. Es darf bei Betrachtungen zur Waffentauglichkeit nicht der Neutronenhintergrund
von reinem Plutonium-239 und Reaktorplutonium verglichen werden (z.B.
[SEIF84; NELS77]). Der Neutronenhintergrund unseres im Vorspann dieses Berichtes definierten
Reaktorplutoniums ist in der Tat etwa 17000 mal größer als derjenige von reinem
Plutonium-239. Vergleichen wir unser Reaktorplutonium jedoch mit dem Waffenplutonium
niederer Qualität (7% 240 Pu), welches dennoch als Waffenplutonium gilt, so ist der
Neutronenhintergrund des Reaktorplutoniums nur noch 4,6 mal so hoch.
2.2 Aufbau der Pu-Isotope in Brennelementen und Neutronenhintergrund
Für eine Abschätzung des Frühzündungsproblems relevant ist der Zusammenhang zwischen
dem Abbrand der Brennelemente und dem Neutronenhintergrund. Die Erbrütung
von Plutonium-Isotopen aus 238 U, sogenannte Inventarberechnungen, kann mit nichtlinearen
gekoppelten Differentialgleichungen simuliert werden [FISH83,KIRC85]. Abb.1 gibt
einen schematischen Zusammenhang dieses Prozesses wieder. Durch den, von der Spaltung
des 235 U aufrechterhaltenen Neutronenfluß wandelt sich das 238 U über mehrere Zwischenschritte
(n-Einfang & β-Zerfall) in 239 Pu um. Durch das Einfangen weitere Neutronen entstehen
die ”höheren” Plutonium-Isotope 240,241,242. Mit der aus der Inventarberechnung
resultierenden Pu-Zusammensetzung und den unten aufgeführten spezifischen Neutronenraten
kann der Neutronenhintergrund als Funktion des Abbrandes bestimmt werden.
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