Bericht zur Waffentauglichkeit von Reaktorplutonium - IANUS ...

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findet aber kaum in trockener Luft statt und es wurden in Los Alamos beste Erfahrungen bei der Lagerung und Handhabung von Plutoniummetall in frei zirkulierender trockener Luft gemacht [WICK67]; eine bloße Oxidation an der Oberfläche wirkt ohnehin nicht sonderlich störend. Durch eine Stabilisierung der sogenannten δ -Phase des Plutoniummetalls, wie sie in Kernwaffen durch Legierung mit wenigen Prozent Gallium erreicht wird [COCH84], kann die Korrosionsbeständigkeit wesentlich verbessert werden [WICK67]. In der δ -Phase zeigt Plutoniummetall die größte Bereitschaft, legierende Elemente aufzunehmen, z.B. bei Zimmertemperatur 8 Atom-% Gallium, bei höheren Temperaturen 12,5 Atom-% [TAUB74]. In Experimenten wurde an einer mit 3,5 Atom-% Gallium legierten Folie nach 2 1/2 Jahren in Laborluft und an einer mit 6 Atom-% legierten Folie nach 6 Jahren noch keine signifikante Qualitätseinbuße durch Oxidation beobachtet [WICK67]. Die Herstellung von Plutonium-Gallium-Legierungen ist in der öffentlich zugänglichen Literatur ausführlich beschrieben [BLAN62; WICK67]. 38
2.5 Einflüsse von Reaktorplutonium auf eine Sprengstoffladung 2.5.1 Einflüsse radioaktiver Strahlung Für den Einsatz in den ersten Atombomben wurde in Los Alamos vor allem mit dem Sprengstoff Composition B experimentiert, seltener auch mit Torpex, Pentolit, Baronal und Baratol [HAWK61]. Bis Mitte der fünfziger Jahre wurde in den USA sowohl aus Sicherheits- als auch aus Sicherungsgründen der Spaltstoff von Kernwaffen getrennt vom Rest der Waffe aufgehoben [COCH84]. Das Problem eventueller langfristiger Strahlenschäden am konventionellen Sprengstoff stellte sich auf diese Weise nicht. Dennoch wurden schon früh Bestrahlungsexperimente brisanter Sprengstoffe durchgeführt, von denen einige mit ihren Ergebnissen in Kürze vorgestellt werden sollen. 1948 wurden in Oak Ridge und Los Alamos 5-g-Proben der Sprengstoffe RDX, Tetryl, TNT und Composition B mit 8, 6 · 10 6 Röntgen in 10 Tagen bestrahlt, in Aberdeen u.a. TNT, Pentolit, Composition B, Tetrytol, Tetryl und Bleiazid mit 4, 32·10 4 Röntgen innerhalb einer Stunde [ROSE55]. In allen Fällen konnten keine wesentlichen Veränderungen der Sprengstoffe beobachtet werden. Experimente mit einer großen Zahl weiterer Sprengstoffe und hohen γ-Dosen folgten. Bei einer Probe von 5 g TNT fand sich nach einer Bestrahlung mit etwa 2 · 10 8 Röntgen keine nennenswerte Änderung von Schmelzpunkt, Zündbarkeit oder Sprengkraft. Ähnliche Ergebnisse wurden bei RDX, Tetryl und Bleistyphnat festgestellt [ROSE55; KAUF58]. Bowden und Singh [BOWD54] setzten Sprengstoffe hochenergetischen Elektronen, langsamen Neutronen, Spaltprodukten und Röntgenstrahlung aus, wobei im Vordergrund die Erforschung der Zündbarkeit durch Bestrahlung stand. Nach einer sogenannten ”hot spot”-Theorie (siehe z.B. [PHUN70]), sollten viele Sprengstoffe dann explodieren, wenn ein Bereich von 0.1 - 10 µm Durchmesser eine Temperatur von 400 - 500 o C erreicht. Der Sprengstoff muß dann zur Zündung nicht einheitlich auf seine Zündtemperatur erhitzt werden. Während der Bestrahlung wurden die Sprengstoffe zusätzlich auf Temperaturen bis 290 o C aufgeheizt. Bleiazid und Calciumazid konnten bei Bestrahlung mit einigen 10 7 langsamen Neutronen je cm 2 und Sekunde und Temperaturen bis 290 o C nicht zur Detonation gebracht werden [BOWD54; BOWD58]. Groodcock [GROO58] setzte 2-mg-Proben α-Bleiazid 1-MeV-Röntgenstrahlung und Reaktorstrahlung aus. Die Röntgenstrahlung führte erst ab 10 4 Röntgen zu Änderungen der Detonationseigenschaften des Sprengstoffs; die Reaktorstrahlung führte auch bei der höchsten verwendeten Dosis von 10 7 Röntgen zu keinen derartigen Veränderungen. Mit Neutronen- und γ-Strahlung eines Reaktors bestrahlten Urizar und Mitarbeiter [URIZ62] 3-g-Proben von TNT, Tetryl, NC, RDX, HMX, PETN und vier Mixturen. Bis 5·10 6 Röntgen beobachteten sie nur geringe, bei 2·10 8 Röntgen jedoch teilweise erhebliche Änderungen der Sprengstoffeigenschaften. Mit Hilfe einer kritischen Anordnung testeten sie ebenfalls Auswirkungen extrem hoher, jedoch kurzzeitiger Neutronenflüsse auf TNT, HMX und 3 Mixturen. Eine Bestrahlung mit 5 · 10 3 Röntgen innerhalb von 90 µs führte weder zur Explosion noch zu bemerkenswerten Schäden an den Sprengstoffen. Ergebnisse von Bestrahlungsversuchen an organischen Stoffen - u.a. Sprengstoffen - wurden 1963 von Bolt und Carrol [BOLT63] in einem Buch zusammengefaßt. Ein Vergleich mit den in Kapitel 2.4.1. zitierten Oberflächendosisleistungen von Reaktor- 39
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