Basiswissen

Im Jahr 1898 entdeckte das Ehepaar Curie das Element Polonium. Im Jahr 1906 veröffentlichte Marie Curie einen Artikel über die enorm große Radioaktivität des Elements. Im Jahr 1913 wurde dann erstmals der Begriff der Atombombe in einem Science-Fiction Buch erwähnt. Hier wird kurz erläutert, wie die frühen Forschungen an Radioaktivität zur Idee der Atombombe führten.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man sieht eine Wolkenform über östlich von Frankfurt.☛

Energie

Ein Gramm Polonium 210 erzeugt rund 140 Watt Energie^[1]. Die Halbwertszeit beträgt 138,39 Tage. Hieraus kann man mit Hilfe der Integralrechnung die Wärmeenergie bestimmen, die ein Gramm Polonium bis zu seinem vollständigen Zerfall abgegeben haben wird. Diese Rechnung wurde um das Jahr 1905 tatsächlich gemacht (wahrscheinlich von Madame Curie). Der Energieinhalt liegt in der Größenordnung von 2 Milliarden Joule. Das entspricht der Energie von etwa 500 kg TNT-Sprengstoff, siehe auch TNT ↗

Überschlag

In der Literatur gibt es Angaben zur Radioaktivität von Polonium.

Mit Hilfe der einschlägigen Werte wird die Wärmeleistung von 140 Watt überprüft.

Polonium ist ein Alphastrahler, es sendet also Alphateilchen aus.

Jedes Alphateilchen hat dabei eine kinetische Energie von etwa 5,304 MeV

5,304 MeV (Megaelektronenvolt) sind rund 8,5 mal 10 hoch -13 Joule.

Ein Alphateilchen hat also in etwa eine Energie von 0,00000000000085 Joule

Pro Sekunde strahlt ein Gramm Polonium etwa 1,67 mal 10 hoch 14 Alphateilchen ab.

Pro Sekunde werden also rund 167000000000000 Alphateilchen abgetrahlt.

167000000000000 Teilchen pro Sekunde mal 0,00000000000085 Joule pro Teilchen ...

gibt rund 142 Joule pro Sekunde an abgestrahler Energie über Alphateilchen.

Dieser Überschlag passt gut zu der angegebenen Wärmeleistung von etwa 140 Watt.

Die fiktive Polonium-Bombe

Ein Gramm Polonium strahlt über einen langen Zeitraum eine ähnliche Hitze aus wie in etwa drei bis vier gleichzeitig brennende Teelichter. Teelichter brennen aber nur wenige Stunden bevor sie erlöschen. Ein Gramm Polonium würde über viele hunderte Tage viel Wärme abgeben. Gelänge es, diese Energiemenge schlagartig freizusetzen, hätte man eine Bombe mit großer Zerstörungskraft. Dies gelang erst durch physikalische kontrollierte Auslösung einer Kettenreaktion. Die erst echte Atombombe wurde 1945 gezündet. Mehr unter Hiroshimabombe ↗

Die Atombombe als Science Fiction

Im Jahr 1913 schrieb der englische Science Fiction Pionier Herbert George Wells einen Roman, in dem zum ersten Mal die konkrete Idee einer Atombombe beschrieben wurde. Sein fiktives Spaltmaterial hieß Carolinum. Der Krieg stürzte Europa in den Abgrund, aus dem jedoch anschließend eine utopisch-ideal Weltgesellschaft erwuchs. Der Roman heißt The World Set Free ↗

Fußnoten

[1] Internationale Atomenergiebehörde: Factsheets & FAQs. Polonium-210. Online (2006): https://www.iaea.org/sites/default/files/faqs_2006_-_polonium-210.pdf

[2] Zur Halbwertszeit von Polonium heißt es in einem Lexikon aus dem Jahr 1905: "dieses zerfällt in 143 Tagen zur Hälfte unter Aussendung von αStrahlen in Radium G, das identisch mit Blei zu sein scheint. Die fortgeschleuderten αTeilchen bilden nach Neutralisation ihrer Ladung durch Elektronen Heliumatome." In: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 16. Leipzig 1908, S. 554-557. Online: http://www.zeno.org/nid/20007314590

[3] Marie Curie: Sur la diminution de la radioactivité du polonium avec le temps. In: Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences. Band 142, S. 273–276, 1906.

[4] P. Curie, A. Laborde: Sur la chaleur dégagée spontanément par les sels de radium. C. R. hebd. Séanc. Acad. Sci. Paris, 136 (1903), pp. 673-675.

[5] A. Laborde: Mesure de la quantité de chaleur dégagée par les sels de radium. Radium (Paris), 1905, 2 (3), pp.94-98.

[6] Das die Idee einer Kernspaltung schon zu Beginn des Ersten Weltkrieges sozusagen "in der Luft" lag, zeigt ein deutscher Lexikoneintrag aus dem Jahr 1914: "Die Atome, sind nicht unteilbar; sie besitzen vielmehr – gemäß ihren von Element zu Element verschiedenen typischen Eigenschaften – ausgesprochene Struktur. Sie sind aus kleinsten Masseteilchen (»Korpuskeln«) zusammengesetzt, die elementare elektrische Ladungen mit sich führen. Den Verband und die Bewegung der Korpuskeln innerhalb des Atoms regeln zentrifugale und zentripetale Kräftegruppen, anziehende und abstoßende Kräfte zwischen den Elementarteilchen. Im Innern der Atome herrscht also Bewegung oder doch Bewegungsmöglichkeit, die in ihrer Summe ganz enorme Energiebeträge darstellt. Im allgemeinen überwiegen die anziehenden, den Atomcharakter bewahrenden Kräfte. Es gibt aber auch Atome, in denen die zentrifugalen, die abstoßenden Kräfte diesem Zusammenhaltsbestreben nahezu gleich sind, Atome mit sogenanntem labilen Gleichgewicht, bei denen ein verhältnismäßig geringer Anlaß genügt, um den Verband der Teile zu lösen, das Atom mit explosionsartiger Heftigkeit zur Aufspaltung zu bringen. Solche instabile Atome besitzen die radioaktiven Elemente." In: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 9 Stuttgart, Leipzig 1914., S. 627-629. Online: http://www.zeno.org/nid/20006164293