MHD-Maschinen
Diese Maschinen, die uns retten oder zerstören werden
- Juni 2006
Ich möchte euch eine Geschichte erzählen, die gerade vor unseren Augen geschrieben wird. Etwas ist gerade geboren, hat in den Eingeweiden der Z-Maschine von Sandia, einem Labor in New Mexico, geschrien. Das Kind hat seinen ersten Schrei im Mai 2005 ausgestoßen. Es ist plötzlich aus dem Nichts hervorgegangen.
Schon seit einem halben Jahrhundert verfolgen die Menschen den Traum der Kernfusion. Während der Teufel der Spaltung relativ leicht gezähmt werden konnte; Anfang der vierziger Jahre, als die erste Atombombe in Alamogordo, USA, explodierte
Die Explosion der ersten Atombombe in Alamogordo
wurde das zweite Kind der Menschen, das kindliche Prometheus-Kind, erst als Kind des ersten geboren. Sobald die Menschen wussten, dass sie die fantastische Energie freisetzen konnten, die im Inneren der Materie verborgen lag, begannen sie, Reaktionen der Fusion statt der Spaltung zu entwickeln.
Zunächst waren die "Atomisten", die "Nuklearphysiker", wie sie später genannt wurden, einfach Chemiker (wie der Entdecker des Atoms, der Neuseeländer Ernest Rutherford). Für einen Chemiker ist die Spaltung nichts anderes als eine exotherme Zerlegungsreaktion, die einen Prozess der Selbstkatalyse einleitet. Uran-235 möchte sich gerne in ähnliche Fragmente aufspalten und dabei einige Neutronen freisetzen. Diese Neutronen lösen, wenn sie auf benachbarte Kerne treffen, die Kettenreaktion aus, vorausgesetzt, die Menge der zusammengebrachten Atome ist groß genug, damit diese Neutronen mit einem anderen Uran-235-Kern kollidieren können. Anstatt von kritischer Masse sollte man von kritischem Volumen sprechen. Siehe
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Nachdem sie die Instabilität von Uran-235 ausgenutzt hatten, das in natürlichen Uran-238-Mineralien nur in Spuren (0,7 %) vorkommt, nutzten die Menschen die Instabilität des Plutonium-239, eines Elements, das in der Natur nicht vorkam, aber durch Doppen von Uran-238 mit einem "schnellen Neutron", das bei der Spaltung von U235 entsteht, hergestellt werden konnte. Plutonium ist ebenfalls spaltbar, besitzt eine kritische Masse und eignet sich zur Bombenherstellung. Diese zweite Bombe wurde in Nagasaki, Japan, "experimentiert".
Mit dem Blick eines Chemikers sah die Fusion viel mehr wie gewöhnliche chemische Reaktionen aus, die wir kannten. Auf der linken Seite der "Reaktionsprodukte", auf der rechten Seite das Ergebnis der Reaktion. Vereinfacht ausgedrückt:
A kombiniert mit B ergibt C plus Energie
Die Fusion, die bei der niedrigsten Temperatur stattfindet, ist die, die zwei Isotope des Wasserstoffs verwendet: Deuterium und Tritium (das sogenannte schwere Wasserstoff), wobei das zweite eine Instabilität aufweist, "radioaktiv" ist (Halbwertszeit: 12 Jahre). Diese Temperatur beträgt hundert Millionen Grad. Die Amerikaner versuchten, diese Reaktion auszulösen, indem sie die Röntgenstrahlen der Spaltungsbombe nutzten, indem sie einfach ein Deuterium-Tritium-Gemisch "neben" eine "A-Bombe", eine Spaltungsbombe, platzierten. Diese Erfahrung erhielt den Namen "Greenhouse", die "Gewächshaus"-Experimente. Wasserstoff hatte den Nachteil, in kondensierter, flüssiger Form vorliegen zu müssen, also bei sehr niedrigen Temperaturen. Mit einer umfangreichen Kryotechnikanlage war diese erste "H-Bombe" daher nicht einsatzbereit.
Es gab eine zweite Reaktion, die es ermöglichte, einen festen Explosivstoff zu verwenden: Lithiumhydrid LiH. Die Temperatur, die dafür benötigt wurde, war jedoch fünfmal höher: 500 Millionen Grad statt hundert. In der Sowjetunion hatte der junge Andrei Sakharov die Idee, die (kleine) Spaltungsbombe in den Mittelpunkt eines elliptischen, eiförmigen Körpers zu platzieren, einer hohlen Hülle, die als Reflektor für Röntgenstrahlen diente. Alle Optiker der Welt wussten das bereits seit langer Zeit. Indem man eine Strahlungsquelle in den ersten Brennpunkt dieser elliptischen reflektierenden Fläche platzierte, konzentrierte diese Strahlung im zweiten Brennpunkt. Es reichte also aus, das Ende einer Lithiumhydridladung in Form eines "Zuckerbrots" dort zu platzieren.
&&&
Sakharov-Teller-Ulam-Setup
In den USA hatten zwei junge jüdische Forscher, der eine ukrainischer Herkunft, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
der andere ungarischer Nationalität, Edward Teller, gleichzeitig die gleiche Idee, die die Anglo-Sachsen als "technically sweet" bezeichneten.
Edward Teller im Jahr 1958, der als Vorbild für den Charakter des "Doctor Strangelove" diente und die H-Bombe liebevoll "my baby" (mein Baby) nannte
(Als Erinnerung an den ziemlich fragwürdigen Humor einiger Wissenschaftler, die Bücher über die Geburt solcher Waffen geschrieben haben, zitieren wir nur den Titel eines Werkes, das Antoine Schwerer 1990 veröffentlichte (120 Seiten), "À côté de ma bombe" (Neben meiner Bombe))
Antoine Schwerer: "À côté de ma bombe" ...
Die Amerikaner entschieden sich zunächst, die "Wasserstoffbombe", die bei 100 Millionen Grad arbeitete, mit einem Deuterium-Tritium-Gemisch zu testen. Doch überraschenderweise übersprangen die Sowjets diesen Schritt, dank der Berechnungen von Andrei Sakharov, und setzten die ersten "trockenen Bomben" ein, deren Ladung in fester Form vorlag: Lithiumhydrid. Eine Bombe, die daher sofort einsetzbar war. Diese plötzliche Fortschritt der "östlichen Block"-Kräfte löste eine völlig wahnsinnige Rüstungswettkampf aus.
Zu diesem Zeitpunkt sollte der Leser sich diesen "Wundermischung" Lithium-6 + Wasserstoff-1 vor Augen halten, die zwei Helium-4-Kerne und ... keine Neutronen produziert. Diese "H-Bombe" ist also "nicht verschmutzend". Leider, falls eines Tages Menschen die Auswirkungen dieser Bombe erleben, werden sie wahrscheinlich nicht viel Zeit haben, von diesem Effekt zu profitieren. Wenn die "H-Bomben" so "verschmutzend" sind, liegt das hauptsächlich an der Spaltungscharge, die als Zünder dient, und an der "Aktivierung" des Reflektors aus "verarmtem Uran", bestehend aus Uran-238. Dieses Uran absorbiert ein Neutron, das bei der Fusionsreaktion entsteht, und verwandelt sich in Plutonium-239, das dann selbst spaltet. Man erhält so das grausamste Gerät, das jemals aus der Fantasie der Menschen hervorgegangen ist, die "FFF"-Bombe (Spaltung - Fusion - Spaltung), die am reichsten an radioaktiven Rückständen ist.
Während die Militärs damit beschäftigt waren, ihre Bomben zu entwickeln, versuchten die Zivilisten, ein Deuterium-Tritium-Gemisch in torusförmigen Behältern, den sogenannten "Tokamaks", die von dem Russen Artsimowitsch erfunden wurden (wirklich kreativ, diese Russen, einfach ...).
Die meisten Leser kennen mittlerweile das Prinzip solcher Maschinen, bei denen das gasförmige Gemisch auf sehr hohe Temperaturen erhitzt wird und "magnetisch eingeschlossen" wird, also im Inneren einer Spule, die die Form eines Torus (oder heute genauer gesagt die Form des Buchstabens "D") annimmt. Diese Idee ist das Herzstück dieser Kathedrale für Ingenieure, die den Namen "ITER" trägt.
Die Maschine ITER
Auf dem obigen Bild ist zu erkennen, ...