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AtombombenexplosionDieser Artikel von Wikipedia ist u.U. veraltet. Die neue Version gibt es hier. Pilzwolke nach Atomexplosion über Nagasaki in Japan Eine Atombombenexplosion wirkt sich durch folgende Effekte auf Umgebung aus:
DetonationsartenEs mag logisch erscheinen Atomwaffen direkt Ziel zu zünden d.h. als Bodendetonation. Allerdings dies für die meisten Ziele nicht zu Atomexplosionen ihre größte Zerstörungskraft bei Luftdetonationen entwickeln. und Untergrunddetonationen werden nur in einigen Sonderfällen als Bunkerbrecher eingesetzt.
LuftdetonationenAls Luftdetonationen werden Explosionen bezeichnet bei der Feuerball nicht den Erdboden berührt. Die Druckwelle Detonation breitet sich ähnlich einer Seifenblase aus wird zunächst im Hypozentrum (Erdoberfläche unter der Bodennullpunkt ground zero ) reflektiert was eine zweite infolge des der Primärwelle schnellere Druckwelle verursacht. In einiger zum Hypozentrum vereinigen sich beide zu einer sich ringförmig ausbreitenden Druckwelle die im Vergleich Druckwelle einer Bodendetonation zwar in der Nähe Hypozentrums schwächer in größerer Entfernung jedoch erheblich ist.Luftdetonationen erfolgen nach den militärischen Vorstellungen des Kalten Krieges entweder zur großflächigen Zerstörung ungepanzerter Ziele Industriegebiete Luftstützpunkte oder Truppenverbände oder zur Ausschaltung Luftzielen wie Fliegerverbände Raketen usw. (heute setzt dafür eher auf zielgenaue Raketen mit konventionellem wie die Patriot ). Bei Luftzielen spielt die reflektierte Welle keine Rolle da die Entfernung zum Ziel geringer sein kann als die Höhe. Dafür die Höhenabhängigkeit von Luftdruck und Temperatur stärker berücksichtigt Die Detonationshöhe spielt beim Angriff auf Bodenziele eine entscheidende Rolle. Je höher die stattfindet umso schwächer ist die Druckwelle die Boden erreicht. Gleichzeitig vergrößert sich die von Druckwelle betroffene Bodenfläche. Für jede vorgegebene Explosionsstärke der Druckwelle und Entfernung zum Hypozentrum gibt eine optimale Detonationshöhe. Durch die optimale Wahl auf größtmöglicher Fläche ein größerer Schaden erreicht bei einer Bodendetonation; die zerstörte Fläche kann bis zu doppelt so groß sein wie einer Bodendetonation. Ein weiterer Effekt einer Luftdetonation ist die emittierte Wärmestrahlung größeren Schaden anrichtet da Auftreffwinkel größer ist und damit die Absorptionswahrscheinlichkeit durch vorstehende Gebäude abnimmt.
BodendetonationHauptmerkmale einer Bodendetonation sind die radioaktive großer Landstriche durch Fallout sowie die lokal erheblich stärkere aber der Reichweite begrenzte Druckwelle. Der Einsatz erfolgt Zerstörung von Bunkeranlagen wie Kommandozentralen Raketensilos und Insbesondere aufgeschüttete Staudämme erfordern die Kraterbildung der
UntergrunddetonationenIn letzter Zeit wieder groß in Diskussion da diese besonders geeignet sind unterirdische und Bunkerkomplexe zu zerstören. Die Problematik besteht die Bombe unbeschadet tief genug in den zu bringen. Bei Atomtests hat die Untergrundexplosion in hinreichender Tiefe der Explosion an oder über der Oberfläche Vorteil dass die radioaktiven Produkte im Erdinneren Eine langfristige Freisetzung der Spaltprodukte ins Grundwasser oder ins Meer kann nach heutigem jedoch nicht ausgeschlossen werden insbesondere bei Testexplosionen porösen Gestein von Atollen z.B. Mururoa.
StratosphärendetonationDie Detonation einer kleinen Atombombe in Stratosphäre höher als 30 km über dem hat in Bezug auf die Druckwelle am kaum Auswirkungen. Dennoch kann sie gravierende Auswirkungen die zivile Infrastruktur haben da ein sehr elektromagnetischer Puls (EMP) ausgelöst wird. Dieser kann allem elektronische Geräte mit Halbleiterbauelementen wie Computer Fernseher Radios oder die Zündung im Auto irreparabel beschädigen. Schätzungen zufolge etwa 4-5 Detonationen ausreichen um die gesamten zu lähmen.
Ablauf einer Explosion
FeuerblaseSofort nach der Zündung der Bombe die Energie innerhalb des Bombenmantels
Aufgrund der enormen Intensität der Wärmestrahlung die Temperaturen im Innern der Blase rapide 60-100 Millionen °C an. Dies entspricht ungefähr 10.000 - 20.000fachen der Oberflächentemperatur unserer Sonne. ungefilterte Leuchtintensität ist etwa um den Faktor 10^16 größer als die der Sonne. Die erste Energie die den Bombenmantel ist Gammastrahlung die mit Lichtgeschwindigkeit auf die umgebende Luft trifft und einen dichten Nebel aus Ozon und Stickoxiden bildet. Dieser Nebel führt dazu dass gemessene Leuchtintensität und die daraus bestimmte Effektivtemperatur in diesem Frühstadium erheblich unter der Temperatur liegt. Die sich bildende Feuerblase Isothermalsphäre genannt dehnt sich schlagartig aus und sie den Bombenmantel verlässt gibt sie Licht- Wärmestrahlen in die Umgebung ab. Die Feuerblase verschiedenen Quellen bereits in diesem Stadium auch Feuerball “ genannt hat zu diesem Zeitpunkt einen von wenigen Metern. Die sich ausdehnende Feuerblase kühlt sich von 100 µs auf etwa 300.000 °C Zu diesem Zeitpunkt (im Fall einer 20-kT-Explosion) sich an der Oberfläche der jetzt etwa m durchmessenden Feuerblase eine Schockwelle welche sich mit anfänglich etwa 30 ausbreitet und dabei einen Teil ihrer Energie Form von Wärme an die umgebende Luft abgibt. Eine Schockwelle entsteht durch die Expansion des Bombenmaterials; vereinigt sich wenig später mit der Welle der Oberfläche. Wie stark und wie gleichmäßig innere Schockfront ist und wann sie sich der äußeren vereinigt hängt stark von Masse Bauweise der Bombe ab. Während sich diese innere Schockfront durch Feuerblase ausbreitet vermischt sich das verdampfte Bombenmaterial der ionisierten Luft. Bei Bodenexplosionen kommt noch Erdreich hinzu wodurch die Feuerblase gegenüber der stark heruntergekühlt wird. Dieser Effekt ist besonders wenn die Detonationshöhe kleiner ist als der der äußeren Schockfront im Moment der Ablösung; wird das verdampfte Erdreich größtenteils zur Seite
Feuerball und DruckwelleFeuerballtemperatur (oben) und -durchmesser (unten) einer 20-kT-Luftexplosion Funktion der Zeit. Die orange Teilkurve zeigt durch Absorption scheinbar reduzierte Effektivtemperatur im Frühstadium. Während der weiteren Ausdehnung des Feuerballs er sich weiter auf etwa 3.000 °C und wird durchsichtig. Dahinter wird wieder die leuchtende Feuerblase mit einer Temperatur von rund °C sichtbar die von nun an selbst Feuerball bezeichnet wird. Auf diese Weise kommt für Atomexplosionen typische Doppelblitz zustande. Zu diesem haben Feuerblase und Feuerball nahezu ihre größte erreicht. Die Druckwelle aber breitet sich weiter Anders als die Zonen gleichen Druckpegels skaliert maximale Ausdehnung des Feuerballs nicht mit der Kubikwurzel sondern eher mit
Ausbreitung der DruckwelleAbhängigkeit des Überdrucks OP und des dynamischen DP vom Abstand einer 1-kT-Standardexplosion in unbegrenzter Atmosphäre mit Meereshöhebedingungen.
PilzwolkeNach dem "Wegbrechen" der Druckwelle kühlt der Feuerball weiter ab und beginnt sich von Konvektion zu heben. Er reißt Staub Asche mit in die Höhe. Die bekannte („Atompilz“) entsteht.Die maximale Höhe der Pilzwolke hängt allem von der Explosionsenergie ferner auch von Detonationshöhe und von der Wetterlage ab. Die der Explosionswolke einer bodennahen Explosion im kT-Bereich nur wenige km während die Wolke der Zar-Bombe “ der stärksten je gezündeten Bombe (50-MT 1961 UdSSR ) 64 km hoch aufstieg.
Auswirkungen von Atomexplosionen
Folgen der DruckwelleDer größte Schaden wird in bebauten (Städte) durch die Explosionsdruckwelle angerichtet. Die Explosion die Luft vom Explosionsort fort was eine starke Druckschwankung (statischer Über- und Unterdruck) und Winde (dynamischer Druck) verursacht. Der statische Überdruck vor allem massive Bauten während der orkanartige Menschen Tiere Bäume und leichte Bauten "umbläst". statische Unterdruck der der Überdruckphase folgt und schwächeren Winden in Richtung auf das Explosionszentrum ist in Bezug auf Schäden meist vernachlässigbar.Die Beziehung zwischen maximiertem Abstand vom GR OP („ground range”) innerhalb dessen der gegebene OP auftritt und optimaler Detonationshöhe H OP ist für eine Explosion von 1 TNT-Äquivalent (kT) näherungsweise gegeben durch
Abhängigkeit der Zonen verschiedenen Überdrucks von Detonationshöhe und Entfernung GR vom Hypozentrum einer 1-kT-Standardexplosion. ist die optimale Höhe. Die folgende Tabelle gibt einen Eindruck den Auswirkungen der Druckwelle. Es ist allerdings beachten dass die Wirkung auf Menschen alle Effekte der Explosion also auch thermische radiologische Effekte mit einschließt.
Typische Nutzgebäude wie Fabriken Kasernen oder nicht besonders verstärkte Gebäude werden bei einem von etwa 5 PSI (ca. 34 5 oder dem damit korrespondierenden dynamischen Druck zerstört. einer typischen Luftexplosion in einer für die optimalen Höhe besteht gemäß der Formeln für optimale Detonationshöhe zwischen Sprengkraft W optimaler Detonationshöhe H und Wirkungsradius vom Hypozentrum GR folgender Zusammenhang:
Eine 1-MT-Bombe zerstört also fast alles Umkreis von 6 6 km und verursacht Schäden in 19 km Entfernung wenn sie ca. 3000 m Höhe gezündet wird. Der des größerer Höhe verminderten Luftdrucks ist hier noch vernachlässigbar. Die im Zweiten Weltkrieg über Japan abgeworfenen Atombomben hatten Sprengenergien von 15 (Hiroshima) bzw. 21 kT (Nagasaki) und detonierten 580 bzw. 503 m Höhe was nach Formeln einem maximierten Radius für 10 bzw. PSI entsprach. Grund für diese konservative Wahl für 5 PSI wären ca. 800 m 900 m) war die Unsicherheit der vorausberechneten Bei Bodendetonationen ist der Radius GR OP für die Überdruckzone OP geringer als bei Luftdetonationen vor allem Bereich unter 50 PSI:
Die meisten Todesfälle außerhalb von Gebäuden durch den dyamischen Druck ein. Menschen und werden durch die Luft geschleudert und lose können die Wirkung von Geschossen erreichen. Dies übrigens auch die größte Gefahr bei starken Wirbelstürmen wie z.B. Tornados . Die Druckwelle ist auch verantwortlich für welche durch die Zerstörung von Gasleitungen Stromkabeln Brennstoffanlagen entstehen. Bei einer Bodendetonation verursacht der ernome ferner die Bildung eines Explosionskraters . Der Großteil des Erdreiches aus dem lagert sich am Kraterrand ab; Erdreich in Nähe des Sprengsatzes wird jedoch pulverisiert und radioaktiven Rückständen aus dem Spaltmaterial angereichtert. Dieses maßgeblich zum Fallout bei.
Folgen der Licht- und WärmestrahlungUngefähr 35% der freiwerdenden Energie einer wird in Wärmestrahlung umgesetzt.Da sich Wärmestrahlung mit Lichtgeschwindigkeit in Atmosphäre ausbreitet treten Lichtblitz und Wärmestrahlung gleichzeitig Sekunden vor dem Eintreffen der Druckwelle auf. Blickt man unmittelbar während oder kurz der Detonation in Richtung der Explosion so die enorme Lichtintensität noch bis in weite zu vorübergehender oder permanenter Erblindung führen. Die abgegebene Wärmestrahlung verursacht Verbrennungen der die mit größerer Entfernung zum Bodennullpunkt abnehmen. Hypozentrum ist die Wärmeentwicklung im allgemeinen so dass Lebewesen augenblicklich zur Unkenntlichkeit verbrennen und Metalle verdampfen können. Die Entfernungen in denen auftreten sind sehr unterschiedlich da hohe Luftfeuchtigkeit Staubpartikel (Smog) die Intensität abschwächen Schnee und oder eine niedrige Wolkendecke die Intensität verstärken Bei klarem Himmel und durchschnittlicher Sichtweite verursacht Luftexplosion von 1 MT Verbrennungen 3. Grades Umkreis von bis zu 12 km 2. bis 15 km und 1. Grades bis km. Zusätzlich können sich Materialien wie Gardinen Laub Zeitungspapier entzünden. Diese Feuer treten vor Eintreffen der Druckwelle auf und werden zum von ihr "ausgeblasen".
Folgen der direkten KernstrahlungAlle Atomwaffen senden während der Detonation Strahlung aus. Die Strahlungsdosis nimmt dabei sehr mit der Entfernung vom Hypozentrum ab und nur bei kleineren Sprengkräften bis etwa 50 eine relevante Auswirkung da bei größeren Sprengkräften Wärmestrahlung und die Druckwelle bereits tödlich sind. forderte die direkte Kernstrahlung bei den Explosionen Hiroshima und Nagasaki die meisten Todesopfer. Die Betroffenen erkranken der sog. Strahlenkrankheit .
Folgen des FalloutAls Fallout wird ein Gemisch aus verschiedenen radioaktiven und Staub bezeichnet das im Laufe der aus der Pilzwolke ausfällt oder durch Regen wird.Der meiste Fallout wird bei Bodendetonationen wobei Staub durch die Druckwelle aufgewirbelt und mit der Pilzwolke in große Höhen transportiert Das Ausfallen der Substanzen erfolgt je vorherrschender Windrichtung und Windgeschwindigkeit über eine sehr Fläche. Die am stärksten verseuchten Partikel fallen um das Hypozentrum zu Boden mit zunehmender nimmt die Strahlungsintensität ab dennoch können lokal Konzentrationen (sog. Hotspots ) z.B. durch mit verstrahltem Staub angereicherten auftreten. Ist der Fallout als dünne Staubschicht so ist oftmals die Strahlungsintensität groß genug sofortige Gesundheitsschäden verursachen zu können. Wird eine Dosis erreicht so führt dies für die Personen zu schweren Strahlenschäden welche entweder die an der Strahlenkrankheit oder gar den Tod zur Folge
Folgen des EMPDer Elektromagnetische Impuls (EMP) im Besonderen (Nuklearer elektromagnetischer Impuls) ist ein kurzzeitiges sehr elektromagnetisches Feld welches auftritt wenn Röntgen- oder Gammastrahlung Elektronen der Luftmoleküle wechselwirkt (Compton-Effekt). Er unterscheidet von gewöhnlichen Radiowellen in 2 Punkten:Der EMP ist in der Lage Metallstrukturen großer räumlicher Ausdehnung Spannungen im Kilovoltbereich induzieren. Zweitens tritt die Energie als einzelner mit einer Dauer im Mikrosekundenbereich und einer in der Größenordnung einer Nanosekunde auf. Somit der EMP Ähnlichkeit mit einem Blitz was Auswirkungen auf elektrische Leitungen betrifft jedoch steigen Spannungen erheblich langsamer an. Darum sprechen Blitzschutzsysteme ihrer Trägheit nicht an. Alle elektrischen oder elektronischen Geräte und mit langen Leitungen oder Antennen und empfindlichen wie Halbleitern und Kondensatoren werden durch den geschädigt. Dazu gehören u.a. die Stromversorgung (Freileitungsnetz) Haushaltsgeräte Radio- und Fernsehsender. Nur Funkgeräte mit kurzen Antennen werden weniger beeinflusst. Man unterscheidet je nach Art der zwischen Endo-NEMP und Exo-NEMP (endoatmosphärischer bzw. exoatmosphärischer wobei die Varianten hinsichtlich ihrer Intensität und zum Teil starke Unterschiede aufweisen.
Literatur
Externe Links
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