13.

Die Freisetzung von Kernenergie

1905 formulierte Albert Einstein seine Formel E = mc², aus der die Gleichwertigkeit von Masse und Energie folgt. Nach dieser Gleichung, einem Teil seiner speziellen Relativitätstheorie, gehört zu jeder Masse (m) eine bestimmte Energiemenge (E), die man aus der Masse, multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit (c), berechnen kann. Damit entspricht einer sehr kleinen Masse ein riesiger Energiebetrag. Da der Atomkern mehr als 99 Prozent der Atommasse enthält, muss jede nennenswerte Energiemenge, die man aus dem Atom freisetzen will, aus dem Kern stammen.

Hierzu gibt es zwei Kernprozesse von großer praktischer Bedeutung: Die Kernspaltung, d. h. das Zerspalten eines schweren Atomkernes in leichtere, und die Kernfusion, wo aus zwei leichten Atomkernen bei extrem hoher Temperatur ein schwererer Kern gebildet wird. Dem Physiker Enrico Fermi gelang 1934 die erste Kernspaltung; die Reaktion wurde aber nicht richtig gedeutet, bis 1939 die deutschen Wissenschaftler Otto Hahn, Lise Meitner und Fritz Strassmann bekannt gaben, dass sie Urankerne gespalten hatten, indem sie die Kerne mit Neutronen beschossen. Da bei dieser Reaktion weitere Neutronen freigesetzt werden, kann es zu einer Kettenreaktion mit weiteren Kernen kommen. Ein Beispiel für eine unkontrollierte Kettenreaktion ist die Explosion einer Atombombe. Mit Hilfe kontrollierter Kernreaktionen wird in Kernkraftwerken Wärme und daraus wiederum elektrischer Strom hergestellt.

Kernfusion findet in Sternen – auch in unserer Sonne – statt und ist die Quelle für ihre Wärme und ihr Licht. Ein Beispiel für die unkontrollierte Fusion ist die Explosion einer Wasserstoffbombe. Der Bau einer Anlage zur kontrollierten Fusion ist noch immer im Prototypstadium.