4.

Kritische Masse

Eine kleine Kugel reinen Urans 235, von der Größe etwa eines Golfballes, hält keine Kettenreaktion in Gang. Durch die Oberfläche entweichen zu viele Neutronen und sind somit für die Kettenreaktion verloren. Die Mindestmenge an spaltbarem Material, die erforderlich ist, um eine Kettenreaktion aufrechtzuerhalten, wird als kritische Masse bezeichnet. Erhöht man die Größe der Kugel, entsteht eine superkritische Anordnung, bei der die darauf folgenden Generationen von Spaltungen sehr schnell zunehmen. Im Ergebnis führt die extrem schnelle Freisetzung riesiger Energiemengen zur Explosion. Deshalb muss in einer Atombombe eine Menge spaltbaren Materials, die größer ist als die kritische Masse, unverzüglich zusammengefügt und für etwa eine Millionstelsekunde zusammengehalten werden, um die Kettenreaktion voranschreiten zu lassen. Ein schweres Material, auch Reflektor genannt, umhüllt die spaltbare Masse und verhindert ihren vorzeitigen Durchbruch. Mit dem Reflektor wird auch die Zahl der entweichenden Neutronen verringert.

Wenn jedes Atom in 0,5 Kilogramm Uran sich spaltete, würde die erzeugte Energie der Sprengkraft von 9,9 Kilotonnen TNT entsprechen. In diesem theoretischen Fall wäre der Wirkungsgrad des Vorgangs 100 Prozent.