Wieso läuft in einem Klumpen Uran die Kettenreaktion nicht von alleine ab? Mit welchen Maßnahmen kann das Ablaufen erzielt werden?

In einem Klumpen Uran läuft die Kettenreaktion nicht von alleine ab, weil die Bedingungen für eine selbsttragende Kettenreaktion nicht erfüllt sind. Hier sind die Hauptgründe:

1. **Kritische Masse**: Ein Klumpen Uran muss eine bestimmte Mindestmasse, die sogenannte kritische Masse, erreichen, damit genügend Neutronen freigesetzt werden, um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten. Wenn die Masse des Uran-Klumpens zu gering ist, entweichen zu viele Neutronen, bevor sie weitere Uran-235-Kerne spalten können.

2. **Neutronenmoderation**: In natürlichem Uran besteht der Großteil aus Uran-238, das nicht leicht spaltbar ist. Uran-235, das spaltbare Isotop, macht nur etwa 0,7% des natürlichen Urans aus. Die Neutronen, die bei der Spaltung freigesetzt werden, sind schnelle Neutronen, und diese müssen oft durch einen Moderator (wie Wasser oder Graphit) abgebremst werden, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass sie weitere Uran-235-Kerne spalten.

3. **Neutronenreflexion**: Ohne eine geeignete Neutronenreflexion entweichen viele Neutronen aus dem Klumpen, was die Wahrscheinlichkeit einer Kettenreaktion verringert. Materialien wie Beryllium oder Wasser können als Reflektoren verwendet werden, um die Neutronen zurück in den Uran-Klumpen zu lenken.

Um eine Kettenreaktion zu erzielen, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

1. **Anreicherung**: Erhöhung des Anteils von Uran-235 im Uran. Dies wird durch den Prozess der Urananreicherung erreicht, bei dem der Anteil von Uran-235 auf ein höheres Niveau (z.B. 3-5% für Kernkraftwerke oder über 90% für Waffen) erhöht wird.

2. **Kritische Masse erreichen**: Sicherstellen, dass die Masse des Uran-Klumpens die kritische Masse überschreitet. Dies kann durch die Anordnung von Uran in einer bestimmten Geometrie oder durch die Verwendung von Neutronenreflektoren erreicht werden.

3. **Neutronenmoderation**: Verwendung eines Moderators, um die schnellen Neutronen abzubremsen, damit sie effektiver weitere Uran-235-Kerne spalten können.

4. **Neutronenreflexion**: Einsatz von Materialien, die Neutronen reflektieren, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass sie weitere Spaltungen verursachen.

Durch die Kombination dieser Maßnahmen kann eine kontrollierte oder unkontrollierte Kettenreaktion in Uran ausgelöst werden.