Ziviler atomarer Sprengsatz

Der Begriff „ziviler atomarer Sprengkörper“ oder „ziviler nuklearer Sprengkörper“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Verwendung einer nuklearen Sprengkörpers („Atombombe“) für zivile oder friedliche Zwecke im Gegensatz zur Verwendung als Kernwaffe.^[1]

Nachdem Kernwaffen während des Kalten Krieges zu strategischen Waffen in den Arsenalen der Supermächte wurden, haben Wissenschaftler und Ingenieure immer wieder auch die Nutzung der gewaltigen Sprengkraft für friedliche Zwecke in Betracht gezogen.

Die Vereinigten Staaten starteten 1957 im Rahmen des Atoms-for-Peace-Programms durch die Atomic Energy Commission (AEC) die Operation Plowshare, deren Name sich aus der hebräischen Bibel ableitet^[2], Zitat:

Auch später zeigten sich Wissenschaftler von den Einsatzmöglichkeiten überzeugt, Zitat:

Auch die ehemalige Sowjetunion (UdSSR) startete in den 1960er-Jahren ihr Programm unter dem Namen Atomexplosionen für die Volkswirtschaft. Sowohl nach Dauer als auch nach Umfang war das Projekt größer als sein amerikanisches Pendant Operation Plowshare.

Zwischen den Atommächten USA und der ehemaligen Sowjetunion wurde im Zuge der Verhandlung zum Schwellenwert-Teststoppabkommen (TTBT) der englisch Peaceful Nuclear Explosions Treaty (PNE) ‚Vertrag über friedliche Nuklearexplosionen‘^[3] in dem Jahr 1976 unterzeichnet. Der PNE-Vertrag ist 1990 in Kraft getreten. Gleiches gilt auch für den TTBT-Vertrag.

Bei kratererzeugenden Explosionen wird der nukleare Sprengsatz unterirdisch gezündet, jedoch in einer so geringen Tiefe, dass die Explosion bis zur Erdoberfläche durchschlägt und große Gesteinsmengen in der Umgebung verteilt. Oder der Sprengsatz wird in einer exakt ermittelten Tiefe gezündet, so dass sich ein Einsturztrichter ohne Verbindung zur Explosionskaverne bildet.^[4][5]

Bekanntestes Beispiel eines zivil genutzten Kernsprengkopfs ist der Kernwaffentest Sedan der USA am 6. Juli 1962. Mit einer Explosionsstärke von 100 kt TNT-Äquivalent wurde ein Krater mit ca. 400 m Durchmesser und einer Tiefe von ca. 100 m ausgehoben. Weitere US-amerikanische Explosionen zur Erzeugung von Kratern waren die Experimente „Danny Boy“, „Sulky“, „Cabriolet“, „Buggy“ und „Schooner“.

Im Gegenzug führte die Sowjetunion am 15. Januar 1965 den Test „Schagan“ auf dem Kernwaffentestgelände Semipalatinsk durch. Die 140-kt-Explosion bildete einen Krater 408 m Durchmesser und 100 m Tiefe. Heute befindet sich dort der Schagansee.^[5]

Bei den vollkommen unterirdischen US-amerikanischen Testexplosionen „Gasbuggy“ am 10. Dezember 1967 mit 28 kT Sprengkraft, „Rulison“ am 10. September 1969 mit 43 kT Sprengkraft und „Rio Blanco“ am 17. Mai 1973 mit drei Kernsprengköpfen von je 33 kT wurden die Auswirkungen unterirdischer Nuklearexplosionen auf natürliche Gasreservoire untersucht. Ziel war insbesondere eine erhöhte Ergiebigkeit der Gasvorkommen durch eine Lockerung des Gesteins. Obwohl insbesondere der „Rulison“-Test sehr erfolgreich war (die Ausbeute des Gasvorkommens wurde um den Faktor zehn gesteigert), konnte das so gewonnene Erdgas trotz der nur sehr geringen radioaktiven Belastung kaum verkauft werden.

In der Sowjetunion wurden auf verschiedenen Erdöl- und Erdgasfeldern wiederholt in großen Tiefen Kernsprengköpfen gezündet. Durch die daraus verbesserte Permeabilität im Gestein konnte die Erdöl- und Erdgasförderung intensiviert werden. Weiter wurden im Bergbaurevier Chibinen am Berg Kuelporr zweimal mittels nuklearen Sprengungen Erz gebrochen.^[5]

Die australische Bergbau-Unternehmerin Gina Rinehart sorgte 2013 mit Forderungen für Aufsehen, ihre Bergwerke mittels nuklearer Sprengungen ausbeuten zu dürfen.^[6]

Nukleare Untergrundexplosionen erzeugen bei geeigneter Tiefe, Bodenbeschaffenheit und Sprengkraft große Hohlräume. Im Rahmen der Atomexplosionen für die Volkswirtschaft wurden in der Sowjetunion Kavernen für Erdgas-Untergrundspeicher sowie für Endlager für gefährliche Abfälle und Radioaktiver Abfall gesprengt.^[5]

In der Sowjetunion wurden fünfmal Kernsprengungen zum Löschen von brennenden Gas- und Ölquellen durchgeführt. Hierfür wurde jeweils ein Kernsprengkopf in großer Tiefe und geringer Entfernung zur Bohrung gezündet. Die ersten drei Sprengungen „Urta-Bulak“ am 30. September 1966, „Pamuk“ am 21. Mai 1968 sowie „Krater“ am 11. April 1972 verliefen erfolgreich. Bei den Sprengungen „Fakel“ am 9. Juli 1972 und „Pyrit“ am 25. Mai 1981 konnten die brennenden Quellen nicht gelöscht werden.^[5]

Auch im Zuge der Ölkatastrophe um Deepwater Horizon 2010 wurde die Zündung einer taktischen Nuklearwaffe zum Stoppen des weiteren Austritts von Öl öffentlich diskutiert.^[7] Ein russischer Vorschlag, mit eigener Expertise und Ausrüstung zur Seite zu stehen, wurde 2010 von vielen Boulevardmedien aufgegriffen aber generell als nicht ernst zu nehmend interpretiert.^{[8][9][10][11][12][13][14][15]}

Es gab Pläne, Kernsprengköpfe zu nutzen, um Buchten in felsige Küsten zu sprengen, die dann als Tiefwasserhafen Verwendung finden sollten, siehe dazu auch Operation Chariot. Für Pionierarbeiten allgemein sind nukleare Explosionen nutzbar. Aufgrund ihrer großen Stärke würden sie den Arbeitsaufwand erheblich verringern. Im Wasserbau ist hier z. B. das Projekt Qattara-Senke, der Nicaragua-Kanal und der ehemals geplante Petschora–Kama-Kanal zu erwähnen. Für letzteren wurden drei 15-kT-Sprengsätze gezündet. Diese bildeten einen Krater mit 700 m Länge, 340 m Breite und 10–15 m Tiefe.^[5][16]

Nukleare Explosionen können zur Erzeugung seismischer Tiefenprofilen zur Untersuchung des Erdinneren verwendet werden. Der Vorteil gegenüber der Erzeugung mit konventionellen Sprengungen oder Schwingmaschinen liegt in der wesentlich höheren Sprengkraft, die stärkere Schallwellen erzeugt und damit die Erstellung größerer (mehrere tausend Kilometer) und tiefergehender seismischer Profile ermöglicht. In der Sowjetunion wurden in den 1970er und 1980er Jahren im Rahmen des „Russian Deep Seismic Sounding“-Programmes knapp 40 zivile nukleare Sprengsätze zur Gewinnung seismischer Tiefenprofilen gezündet.^[5][17]

Die USA wie auch die UdSSR erforschten und erzeugten bei nuklearen Untergrundexplosionen in Salzstöcken sowohl Transurane wie auch Isotope. Dabei konnten eine jeweils große Anzahl von Atomen der Transurane ²⁵⁷Fermium und ²⁵⁰Curium gewonnen werden.^[5]

Eine weitere mögliche zivile Anwendung wären Raumschiffe mit nuklearem Pulsantrieb. In den 1950er und 1960er Jahren gab es in den USA das Orion-Projekt, dessen Ziel es war, ein solches durch Nuklearexplosionen betriebenes Raumschiff zu konstruieren. Das Projekt wurde 1965 eingestellt, ohne dass Tests mit nuklearen Explosionen stattgefunden hatten.

1978 veröffentlichten Wissenschaftler der British Interplanetary Society ihren Entwurf zum Projekt Daedalus: Ein unbemanntes Forschungsraumschiff sollte mit Hilfe von gepulsten Kernfusions-Explosionen binnen 50 Jahren zu dem 6 Lichtjahre entfernten Barnards Stern fliegen. Ein Nachfolgerprojekt war das Projekt Icarus.^[18] Eine Realisierung beider Projekte wurde aufgrund der zu erwartenden enormen Kosten nie ernsthaft erwogen.

Große Asteroiden oder Kometen stellen aufgrund ihrer enormen Aufprallenergie eine große Gefahr für das Leben auf der Erde dar, so sie sich auf Kollisionskurs mit der Erde befinden. So wird allgemein das Aussterben der Dinosaurier auf eine solche kosmische Katastrophe zum Zeitpunkt der Kreide-Tertiär-Grenze zurückgeführt. Wird ein solches Objekt rechtzeitig entdeckt, könnte die Möglichkeit bestehen, es abzulenken (siehe Abwehrstrategien und Projekte gegen Asteroiden).^[19] Eine Änderung der Geschwindigkeit um nur 5 cm pro Sekunde (entsprechend 0,18 km/h) bewirkt in 10 Jahren eine Kursabweichung von über 15.000 km, also mehr als dem Durchmesser der Erde. Aufgrund der hohen Masse von großen Asteroiden wird jedoch auch für eine solche kleine Geschwindigkeitsänderung bereits eine hohe Energiemenge benötigt. Eine Kernwaffe könnte diese leisten, indem sie in der Nähe des Asteroiden gezündet wird. Die freigesetzte Strahlung verdampft Material von der Oberfläche des Asteroiden, wodurch der Asteroid außerdem einen Rückstoß in entgegengesetzte Richtung erfährt.

Kritisch ist an diesem Vorgang, dass sich Größe und Richtung des Rückstoßes vor Durchführung der Ablenkung nur ungefähr vorhersagen lassen. Die Probleme beginnen schon mit dem Kernsprengsatz selbst, dessen Sprengkraft abhängig davon schwankt, wann genau nach der Herstellung der Überkritikalität die ersten Neutronen die Kettenreaktion auslösen. Ebenso wenig lässt sich der Energieübertrag auf den Asteroiden oder Kometen genau vorhersagen, da dieser u. a. vom Absorptionsgrad und der Struktur der Oberfläche abhängt. Die chemische Zusammensetzung bestimmt dann wiederum, wie viel Material anschließend verdampft und wie hoch der dabei entstehende Gasdruck wird.

Bei ausreichend langer Vorwarnzeit bis zum möglichen Einschlag erscheint es somit generell erfolgversprechender, exaktere Methoden, wie z. B. große Parabolspiegel mit Lasern im Weltraum, zu verwenden. Für den Fall nur noch wenig verbleibender Zeit bis zum Einschlag oder sehr hoher abzulenkender Massen ist jedoch die Ablenkung per Nuklearexplosion vermutlich die einzige derzeit technologisch verfügbare Alternative. Nicht praktikabel ist in der Regel hingegen, den Asteroiden selbst zu sprengen, wie es in einigen Hollywood-Filmen dargestellt wird, da die einzelnen Asteroidenteile unkontrollierbar wären und wahrscheinlich einen viel größeren Schaden auf der Erde anrichten würden. Auch ist für Zerstörung oder das Zerbrechen eines Asteroiden eine sehr große Sprengkraft erforderlich, da außerhalb der Erdatmosphäre kein Medium vorliegt, in dem sich die Detonationswelle der Kernwaffenexplosion ausbreiten kann.

Durch die zivilen Explosionen wurden abseits der bekannten Kernwaffen-Testgelände vergleichsweise große radioaktive radioaktiven Kontaminationen erzeugt. Es wurden radioaktive Stoffe wie ⁹⁰Strontium und ¹³⁷Caesium freigesetzt, die sich in der Atmosphäre, in Gewässern und im Erdreich sammelten. Deshalb werden diese Anwendungen heute gemeinhin als zu gefährlich und zu umweltbelastend angesehen. Außerdem besteht bei allen hier aufgezeigten Anwendungen hohes Proliferationsrisiko, da die für zivile Zwecke bestimmten Kernsprengsätze jederzeit für militärische Zwecke genutzt werden könnten.

• R Latter, R F Herbst, K M Watson: Detection of Nuclear Explosions. In: Annual Review of Nuclear Science. Band 11, Nr. 1, Dezember 1961, S. 371–418, doi:10.1146/annurev.ns.11.120161.002103 (englisch). 
• Samuel Glasstone: Die Wirkung der Kernwaffen. 2. Auflage. Carl Heymanns Verlag, Köln 1964 (englisch: The Effects of Nuclear Weapons. 1950. 3. Auflage 1977 (englisch)). 
• Edward Teller, Wilson K. Talley, Gary H. Higgins, Gerald W. Johnson: The Constructive Uses of Nuclear Explosives. McGraw-Hill Book Company, New York 1968, ISBN 0-07-063482-3 (englisch). 
• A. A. Broyles: Nuclear explosions. In: American Journal of Physics. Band 50, Nr. 7, 1. Juli 1982, S. 586–594, doi:10.1119/1.12783 (englisch). 
• Walter Seifritz: Teil II: Nukleare Sprengkörper zur Energieerzeugung. In: Nukleare Sprengkörper. Karl Thiemig, München 1983. 

1. ↑ Hannah Pell: “Peaceful” nuclear explosives? In: Physics Today. Band 76, Nr. 11, 1. November 2023, ISSN 0031-9228, S. 34–41, doi:10.1063/PT.3.5342 (englisch, aip.org [abgerufen am 18. Mai 2025]). 
2. ↑ The Plowshare Program | Science and Technology. LLNL, abgerufen am 18. Mai 2025 (englisch). 
3. ↑ PNE Treaty. U.S. Department of State (DOS), abgerufen am 23. Mai 2025 (englisch). 
4. ↑ Enr.com: Project Plowshare: Nuclear Bombs as Potential Construction Tools
5. ↑ ^{a b c d e f g h} Digital.library.unt.edu: Milo D. J Nordyke: The Soviet Program for Peaceful Uses of Nuclear Explosions, 2000 (PDF; 11 MB)
6. ↑ Archivlink (Memento vom 3. Juni 2013 im Internet Archive)
7. ↑ Corey Flintoff: Stopping A Spill? There's Always The Nuclear Option : NPR. In: npr.org. 4. Juni 2010, abgerufen am 10. Februar 2024 (englisch). 
8. ↑ William J. Broad: Nuclear Option on Gulf Oil Spill? No Way, U.S. Says (Published 2010). In: nytimes.com. 2. Juni 2010, abgerufen am 3. Februar 2024 (englisch). 
9. ↑ Владимир ЛАГОВСКИЙ |: Нефтяную течь в Мексиканском заливе можно ликвидировать ядерным взрывом. In: kp.ru -. 3. Mai 2010 (russisch, kp.ru [abgerufen am 18. Mai 2025]). 
10. ↑ William J. Broad: Nuclear Option on Gulf Oil Spill? No Way, U.S. Says. In: The New York Times. 3. Juni 2010, ISSN 0362-4331 (nytimes.com [abgerufen am 18. Mai 2025]). 
11. ↑ Amazing Archival Footage Of A Soviet Nuke Plugging A Leaking Gas Well (Memento vom 2. Juni 2010 im Internet Archive)
12. ↑ Jeremy Hsu: Why don't we just drop a nuclear bomb on the Gulf oil spill? In: csmonitor.com. 13. Mai 2010, abgerufen am 10. Februar 2024 (englisch). 
13. ↑ Christopher Brownfield: Nuke the Oil Spill. In: thedailybeast.com. 16. Mai 2010, abgerufen am 10. Februar 2024 (englisch). 
14. ↑ Nicholas Deleon: Russian advice: Nuke the oil spill, that'll fix it! | TechCrunch. In: techcrunch.com. 5. Mai 2010, abgerufen am 10. Februar 2024 (englisch). 
15. ↑ AJ: Russian advice: Nuke the oil spill | The Daily Caller. In: dailycaller.com. 5. Mai 2010, abgerufen am 10. Februar 2024 (englisch). 
16. ↑ Sciencehistory.org: We’re Going to Work Miracles: The failed promises of Project Plowshare.
17. ↑ Igor Morozov, Elena Morozova: Russian Deep Seismic Sounding Data (Memento vom 8. März 2012 im Internet Archive), UWyo Seismology Group, University of Wyoming (englisch)
18. ↑ Dwayne A. Day: The Space Review: Giant bombs on giant rockets: Project Icarus. 2004, abgerufen am 18. Mai 2025 (englisch). 
19. ↑ Edward T. Lu, Stanley G. Love: Gravitational tractor for towing asteroids. In: Nature. Band 438, Nr. 7065, November 2005, ISSN 0028-0836, S. 177–178, doi:10.1038/438177a (englisch, nature.com [abgerufen am 18. Mai 2025]).