Einige Länder und Organisationen/Firmen benutzen Uranmunition um damit in Deutschland auf Phantome zu schießen (also Pappscheiben, ballistische Gelatine, Aramitfasern, Panzer etc.) und nicht nur meine Mutter, die gerne mal gegen solchen Gebrauch auf Truppenübungsplätzen in der Nähe demonstriert, fragt sich: Warum eigentlich?

Die Antwort ist relativ simpel, weil Uran schwer ist. Uranmunition wird nicht wegen seiner Radioaktivität verwendet, sondern nur wegen seiner anderen Materialeigenschaften. Das Uran ist zu einem sehr großen Teil abgereichert, also U238 (im Gegensatz zum nuklearen Brennstoff U235). Ein Kilogramm abgereichertes Uran erzeugt in einer Entfernung von einem Meter eine jährliche Strahlendosis von ca. 1 mSv, was wirklich nur in der Größenordnung von Röntgenaufnahmen liegt.

Generell möchte man in der Ballistik ein möglichst schweres Projektil haben um viel Energie transportieren zu können. Die Energie nimmt linear mit der Masse des Projektils und quadratisch mit der Geschwindigkeit zu. Doch wenn man nun

Links eine "mittelalterliche" Musketenkugel aus Blei, in der Mitte ein moderneres Blei-Projektil und rechts eine Messinghülse, in der das Pulver lagert und in die das Projektil vorne reingesteckt wird.

Links eine “mittelalterliche” Musketenkugel aus Blei, in der Mitte ein moderneres Blei-Projektil und rechts eine Messinghülse, in der das Pulver lagert und in die das Projektil vorne reingesteckt wird.

die Geschwindigkeit erhöht, dann erhöht sich auch der Luftwiderstand, so dass dies nur in einem bestimmten Rahmen sinnvoll ist. Um die Masse zu erhöhen nimmt man ein möglichst schweres Element wie z.B. Blei … oder eben ab dem zweiten Weltkrieg Uran.

Uran wiegt fast doppelt so viel wie Blei (19/11), so dass ein Projektil aus Uran auch annähernd doppelt so viel Energie übertragen kann, ohne etwas an dem Luftwiderstand zu ändern.

Darüber hinaus ist Uran auch noch giftig, “entzündend” und “selbstschärfend”, aber da ich von modernen Waffen eigentlich keine Ahnung habe und mich damit auch nicht weiter beschäftigen will, sei an dieser Stelle einfach mal auf bessere Quellen verwiesen. (3) (4)

Ich kümmere mich um Strahlung und da sind dann so Fragen interessant, wie: “Darf ich aus Strahlenschutzsicht in Deutschland Uranmunition benutzen?”

Darauf kann man klar mit “Nein” antworten, denn die Freimenge für U238 liegt bei 0,7g reinem abgereicherten Uran(1) (oder 10Bq/g in Legierungen etc.). Das bedeutet, selbst wenn jemand alle Strahlenschutzauflagen für die Benutzung über der Freigrenze einhalten würde, müsste bis zur Entsorgung sicher gestellt werden, dass niemals mehr als 0,7g abhanden kommen. Sowas dürfte bei einem Projektil, das beim Aufprall sicher nicht intakt bleiben wird, ziemlich unmöglich sein.

Die Regelung gilt natürlich nicht für Gebiete, Transporte etc., die aus irgendwelchen Gründen nicht unter die deutsche Gesetzgebung fallen.

“Gibt es genug abgereichertes Uran um daraus Munition zu machen?”

Ja, eindeutig. Über 99% des natürlichen Urans ist das Isotop U238, so dass beim Anreicherungsprozess für Reaktoren und Atomwaffen sehr viel abgereichertes Uran als Nebenprodukt oder Müll anfällt. Im Allgemeinen gilt, dass nur ein einstelliger Prozentsatz des abgereicherten Urans für andere Zwecke weiterverwendet wird und der Rest als Atommüll entsorgt werden muss. Daher ist abgereichertes Uran sogar ziemlich billig.

Tatsächlich gibt es außer Uranmunition nur noch sehr wenige andere Zwecke, für die abgereichertes Uran verwendet wird und eine dieser anderen Verwendungen fällt in meinen Bereich, nämlich Abschirmung.

Auch wenn es sich erstmal so anhört, als gehöre “Strahlung durch Uran abschirmen” in die gleiche Kategorie wie “Waffen für den Frieden” oder “Ficken für die Jungfräulichkeit”, so stimmt das nicht, denn mit abgereichertem Uran kann man tatsächlich prima Röntgen- und Gammastrahlung abschirmen.

Um diese elektromagnetischen Strahlen abzufangen, benötigt man nämlich ein Element, das möglichst viele Elektronen hat und je weiter ein Element im Periodensystem “rechts unten” steht, desto besser ist es geeignet, Röntgen- oder Gammastrahlen abzuhalten. Beryllium ist für Röntgen quasi durchsichtig, Blei blockiert schon ziemlich viel und Uran schirmt sogar noch besser ab. Vor allem für hochenergetische EM-Strahlung, bei der man aus geometrischen Gründen nicht beliebig viel Material (z.B. Blei) drum herum packen kann, wird U238 als Abschirmung eingesetzt.

Natürlich muss dies alles in einem radioaktiven Kontrollbereich geschehen, denn wie oben schon gesagt, unterliegt alles über 0,7g der Überwachung durch den Strahlenschutz.

Da in Deutschland mittlerweile für alle Anwendungen mit radioaktiven Materialien VOR Inbetriebnahme ein Entsorgungkonzept ausgearbeitet werden muss und U238 schon ziemlicher Atommüll ist, wird aktuell nur noch auf Uran als Abschirmung zurückgegriffen, wenn es absolut notwendig ist und die bereits in Kontrollbereichen existierenden Uranabschirmungen werden gehütet wie Augäpfel oder wertvolle Juwelen.

Noch eine potentielle Anwendung von Uran fällt sogar noch deutlicher in meinen Arbeitsbereich, nämlich Neutronenproduktion durch Spallation(2). Dabei wird auch ein möglichst schweres Target benötigt, das dann mit Protonen aus einem Beschleuniger beschossen wird um dann Kernteilchen “herauszuschießen”. Aber das werde ich dann definitiv auch noch mal in einem eigenen Artikel zur Spallation aufgreifen.

Wer solange nicht warten kann, sei hier solange auf meinen letzten Science Slam auftritt verwiesen.

(1) http://www.gesetze-im-internet.de/strlschv_2001/anlage_iii_167.html

(2) http://de.wikipedia.org/wiki/Spallation

(3) http://de.wikipedia.org/wiki/Uranmunition

(4) http://www.uni-oldenburg.de/physik/forschung/ehemalige/uwa/rad/du/

Kommentare (30)

  1. #1 Hans
    9. Februar 2015

    “Uran wiegt fast doppelt so viel wie Blei (19/11) …”

    Ich liebe solche Sätze.

  2. #2 Tobias Cronert
    9. Februar 2015

    Jup, denk immer daran Pi = 3 und g = 10 m/s^2 😉

  3. #3 Dreiphasenkasper
    Schneeberg
    9. Februar 2015

    Sehr guter Beitrag.

    /Verschwörungsgelaber on

    9/11…..Zufall?

    /Verschwörungsgelaber off

    MFG DPK

  4. #4 strahlenbiologe
    9. Februar 2015

    Schöner Beitrag,
    mir wurde mal erzählt, dass es mal Hantelgewichte aus abgereichertem Uran gab, vorwiegend aus China. Ist da was drann? Ein kurzes googeln hat da nicht viel zutage gebracht, außer dass Boing das Zeug wohl mal als Ausgleichsgewichte in ihren Flugzeugen verbaut hat:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Depleted_uranium#Trim_weights_in_aircraft

  5. #5 Tobias Cronert
    9. Februar 2015

    Von Hantelgewichten habe ich noch nichts gehört (da müsste ich wohl mal ein wenig intensiever Googeln (http://www.pdhealth.mil/downloads/Civil_Use_of_DU.pdf)), aber obwohl abgereichertes Uran relativ billig ist fällt es natürlich auch nur da an, wo Uran angereichert wird und ist selbst in China wohl nicht einfach so im Internet zu bestellen.

  6. #6 wiener
    9. Februar 2015

    Einige Zeit hat man ueberlegt, abgreichertes Plutonium in Endlagerbehaeltern zu verwenden. Das ist jetzt natuerlich obsolet…..http://www.linknovate.com/publication/challenges-dealing-with-depleted-uraniumin-germany-reuse-or-disposal-554179/

  7. #7 uranist
    9. Februar 2015

    Ja nee ist klar,
    ob ich nun U235 aufnehmen oder U238 bleibt sich gleich.
    Jeder der behauptet das Radioaktives Material das frei in der Gegend verschossen wird und dabei noch zerlegt wird “ungefährlich” ist hat entweder einen an der Waffel oder verbreitet absichtlich Unsinn.
    Was ist es ?
    Warum sind denn mehrere Army Angehötige erkrankt weil sie “nur” Uranmunition verladen und verschossen haben ?
    Demnächst kommt bestimmt ein Artikel das Fukushima überhaupt keine Gefahr darstellt und die komischen Fische und Co. schon immer da waren und nie entdeckt worden sind.
    Was für Uran ist denn in den MOX drin ?

  8. #8 wiener
    10. Februar 2015

    @uranist
    Wenn du mir sagst, auf welchen Teil des Artikels oder auf welchen Kommentar du dich beziehst, verrate ich dir, was in deinem Kommentar alles falsch ist.

  9. #9 Trottelreiner
    10. Februar 2015

    @wiener:
    Ähm, Plutonium ist ungleich Uran. Nur am Rande.

    @uranist:
    Da bei Uran die chemische Toxizität als Schwermetall AFAIK größer ist als die Gefahr durch die Radioaktivität tut sich da wohl wirklich nicht viel, aber da U238 eine mehr als 50x längere Halbwertszeit als U235 hat gibt dieselbe Menge U235 pro Zeiteinheit sehr viel mehr Strahlung ab als U238. Allerdings gibt es bei U238 wohl noch neben delm alpha-Zerfall den doppelten beta-Zerfall, wobei beta-Strahlung etwas schlechter abzuschirmen ist als alpha-Strahlung.
    Zum Rest, ähm fangen wir erst einmal damit an, daß bei einem Reaktorunglück die Radioaktivität des Urans deine geringste Sorge ist

    @Tobias:
    Ähm, falls ich denke mal Hans wollte darauf anspielen, daß 1 kg Uran und 1 kg Blei exakt gleich viel wiegen. Daß das kg Blei wegen der geringeren Dichte fast das doppelte Volumen hat ist natürlich klar.

    Sorry wenn dir das vorher klar war, ich musste nur mal den Besserwisser spielen…

  10. #10 Alisier
    10. Februar 2015

    Ich stelle gerade fest, dass dein Thema hier wirklich gefehlt hat.
    Also nochmal danke für den Blog und auch für diesen Post im Speziellen!

  11. #11 wiener
    10. Februar 2015

    @Trottelrainer: Ahg – und Siegmund freut sich! Natuerlich geht es auch in meinem Kommentar um abgereichertes URAN. Mitdemkpfaufdietischkantehau….

  12. #12 Tobias Cronert
    10. Februar 2015

    @Hans & Trottelreiner: Ach so … Sorry. Der Artikel bezieht sich natürlich auf ein Projektil und das ein Uranprojektil doppelt so viel wiegt, wie ein Bleiprojektil (gleiches Volumen).

    @uranist: Alles über 0,7 g abger. Uran ist gefährlich und daher “verboten” bzw. mir entsprechenden Auflagen versehen. In MOX ist neben U238 und U235 idr. auch noch Pu oder Th drin … soweit ich weiß.

    @Alisier: Vielen Dank für das Kompliment.

  13. #13 wereatheist
    10. Februar 2015

    @Trottelrainer, #9:

    da U238 eine mehr als 50x längere Halbwertszeit als U235 hat

    Nope. Etwa 6.5x länger. 4.468 ·x 10^9 a vs. 7.038 x 10^8 a laut wiki.

  14. #14 Trottelreiner
    10. Februar 2015

    @wereatheist:
    Ist immerhin in erster Näherung richtig.*duck*
    Äh, ja, ich habe mich verrechnet. Soll ich wirklich wieder das “mea occulpa, mea occulpa, mea maxima occulpa” machen? 😉

    @wiener:
    Die Kante ist hoffentlich gepolstert. Ansonsten, nichts für ungut, es hätte ja wirklich Plutonium sein können, auch wenn ich mir das etwas merkwürdig vorstelle.

  15. #15 wereatheist
    10. Februar 2015

    @uranist, #7:

    Warum sind denn mehrere Army Angehötige erkrankt weil sie “nur” Uranmunition verladen und verschossen haben ?

    Das würde ich mich an Deiner Stelle auch fragen: warum bloß?
    Sie haben mit DU-Munition zu tun gehabt, sie sind erkrankt (Korrelation), aber stimmt das “weil” in Deinem Satz, d.h. liegt ein Kausalzusammenhang vor?
    Unterscheiden sich die Erkrankungen von denen anderer Militärs, die mit uranfreier Munition ähnlichen Kalibers zu tun hatten? Die Treibsätze der Geschosse könnten nämlich Stoffe enthalten bzw. beim Abbrand erzeugen, die bei Inhalation in größerer Menge krank machen können…
    Was als Ursache mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann, ist die böse Strahlung. DU gibt praktisch nur α-Strahlung ab, die innerhalb des Projektils vollkommen absorbiert wird, insbesondere auch weil der Uranteil garantiert eine Schutzlackschicht hat, weil Uran ein sehr unedles Metall ist. Da kommt nix raus. Gleichzeitig atmet jeder, der nicht auf einem Atoll lebt, tagtäglich Uran- und Thoriumhaltigen Mineralstaub ein…

  16. #16 Trottelreiner
    10. Februar 2015

    Eine Anwendung von Uransalzen wäre noch zu erwähnen, nämlich in der Elektronenmikroskope:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Uranylacetat#Verwendung

  17. #17 demolog
    11. Februar 2015

    Uran zur Abschirmung von EM?

    Ich hätte dann gerne so …. ein paar Kilo von.
    Die Strahlung von Uran als Abschirmmaterial kann man dann ja wahrscheinlich leicht mit Blei sicher abschirmen. Offenbar ist ja die Strahlungsleistung von Uran nicht besonders hoch.

  18. #18 wereatheist
    11. Februar 2015

    @demolog: Geht nicht, wegen Beschränkung auf 0.7g.
    @Tobias Cronert: Ist die Dosisleistung ~1mSv/a bei 1kg DU in 1m Entfernung aus dem Wikipediaartikel, oder gibt es da eine originalere Quelle? Mir kommt das recht hoch vor. Bin aber bloß ‘abgebrochener’ Physiker.

  19. #19 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    jup, die 1mSv/a kommt aus dem Wikipediaartikel, aber ich habe es auch mal kurz nachgerechnet (überschlagen) und es ist recht realistisch.

    Wenn du es wirklich ausrechnen wollen würdest wäre es recht kompliziert, da du alle Tochternuklide, Luftkonvektion (Radon) und vorallem Form und “Stapelung” des Urans miteinrechnen müsstest. Wenn das Uran als ein solider Blokck vorliegt, dass strahlt es sicher weniger, als wenn es X Patronen wären, das das Uran sich ja auch selber abschirmt.

    Ich wage die Behauptung, dass man das ganze mit Monte Carlo Simulationen berechnen müsste, wenn man einen realistischen Wert haben will.

    Die 1mSv/a sind so wie man im Strahlenschtuz rechnen würde … also immer schön konservativ abschätzen 😉

  20. #20 Wiener
    11. Februar 2015

    1mSv/a ist auch ohne extra zu rechnen ziemlich plausibel. Das ist ungefähr die Hälfte der natürlichen Strahlenbelastung von 2 mSv/a. Eigentlich würde man denken, dass ein konstant auf Armeslänge gehaltenes Kg Uran mehr ausmacht…..

  21. #21 wereatheist
    11. Februar 2015

    @Tobias Cronert:

    Wenn du es wirklich ausrechnen wollen würdest wäre es recht kompliziert, da du alle Tochternuklide, Luftkonvektion (Radon) und vorallem Form und “Stapelung” des Urans miteinrechnen müsstest.

    Ist das so? Ich habe da gewisse Zweifel.
    1. Sind im Yellow Cake, dem Endprodukt des kleinen Uranbergbaus in unserer Straße, beide Zerfallsreihen noch in voller Pracht vertreten? Oder geht vielleicht nicht doch etwas vom Th-230 dabei verloren?
    2. Bei der Anreicherung nimmt man Uranhexafluorid.
    Gibt es (ich habe nicht die geringste Ahnung) eine entsprechende gasförmige Thorium-Verbindung? Wenn ja, landet das Th-230 dann nicht fast komplett in der Leichtfraktion? Wenn nein, wie kommt das Thorium ins DU?

    Ähnliche Überlegungen lassen sich auch für die Uran-Actinium-Reihe anstellen.
    Was also, wenn im DU nur noch 2 (von 8) α-Zerfällen der U-Th-Reihe und ein α-Zerfall (von 7) der U-Ac-Reihe, und damit entsprechend weniger β-Zerfälle sowie γ-Quanten vorkommen?
    Die Patronen haben übrigens mindestens 20mm Durchmesser und eine Schutzschicht.
    Damit mich die üblichen Verdächtigen nicht mißverstehen: Ich bin für ein Verbot von DU-Munition. Und zwar wegen des Staubes, der nach dem Einschlag solcher Projektile zurückbleibt.
    Ach, und BTW: Radon diffundiert aus einer metallischen Legierung wohl eher nicht raus.

  22. #22 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    Hm, wenn ich mal ne halbe Stunde nichts besseres zu tun habe setze ich mich vielleicht noch mal mit ner Nukildkarte hin und denke scharf nach … bis dahin alles ohne Gewähr.

    Tritium diffundiert z.B. aus Beryllium aus, da bin ich mir sicher bzw. hab ne vernünftige Quelle. Bei Radon aus einer Uranlegierung? OK ich würd jetzt kein Geld drauf wetten.

  23. #23 wereatheist
    11. Februar 2015

    @Tobias Cronert:
    Nur kein’ Stress!
    Die Dosisleistungsangabe wird wohl wenigstens größenordnungsmäßig stimmen.
    Es ist eher der Wikipedia-Artikel, in dem ich Manches implausibel fand.
    BTW: Wasserstoff ist berüchtigt fürs Durch-Wände-Gehen.
    Helium kommt ganz gut durch Gläser, Polymere und Gummi.
    Metallbedampfte He-Ballons halten ne gute Weile, aber auch bloß Monate oder so.
    Radon? Ich glaub, ich nehms zurück, in dem relevanten Zeitrahmen schafft es das Radon vielleicht doch aus ner 20mm-Patrone (wenn man die ein paar ka liegen lässt).

  24. #24 wereatheist
    11. Februar 2015

    @wiener, #20:
    Ja, Du hast recht. So gesehen ist der Wert plausibel.
    Ich stör mich auch gar nicht an Tobias’ Artikel, sondern eher an der Allwissenden Wikipedia. Irgendwas passt da nicht zusammen…

  25. #25 wereatheist
    11. Februar 2015

    Noch so ne korinthenkackerische Überlegug:
    Wenn man metallisches Uran gießt (unter Schutzgasatmosphäre, versteht sich), um einen Rohling für ein Projektil zu erhalten, dann entweicht das Radon (soweit vorhanden). Oder?

  26. #26 wereatheist
    11. Februar 2015

    ….oder es bleibt in Lösung, weil es vieel zu wenig ist, um Bläschen bilden zu können, die aufsteigen könnten, und so viel effizienter wären als die laaaangsame Diffusion. So wirds sein!

  27. #27 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    Bei der Tritium in Beryllium Sache gab es eine Art Dampfdruckkurve, mit verschiedenen Ausgasmengen bei verschiedenen Temperaturen. Beim Phasenübergang gab es da zwar eine deutliche Veränderung, aber soweit ich mich erinnern kann war immer noch etwas Tritium im Beryllium gelöst, selbst in der flüssigen Phase.
    Wenn ich jetzt raten müsste würde ich bei Radon in Uran auf etwas ähnliches tippen, aber um ehrlich zu sein rate ich hier nur noch ins Blaue hinein.

    Danamiken in flüssigen, exotischeren Metallen haben auch irgendwie mehr was von Alchemie, als von exakter Wissenschaft.

  28. #28 wereatheist
    11. Februar 2015

    @Tobias Cronert:

    Dynamiken in flüssigen, exotischeren Metallen haben auch irgendwie mehr was von Alchemie, als von exakter Wissenschaft.

    Was aber bedeutet, dass das Ächt Kewle Wissenschaft ist.
    Wie dumm nur, dass ich gar kein Jodeldiplom hab…
    *mitsichselbsthader*

  29. #29 Trottelreiner
    12. Februar 2015

    @Tobias:
    Ich haätte da ein Paar Diagramme zum U238-Zerfall anzubieten:

    http://www.wise-uranium.org/rup.html

    Allem Anschein nach sind schon nach 1 Jahr ordentliche Mengen Th234 und Pa234m gegeben, beides beta-Strahler.

  30. #30 wereatheist
    12. Februar 2015

    @Trottelreiner:
    Ja, diese beiden Isotope sind spätestens nach ein paar Monaten so strahlungsstark wie in Uranerz. Aber danach wird es ruhig.
    Ich hatte mich nämlich an der Behauptung in der Wikipedia gestoßen, dass DU eine 40% reduzierte α-Aktivität verglichen mit Uranmetall mit natürlicher Isotopenhäufigkeit habe. Bis mir klar wurde, dass im DU nicht nur weniger U-235 drin ist, sondern auch weniger U-234. Und danach bricht die Zerfallsreihe praktisch komplett ab, auch in ‘Natur’-Metall, weil das andere Zeug nicht ins Metall kommt. Beide Metalle strahlen signifikant schwächer als etwa ein Stück Pechblende mit der gleichen Uranmenge.
    Das mit den 1 mSv/a haut aber hin.
    Und Radon ist da praktisch keins drin.