Auf dem Trinity-Testgelände (Kapitel 106) wurde nur eine einzelne Atombombe getestet. Auf dem Nevada-Testgelände wurden zwischen 1951 und 1992 über 1000 Atombomben gezündet. Das 3600 Quadratkilometer große Areal ist von Bergen und ausgetrocknete Flussläufe geprägt und liegt etwa 100 Kilometer nordwestlich von Las Vegas. Einmal im Monat bietet das U.S. Department of Energy kostenlose, ganztägige Führungen zu den Bombenkratern, Nullpunkten und dem ganzen Drum und Dran des Nevada-Testgeländes an.
Die Tour umfasst etwa 400 Kilometer der durch Atomexplosionen gezeichneten Landschaft: Von den 1021 Atomexplosionen am Nevada-Testgelände wurden nur 126 überirdisch gezündet. Die übrigen waren unterirdische Tests, die die ganzen Krater auf dem Testgelände hinterließen. Der größte ist der Sedan-Krater und das Highlight der geführten Touren. Er ist fast 400 Meter breit und 100 Meter tief (siehe Abbildung 110.1).
Sedan entstand als Teil der Operation Plowshare, einem Versuch, Atomwaffen für friedliche Zwecke wie Bergbau, Ausgrabungen und den Bau von Häfen zu nutzen. Plowshare war ein Fehlschlag, zum Teil aufgrund der Menge der freigesetzten Strahlung. Bei der Sedan-Explosion wurde von allen Tests, die auf dem Nevada-Gelände durchgeführt wurden, die höchste Menge radioaktiven Materials in die Atmosphäre abgegeben. Die Bus-Tour hält am Sedan-Krater, damit die Besucher aussteigen und ihn sich genauer ansehen können, allerdings nur kurz, da er immer noch ein wenig Strahlung abgibt.
Ein weiterer Krater auf der Tour ist der Bilby-Krater, durch den der Bus hindurchfährt. Bilby wurde 1963 durchgeführt und war der erste unterirdische Test in Las Vegas. Im Zentrum des Kraters finden sich die Reste des Schachts, in den die Atombombe eingelassen wurde.
Abbildung 110.1 Der Sedan-Krater; zur Verfügung gestellt von The National Nuclear Security Administration/Nevada Site Office
Den unheimlichsten Teil der Führung bilden die Reste des Apple II-Tests. Um die Auswirkungen von Atomwaffen auf Menschen und Gebäude zu testen, wurde eine ganze Stadt aus dem Boden gestampft, komplett mit Straßen, Häusern, einer Schule und einem Stromnetz. Die Häuser wurden mit Schaufensterpuppen ausstaffiert, die an Esstischen saßen. Selbst Essen stand auf den Tischen.
Viel ist von Apple II nicht übrig geblieben, denn der gesamte Aufbau war ja dazu gedacht, in die Luft gesprengt zu werden. Doch zumindest ein Haus (dessen Außenfarbe völlig abgelöst wurde und bei dem alle Fensterscheiben rausgeflogen sind) steht noch (siehe Abbildung 110.3). Bilder der brennenden und zerstörten Gebäude wurden auch in alten Zivilschutz-Filmen verwendet.
Es wurden auch lebende Schweine eingesetzt: Im »Porker Hilton« setzte man sie den Explosionen aus, um die Auswirkungen von Atomwaffen auf Fleisch und Knochen zu untersuchen.
Radioaktiver Zerfall und Halbwertzeit
Radioaktive Elemente zerfallen mit der Zeit. Uran-238, das am häufigsten natürlich vorkommende Uran-Isotop, zerfällt zu Thorium-234, das wiederum zu Protactinium-234 zerfällt. Dieser Zerfall setzt sich fort, bis sich das Uran in Blei verwandelt hat.
Im ersten Schritt werden von dem Uran-238 Alphastrahlen (zwei miteinander verbundene Protonen und Neutronen) abgegeben und es entsteht Thorium-234. Dies geschieht mit einer Halbwertzeit von 4,47 Milliarden Jahren. Beim darauffolgenden Thorium-234-Zerfall wird ein Betateilchen (ein Elektron) abgegeben und dabei Protactinium-234 erzeugt. Die entsprechende Halbwertzeit beträgt 24 Tage.
Beim nächsten Schritt wird ebenfalls wieder ein Betateilchen abgegeben. Mit einer Halbwertzeit von 6,7 Stunden entsteht dann Uran-234. Uran-234 ist relativ stabil; seine Halbwertzeit beträgt 246000 Jahre.
Die Halbwertzeit eines radioaktiven Elements gibt die Zeitspanne an, in der die Hälfte der ursprünglichen Menge eines Elements zerfällt. Bei einem Block von einem Kilogramm Uran-238 dauert es 4,47 Milliarden Jahre, bis ein halbes Kilogramm zerfallen ist. Bei einem Kilogramm Thorium-234 hingegen ist schon nach 24 Tagen nur noch ein halbes Kilogramm übrig. Die lange Halbwertzeit von Uran-238 ist ein Grund dafür, warum es so reichlich vorhanden ist.
Radioaktiver Zerfall ist ein exponentieller Vorgang, bei dem ein Element in einer festen Zeitspanne die Hälfte seines Gewichts (oder seines Volumens, oder der Anzahl seiner Atome) verliert. Weil während jeder Halbwertzeit die Hälfte verloren geht, braucht es nur wenige Halbwertzeiten, bis das Ausgangsmaterial vollständig zerfallen ist. Nach fünf Halbwertzeiten bleiben nur 3% übrig (siehe Abbildung 110.2).
Wenn man die Halbwertzeiten der Elemente kennt, kann man sie zur Datierung von Gesteinsproben und anderen historischen Proben nutzen. Bei der radiometrische Datierung werden die in einem Objekt vorhandenen radioaktiven Isotope und dann die Menge der dazugehörigen »Tochter-Isotope« (d.h. der Isotope, in die die ursprünglichen Isotope zerfallen) gezählt. Beide Werte werden dann verglichen, um das Alter des Objekts basierend auf der bekannten Halbwertzeit zu bestimmen.
Beispielsweise zerfällt Uran-238 über einen Zeitraum von 4,7 Milliarden Jahren schließlich zu Blei-206. Misst man das Vorkommen von Uran-238 und Blei-206 (bekannt als Uran-Blei-Datierung), kann man das Alter bestimmen.
Bei der Datierung von Felsgestein wird das dort vorhandene Mineral Zirkon (ZrSiO4) verwendet. Während es sich bildet, kann Zirkon das Uran als Teil seiner Kristallstruktur einbinden, was mit Blei nicht möglich ist. Dies bedeutet, dass bei der Bildung eines Zirkon-Kristalls eine imaginäre »Uran-Blei-Uhr« auf Null gestellt wird.
Wenn ein Stück Zirkon untersucht wird, das die gleichen Anteile an Uran-238 und Blei-206 aufweist, dann ist die Hälfte des Urans zerfallen. Damit ließe sich das Alter des Zirkons über die Halbwertzeit von Uran-238 dann entsprechend mit 4,47 Milliarden Jahren angeben. Der gesamte Zerfall des Urans in Blei würde etwa genauso lange dauern, wie der ursprüngliche Uran-Zerfall, da die lange Halbwertzeit des Urans dominiert.
Die Gleichung zur Bestimmung des Alters einer Probe basiert auf dem Wissen um die Menge der Ur-Isotope P, der »Tochter-Isotope« D und der Zerfallskonstanten λ. Die Zerfallskonstante ist ln 2 / Halbwertzeit. Daraus lässt sich die Gleichung 110.1 formulieren.
Zusätzlich kann der Zerfall von Uran-235 in Blei-207 gemessen werden. Dieser Zerfall erfolgt mit einer Halbwertzeit von 700 Millionen Jahren. Zur Bestimmung des Alters einer Probe stehen also demnach zwei »Uhren« zur Verfügung.
Mit einem Besuch des Frenchman Flat, wo Atomtests in der Atmosphäre durchgeführt wurden, aber auch die erste Atomexplosion des Nevada-Testgeländes überhaupt stattfand, wird die Führung vervollständigt. Das trockene Flussbett ist voller Gegenstände, die bei Atomtests zerstört wurden, darunter auch ein Tresor, der einen Atombombentest namens Priscilla überstanden hat.
Während der Tour müssen alle Besucher einen Strahlungsmesser tragen, der am Ende eingesammelt wird. Wenn Sie einer gefährlichen Dosis ausgesetzt waren, wird sich die US-Regierung mit Ihnen in Verbindung setzen.
Ein Besuch des Nevada-Testgeländes muss im Voraus gebucht werden, allerdings müssen Nicht-US-Bürger lange auf eine Genehmigung warten. Die Führung ist kostenlos und kann über die Website des U.S. Department of Energy unter http://www.nv.doe.gov/nts/ gebucht werden.