Tungtvatn, slik det ser ut i serien Kampen om tungtvatnet. (Foto: John Christian Rosenlund / Filmkameratene)
Tungtvatn, slik det ser ut i serien Kampen om tungtvatnet. (Foto: John Christian Rosenlund / Filmkameratene)

Derfor trong tyskarane tungtvatn

Tungtvatnet var nødvendig for å utvikle atomvåpen. Kjernefysikar forklarar kvifor.

Publisert

I samarbeid med NRK

 

Tungtvatn produsert på Rjukan spelte ei viktig rolle i kappløpet for å utvikle atomvåpen under andre verdskrig, noko som er grunnlaget for dramaet i serien «Kampen om tungtvannet».

– Likevel kan ikkje tungtvatn i seg sjølv brukast i atombomber, fortel kjernefysikar Sverre Hval som arbeider ved tungtvass-atomreaktoren på Kjeller.’

– Det tyskarane trong tungtvatnet til, var for å bygge ein atomreaktor som produserte plutonium, som kan brukast i ei atombombe, fortel Hval.

Noreg var det einaste landet i verda som produserte tungtvatn i store mengder.

Mens vanleg vatn består av to hydrogenatom og eit oksygenatom, er hydrogenatoma i tungtvatn bytta ut med deuterium, ein variant (isotop) av hydrogen som har eit nøytron i kjernen.

Tungtvatn kunne gjere det mogleg å sette i gang ein kjernefysisk kjedereaksjon i det radioaktive stoffet uran. Det visste den tyske vitskapsmannen Werner Heisenberg, som leia tyskarane sitt atomvåpenprogram.

Bremser nøytron

I ein kjernefysisk kjedereaksjon blir eit atom spalta og sender ut kjernepartiklar kalla nøytron, som så kan spalte nye atom.

Men for å få til dette var det nødvendig å bremse opp nøytrona først, forklarer Hval.

Illustrasjon som viser ein mogleg kjernefysisk fisjonskjedereaksjon. 1) Eitt uran-235-atom tar opp eitt nøytron, og blir spalta til to nye atom samtidig som det blir frigjort tre nye nøytron og ei stor mengde energi. 2) Eitt av nøytrona blir tatt opp av eitt uran-238-atom, som ikkje reagerer vidare. Eitt anna nøytron går vidare utan å treffe noko. Det tredje nøytronet kolliderer med eit nytt uran-235-atom som blir spalta og frigir to nøytron og energi. 3) Begge nøytrona kolliderer med nye uran-235-atom som fisjonerer vidare og gir opphav til nye nøytron som kan halde fram kjedereaksjonen. (Foto: Fastfission, Wikimedia Commons )
Illustrasjon som viser ein mogleg kjernefysisk fisjonskjedereaksjon. 1) Eitt uran-235-atom tar opp eitt nøytron, og blir spalta til to nye atom samtidig som det blir frigjort tre nye nøytron og ei stor mengde energi. 2) Eitt av nøytrona blir tatt opp av eitt uran-238-atom, som ikkje reagerer vidare. Eitt anna nøytron går vidare utan å treffe noko. Det tredje nøytronet kolliderer med eit nytt uran-235-atom som blir spalta og frigir to nøytron og energi. 3) Begge nøytrona kolliderer med nye uran-235-atom som fisjonerer vidare og gir opphav til nye nøytron som kan halde fram kjedereaksjonen. (Foto: Fastfission, Wikimedia Commons )

– Jo saktare nøytrona går, jo meir sannsynleg er det at vi får spalta fleire uranatom. Nøytron som kjem ut frå urankjernen går veldig fort, 20.000 kilometer i sekundet. Men når ein lar dei kollidere med tungtvatn som omgir uranet, blir nøytrona bremsa ned til ein fart på 2,2 kilometer per sekund.

I kjedereaksjonen vil også noko av uranet (uran-238) ta opp eit ekstra nøytron og gjennom radioaktive prosessar bli til plutonium.

Karbon i form av av grafitt kan også kan bremse nøytron, og tyskarane skal ha forsøkt å bruke dette.

– Grunnen til at dei ikkje fekk det til, var visstnok at grafitten deira inneheldt litt av grunnstoffet bor, eit stoff som sluker nøytron, forklarer Hval.

Slik historia utvikla seg var det amerikanarane som utvikla verdas første atomreaktor (med grafitt), og deretter historias første atombombe.

Avlytta samtalar mellom Werner Heisenberg og ni andre tyske vitskapsfolk i britisk fangenskap i 1945 kan tyde på at Heisenberg aldri ønska å utvikle ei bombe.