Atombomben: Kernwaffen, bei denen durch einen konventionellen Zündvorgang Teilmengen von Uran 235 oder Plutonium 239 zu einer überkritischen Gesamtmenge vereinigt werden. Die bei spontaner Spaltung von Uran- oder Plutoniumkernen frei werdenden Neutronen spalten weitere Atomkerne, was bei genügend grosser Menge und enger Anordnung der Spaltstoffe (überkritische Konfiguration) zu einer explosionsartigen Kettenreaktion führt. Für eine Uranbombe sind 20 bis 50 Kilogramm Uran 235, für eine Plutoniumbombe 10 Kilogramm Plutonium 239 nötig. Nachdem eine erste Uranbombe am 16. Juli 1945 auf dem Versuchsgelände bei Alamogordo in New Mexiko detoniert war, zerstörte am 6. August 1945 eine Uranbombe die japanische Stadt Hiroshima und drei Tage später eine Plutoniumbombe Nagasaki. Dabei wurden in einer Millionstel Sekunde rund ein Kilogramm des radioaktiven Materials gespalten, was jeweils zwischen 50 000 und 100 000 Menschen den Tod brachte.
Becquerel (Bq): Diese physikalische Einheit gibt die Aktivität radioaktiver Stoffe, also die Anzahl von Zerfällen pro Zeiteinheit, an. 1 Bq bedeutet 1 Zerfall pro Sekunde. Curie (Ci) ist eine ältere Masseinheit für die Radioaktivität; 1 Curie entspricht 37 Milliarden Becquerel.
Cäsium: Bei der Kernspaltung entstehen verschiedene Cäsiumisotope. Wegen seiner relativ langen Halbwertszeit von 30 Jahren besonders problematisch ist Cäsium 137. Es lagert sich anstelle von Kalium im Muskelgewebe ein und verbleibt dort etwa drei Monate. Während in den ersten Wochen nach einer Atombombenexplosion oder einer Reaktorkatastrophe die Belastung durch radioaktives Jod 131 (Halbwertszeit 8 Tage) dominiert, ist längerfristig Cäsium 137 das Hauptproblem. Durch die rund 500 Atombombentests der Grossmächte sind zwischen 1955 und 1966 in der Schweiz 200 Nanocurie (Milliardstel Curie) Cäsium 137 pro Quadratmeter Bodenfläche und infolge Tschernobyl etwa 100 Nanocurie abgelagert worden. Gemessen an der durchschnittlichen Strahlenexposition ist die Belastung durch die Bombentests und durch Tschernobyl für die Schweizer Bevölkerung jedoch klein.
Entsorgung: Behandlung, Verpackung, Abtransport und Beseitigung von Abfallstoffen aller Art. Erhebliche Probleme macht die Entsorgung der radioaktiven Abfälle aus Kernkraftwerken. So entstehen in den Brennelementen beim Abbrand des Urans verschiedene radioaktive Spaltprodukte. Wenn ein Brennelement nach drei Jahren Betriebszeit ausgewechselt wird, enthält es neben etwa 3% unbrauchbaren Spaltprodukten 96% Uran und 1% Plutonium, die in Wiederaufarbeitungsanlagen vom radioaktiven Abfall getrennt und zu neuen Brennelementen verarbeitet werden können. Die verbleibenden radioaktiven Abfälle wie auch die abgebrannten Brennelemente, die aus wirtschaftlichen oder politischen Gründen (z. B. wegen des Plutoniums) nicht aufgearbeitet werden, sollten schliesslich in ein Endlager kommen, wo sie die Umwelt auch auf lange Sicht nicht gefährden dürfen. Während für schwach- und mittelaktive Abfälle vielerorts bereits Endlager betrieben werden, herrschen heute weltweit noch Meinungsverschiedenheiten über die technische Durchführbarkeit und Sicherheit von Endlagern für die hochaktiven Abfälle. Da aber die Abfälle aus den Kernkraftwerken (und in noch weit grösserem Ausmass aus der Kernwaffenproduktion) nun einmal vorhanden sind, muss das Endlagerproblem früher oder später gelöst werden.
Halbwertszeit: Die Zeit, in der sich die Hälfte der Kerne eines radioaktiven Stoffes in andere Atomkerne umwandelt. So bedeutet die Halbwertszeit von 30 Jahren für das Radionuklid Cäsium 137, dass von einem Kilogramm dieses Cäsiumisotops nach 30 Jahren noch 500 Gramm existieren und nach weiteren 30 Jahren noch 250 Gramm usw.
Isotop: Die Atomkerne sind aus den positiv geladenen Protonen und den elektrisch neutralen Neutronen zusammengesetzt. Die Summe der Protonen und Neutronen im Atomkern heisst Nukleonenzahl. Die Protonenzahl (Kernladungszahl) bestimmt das chemische Element (z. B. 92 für Uran). Atome mit derselben Kernladungszahl, aber mit unterschiedlicher Neutronenzahl, heissen Isotope. So besitzt Uran 235 im Kern 143 Neutronen, Uran 238 aber 146. Die Zahl der Nukleonen beeinflusst stark die physikalischen Vorgänge im Kern (z. B. radioaktiver Zerfall).
Kernfusion: Bringt man leichte Atomkerne (z. B. das Wasserstoffisotop Deuterium) sehr nahe zusammen, können sie zu einem schwereren Kern verschmelzen (Fusion), wobei sehr viel Bindungsenergie freigesetzt wird. Für die Fusion müssen allerdings die Atomkerne einige Sekunden lang bei Temperaturen von rund 100 Millionen Grad eingeschlossen werden. Während das explosionsartige Kernverschmelzen in Form der Wasserstoffbombe bereits gelungen ist, steckt die Energiegewinnung durch kontrollierte Fusion, also die Entwicklung eines Fusionsreaktors, noch in den Kinderschuhen.
Kernreaktor: Im Gegensatz zur Atombombe lässt man im Kernreaktor die Anzahl der durch Kernspaltung laufend entstehenden Neutronen nicht ungezügelt anwachsen. Indem man Steuerstäbe mit neutronenschluckenden Materialien (z. B. Bor) mehr oder weniger tief in den Reaktorkern einschiebt, lässt sich die Spaltung der Kernbrennstoffe so regeln, dass gerade so viele Neutronen übrig bleiben, wie für das Aufrechterhalten der Kettenreaktion nötig sind.
Kernspaltung: Durch Beschuss mit einem Teilchen (z. B. einem Neutron) können gewisse schwere Atomkerne in zwei etwa gleich grosse Teile gespalten werden. Dabei entsteht sehr viel Energie, was in der Atombombe wie im Kernreaktor genutzt wird.
Leichtwasserreaktor (LWR): Diese heute am weitesten verbreiteten Reaktoren verwenden gewöhnliches (leichtes) Wasser als Moderator wie auch als Kühlmittel. Der Moderator bremst die bei der Kernspaltung entstehenden schnellen Neutronen auf niedrige Geschwindigkeiten ab, da für die Spaltung der Uran-235-Kerne langsame Neutronen wesentlich günstiger sind als schnelle. Das Kühlmittel transportiert die bei der Kernspaltung produzierte Wärme zur weiteren Verwendung aus dem Reaktorkern. Dies kann auf zwei Arten geschehen: Beim Druckwasserreaktor wird durch einen Überdruck das Wasser am Sieden gehindert und die Wärme über einen Wärmetauscher in einen zweiten Wasserkreislauf übertragen, der dann den Dampf für die Turbinen liefert. Beim Siedewasserreaktor (BWR, Boiling Water Reactor) siedet bereits das Reaktorkühlwasser, und der Dampf wird direkt zum Antrieb der Turbinen verwendet.
Nuklid: Eine durch ihre Zahl von Protonen und Neutronen charakterisierte Atomsorte. So weist das Nuklid Uran 235 im Atomkern 92 Protonen und 143 Neutronen auf. Nuklide mit gleicher Protonenzahl heissen Isotope; radioaktive Nuklide nennt man Radionuklide. Von den heute bekannten etwa 1500 verschiedenen Nukliden ist der Grossteil künstlich produziert. Solche künstlichen Nuklide sind in der Regel instabil und zerfallen wieder rasch zu stabileren Nukliden.
Osmium: Überaus schweres und hartes Metall, eng mit Platin verwandt, kommt in geringen Mengen in Platinerzen der Erdkruste vor. Neben einigen stabilen Isotopen gibt es mit Osmium 186 auch ein natürliches radioaktives Isotop sowie rund zwanzig künstliche radioaktive Isotope. Die jährliche Osmiumproduktion beträgt nur etwa eine Tonne. Osmium wird als Katalysator, als Hartmetallwerkstoff für Füllfederspitzen, elektrische Kontakte usw. sowie Legierungen mit anderen Platinmetallen verwendet.
Plutonium: Radioaktives, metallisches Element, das in der Natur in kleinen Mengen aus dem Zerfall des Urans entsteht. Verschiedene Plutonium-Isotope entstehen beim Abbrand im Kernreaktor. In speziellen Brutreaktoren oder wenn im Leichtwasserreaktor die Brennelemente nur wenige Wochen genutzt werden, entsteht aus dem Uran 238 in relativ reiner Form das als Spaltstoff gut geeignete Isotop Plutonium 239. Es lässt sich in Brennelemente für den Betrieb von Kernreaktoren einbauen oder als Sprengstoff für Plutoniumbomben verwenden. Das in Leichtwasserreaktoren beim üblichen Abbrand entstehende Gemisch verschiedener Plutonium-Isotope kann jedoch nur mit sehr grossem technischem Aufwand zu Waffenplutonium aufgearbeitet werden. Die Gefährlichkeit von Plutonium für den menschlichen Körper liegt weniger in seiner chemischen als in seiner radiologischen Giftigkeit. So lagern sich eingeatmete Plutoniumschwebeteilchen in der Lunge und im Knochenmark ab, was zu Krebs führen kann.
Radioaktivität: Eigenschaft von Atomkernen, sich spontan in andere Atomkerne umzuwandeln. Dabei wird Energie in Form von Teilchen und elektromagnetischer Strahlung frei. Die Radioaktivität wurde 1896 von Antoine Henri Becquerel am Uran entdeckt. Neben der natürlich vorkommenden Radioaktivität gibt es eine künstliche Radioaktivität bei Atomkernen, die im Kernreaktor oder in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden. Die Radioaktivität beruht auf einer Instabilität des Atomkerns infolge eines Überschusses an Protonen oder Neutronen, was zu verschiedenen Zerfallsarten führt: Beim Alphazerfall verwandelt sich der Atomkern durch Aussenden eines Alphateilchens (ein Heliumkern mit zwei Protonen und zwei Neutronen) zu einem stabileren Kern. Beim Betazerfall wandelt sich ein Neutron in ein Proton um, wobei ein Elektron ausgesendet wird. Alpha- und Betazerfall sind in der Regel von Gammastrahlung begleitet - hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die sich am besten durch Materialien hoher Dichte (z. B. Blei) abschwächen lässt.
Radium: Radioaktives Element. Das wichtigste und langlebigste Radiumisotop 226 (Halbwertszeit 1600 Jahre) entsteht in der Natur beim radioaktiven Zerfall des Urans. Im Jahre 1898 vom Ehepaar Curie entdeckt, hatte Radium in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts grosse Bedeutung für die Erforschung der Radioaktivität. In der Medizin fand es breite Verwendung für die Strahlentherapie von Tumoren sowie für Rheumabehandlungen.
Radon: Radioaktives Element. Verschiedene Isotope dieses farblosen Edelgases kommen als natürliche Zerfallsprodukte radioaktiver Mutterelemente (z. B. Uran, Radium) vor. Das in Heilquellen und Höhlen im Bereich radioaktiver Gesteine austretende Radongas dient als medizinisches Mittel. Ein neueres Problem sind relativ hohe Radonkonzentrationen in modernen Wohnhäusern. Insbesondere bei Granituntergrund können sich in Häusern mit wenig Luftwechsel derart grosse Radonmengen ansammeln, dass dadurch die natürliche Strahlenexposition markant erhöht wird.
RBMK-Reaktor: Dieser nur in der ehemaligen UdSSR eingesetzte Leistungsreaktor verwendet zum Abbremsen der schnellen Neutronen Graphit. Die Brennelemente sind in vertikalen Druckrohren in die Graphitblöcke eingelassen und werden zur Kühlung von Leichtwasser durchströmt. Der RBMK-Reaktor hat gravierende Nachteile: Er ist bei kleiner Leistung unstabil; Graphit ist leicht brennbar, und ein schützendes Containment (Reaktorsicherheitsbehälter) fehlt. Nach mehreren groben Verstössen gegen die Betriebsvorschriften erhöhte sich am 26. April 1986 in Tschernobyl die Reaktorleistung kurzfristig auf das Hundertfache der vorgesehenen Maximalleistung, was zur Zerstörung der Druckrohre, zu Dampfexplosionen und zum Brand der Graphitblöcke führte. Durch diesen schlimmstmöglichen Grossunfall wurden 100 Millionen Curie Radioaktivität über weite Teile Europas verbreitet.
Rem: Diese englische Abkürzung für «Roentgen equivalent man» ist die Einheit für die Äquivalentdosis; das Kurzzeichen für die Masseinheit ist Rem. Die Äquivalentdosis ist ein Mass für die Schädlichkeit einer bestimmten Strahlung für den Menschen. Da verschiedene Strahlenarten bei gleicher absorbierter Strahlungsenergie (Energiedosis) biologisches Gewebe unterschiedlich stark schädigen, muss die Energiedosis mit einem spezifischen Wirkungsfaktor multipliziert werden. So gilt für die (rein elektromagnetische) Röntgenstrahlung der Faktor 1, für die aus Heliumkernen bestehende Alphastrahlung aber ein Faktor 20. Röntgenstrahlung ist für das Gewebe deshalb weniger schädlich, weil sie über eine weite Strecke gebremst wird, während Alphateilchen ihre gesamte Energie auf relativ kurzer Strecke an das Gewebe abgeben. 1986 wurde das Rem durch die Einheit Sievert (Sv) ersetzt, wobei 1 Sievert 100 rem entspricht.
Röntgen (R): Diese Einheit ist ein Mass für die Anzahl geladener Teilchen (Ionen), die entstehen, wenn Gamma- oder Röntgenstrahlung durch Luft abgebremst wird (Ionendosis). Röntgen pro Stunde (R/h) ist deshalb ein Mass für die Intensität einer radioaktiven Quelle. Seit 1986 wird die Ionendosis aber nicht mehr in Röntgen, sondern in Coulomb pro Kilogramm angegeben.
Schneller Brüter: Werden die bei der Spaltung der Uran-235-Kerne entstehenden schnellen Neutronen nicht abgebremst, lässt sich damit Uran 238 spalten und dabei gleichzeitig neuer Brennstoff in Form von Plutonium 239 brüten. Durch den Schnellen Brüter können die Uranvorräte fünfzigfach besser genutzt werden als durch Leichtwasserreaktoren, welche nur Uran 235 einsetzen. Als problematisch gilt die Verwendung von flüssigem Natrium als Kühlmittel (wegen Brandgefahr). Zu Diskussionen Anlass gibt ausserdem immer wieder das erbrütete Plutonium, das radiologisch hochgiftig ist und ausserdem für die Produktion von Kernwaffen verwendet werden kann.
Strahlenexposition: Kosmische Strahlung, radioaktive Stoffe im Erdboden, Röntgenuntersuchungen und andere künstliche Strahlenquellen wirken dauernd auf unseren Körper ein. 1991 betrug die durchschnittliche Strahlenexposition der Schweizer Bevölkerung 4,6 Milli-Sievert pro Jahr. Dabei waren 48% eine Folge des Radons im Hausinnern, 26% kamen von der natürlichen Radioaktivität im Körper sowie aus der terrestrischen und kosmischen Strahlung, 22% aus medizinischen Anwendungen und 4% aus allen andern künstlichen Strahlenquellen (Tschernobyl, Atombombenversuche, Kernkraftwerke, Industrien, Spitäler usw.).
Strontium: Bei der Kernspaltung entstehen unter anderem die radioaktiven Isotope Strontium 89 (Halbwertszeit 50 Tage) und Strontium 90 (Halbwertszeit 28 Jahre). Da Strontium anstelle von Kalzium in die Knochen eingelagert wird, kann nach Atombombenexplosionen oder Reaktorkatastrophen insbesondere das längerlebige Strontium 90 zu Knochentumoren und Leukämie führen.
Uran: Natürliches radioaktives Element, das als Ausgangsstoff für Atombomben und als Brennstoff für Kernreaktoren dient. Uran ist ein silberweisses, mässig hartes und stark giftiges Metall, das in zahlreichen Gesteinen in Form von verschiedenen Mineralien vorkommt. Das Natururan besteht aus über 99% Uran 238, während der Anteil von Uran 235 bei nur 0,7% liegt. Da aber für die Kernspaltung vor allem Uran 235 geeignet ist, muss mit aufwendigen Anreicherungsverfahren der Anteil von Uran 235 im Urangemisch vergrössert werden. Während für eine Uranbombe ein Uran-235-Anteil von über 90% angestrebt wird, genügt für das Betreiben von einem Leichtwasserreaktor bereits eine Anreicherung auf 3%.
Wasserstoffbomben: Noch verheerendere Wirkung als Atombomben haben thermonukleare Sprengkörper. Dabei werden nicht Atomkerne gespalten (Fission), sondern leichte Kerne verschmolzen (Fusion). Zum Einsatz kommen Lithium 6 oder die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium. Um die enorm hohe gegenseitige Abstossung der Kernteilchen zu überwinden, sind Temperaturen von vielen Millionen Grad Celsius nötig, weshalb als Zünder eine Uranbombe verwendet wird. Die erste thermonukleare Versuchsexplosion zündeten die USA im Mai 1951 auf dem Eniwetok-Atoll.
WWER-Reaktor: Dieser Druckwasserreaktor verwendet als Moderator wie als Kühlmittel gewöhnliches (leichtes) Wasser. Er wurde in mehreren Versionen von der früheren UdSSR entwickelt und ist heute auf ihrem Territorium der häufigste Reaktortyp. Dank weitgehender Standardisierung des Designs und der Komponenten ist der WWER zu einem erfolgreichen Exportprodukt geworden. Im Gegensatz zum RBMK-Typ haben die neueren WWER-Reaktoren einen Reaktorsicherheitsbehälter.