Synopsis Samspil mellem: religion og fysik Indledning 1. september 1939 offentliggjorde Niels Bohr og amerikaneren John Wheeler en teoretisk afklaring af fissionsprocessen. Samme dag invaderede Tyskland Polen, hvilket markerede starten på 2. verdenskrig. D. 9. august 1945 blev krigen reelt afsluttet, da USA valgte at kaste den anden af to atombomber over Japan. Ny teknologi giver nye muligheder, og muligheder kræver valg og fravalg. Udviklingen af atombomben var en skelsættende videnskabelig triumf, der for bestandig ændrede vores opfattelse af krig. Samtidig åbnede atomteknologien for en række nye problemer og overvejelser. Dette problemfelt har jeg valgt at arbejde med i denne opgave. Overordnet problemformulering: Hvilke praktiske og etiske problematikker er forbundet med fremstillingen af atomvåben? Problemstillinger For at besvare problemformuleringen, vil jeg nærme mig emnet fra en både naturvidenskabelig og en humanistisk vinkel, idet jeg indledningsvis vil 1. Redegøre for, hvorledes en atombombe fungerer 2. Redegøre for de praktiske/fysiske problemer, der er forbundet med udviklingen af/fremstillingen af atomvåben, herunder anvendelsen af moderator og berigning af uran 3. Begrebsafklaring: hvordan skelnes mellem pligtetik og nytteetik? 4. Hvordan kan forskernes stillingtagen til anvendelsen af atomare våben forklares ud fra en skelnen mellem nytteetik og pligtetik? Metode og teori I denne opgave ønsker jeg at undersøge, dels hvordan en atombombe fungerer (naturvidenskabelig metode) og dels hvilke etiske problemstillinger, fremstillingen af masseødelæggelsesvåben indebærer (humanistisk metode). Synopsens første problemstillinger, belyses ud fra en teoretisk tilgang til naturvidenskabelige resultater, da eksperimentel og praktisk beskæftigelse med emnets fysik-faglige del er utilrådelig. Dog kan man godt kalde det for kernestof *S*. 1
I synopsens anden del, arbejdes der med etiske problemstillinger ud fra en humanistisk vinkel. Dette gøres ved at analysere og fortolke meddelelser mellem forskellige af sagens aktører (forskere, politikere) ud fra et etisk begrebsapparat. Problemstilling 1 Under 2.verdenskrig blev der anvendt to atombomber. En uranbombe og en plutoniumbombe. Jeg vil her redegøre for, hvordan uranbomben virkede. En atombombe er en fissions-bombe. Fission kommer fra det latinske ord fissio der betyder spaltning. Det der bliver spaltet i en atombombe er 236 U * (exiteret uran-236). 236 U * kan spalte på flere måder, f.eks.: 236 U * 90 Sr + 144 Xe + 2 1 n 236 U * 89 Kr + 144 Ba + 3 1 n 236 U * 89 Se + 144 Co + 3 1 n 236 U * 96 Y + 137 I + 3 1 n For at kunne lave uran-atombomber er man altså nødt til at have 236 U *. Det eksisterer kun i ekstremt lille mængde i naturen, da det henfalder meget hurtigt, hvilket samtidig er grunden til, det kan bruges til at lave bomber af. Ved at bestråle 235 U med neutroner kan man skabe 236 U * der så vil henfalde f.eks. som beskrevet i et af ovenstående skemaer. Her skal man lægge mærke til, at der i hver beskrevet proces dannes 2 eller 3 frie neutroner, der kan ramme et nabo 235 U-atom, der så igen vil skabe 236 U *, der vil spalte og danne 2 eller 3 frie neutroner osv. Der er altså grobund for en eksponentiel kædereaktion. I gennemsnit vil der komme 2,5 frie neutroner hver gang 236 U * spaltes. Antallet af uran-kerner der fissionerer, kan da beskrives ved formlen. N = 2,5 x Hvor x er antallet af generationer, hvor uran fissionerer. Hvordan bliver teknologien til et masseødelæggelsesvåben? - vigtige elementer Kritisk masse. Kritisk masse er den minimale størrelse uran, man skal have samlet, for at det eksploderer. Omvendt vil det eksplodere, hvis man har en mængde beriget uran af den størrelse. For rent 235 U er den kritiske masse ca.8kg. Konstruktion af bombe. Hvis man har en uranklump med kritisk masse vil den eksplodere. Den nemmeste måde at få det, er ved at have to underkritiske klumper, der derved ikke er farlige, og så klaske dem 2
sammen for at lave eksplosionen. Det var måden, hvorpå man lavede den bombe, der sprang over Hiroshima. Herover er vist et skematisk billede af den. Energifrigørelse i en atombombe Alle stoffer har en intern bindingsenergi pr. nukleon. Grafen her til højre viser at det grundstof, der har den højeste bindingsenergi pr. nukleon er jern ( 56 Fe). Det vil sige, at man kan få energi ud af at lave andre atomer om til jern. Uran i bomben har 236 nukleoner, og ifølge skemaet kan man se, at man kan få ca. 1Mev pr. nukleon ud af at spalte uran til jern. Der er 236 nukleoner i et uranatom. Det giver en energivinding på ca. 200Mev pr. spaltet uranatom. Det er hele grundlaget for atombomber. Det er som tidligere beskrevet ikke lige jern uran spalter til, men noget der ligger tæt på. Problemstilling 2 Praktiske/fysiske problemer med udviklingen af bomben: En del af de frie neutroner undslipper gennem overfladen af den uranklump man ønsker at lave bomber af. Naturligt forekommende uran indeholder mest 238 U og kun få procent 235 U, og da 239 U ikke fissionerer stopper processen der. Desuden er sandsynligheden for, at 235 U indfanger en neutron fra en fissionsproces ikke særlig stor. De nye frie neutroner har en meget høj hastighed, og sandsynligheden for indfangelse er lille ved høje hastigheder. To løsningsforslag til dette problem: 1: Indførsel af en moderator uden om urankernen, der skulle have den egenskab at den nedsatte neutronernes hastighed, og sendte dem ind i urankernen igen. På grund af impulsbevarelsen, kunne fysikerne deducere, at en moderator skulle være lavet af et stof med lette atomkerner, og desuden ikke indfange neutroner selv (ved anvendelse af hypotetisk deduktiv metode). Man fandt, at tungt vand var egnet til formålet, om end omkosteligt. Grafit kunne også bruges, men er ikke så effektivt Alle ovenstående materialer bruges i forskellige atomkraftværker i dag. Til bomben, valgte man dog en anden løsning: 2: Berigning af Uran. Ved at øge andelen af 235 U, er sandsynligheden større for at en neutron rammer en 235 U-kerne, der derved fissionerer. Ved at øge andelen af 235 U i klumpen til ca.25% havde man nok 235 U, til at en kædereaktion kunne gå i gang, ved en bestemt størrelse af klumpen. 3
Delkonklusion 2 Et af de store problemer ved frembringelsen af en atombombe er, at 235 U ikke er hyppigt forekommende i naturen. Dette løses enten vha. en moderator eller ved en berigning af uranen. Sidstnævnte metode var den primært anvendte i fremstillingen af atombomben. Problemstilling 3 Først med atombombens opfindelse får videnskabelige opfindelser så store konsekvenser, at der må en etisk/moralsk vurdering i spil. I behandlingen af forskernes etiske overvejelser, vil der i besvarelsen lægges fokus på henholdsvis pligtetik og nytteetik. Pligtetik: det afgørende er handlingens type og bagvedliggende sindelag, mens handlingens konsekvenser er helt eller delvist underordnet. 1 Nytteetik: også kaldet konsekvensetik. Her er der derimod fokus på, om handlingen har gode eller dårlige konsekvenser, mens handlingens type og det bagvedliggende sindelag er helt eller delvist underordnet. 2 Problemstilling 4 Einstein var en af de fremtrædende forskere, der forud for bombens reelle tilblivelse søgte at motivere den amerikanske præsident til at iværksætte en større forskningsindsats for at udvikle atomvåben inden det lykkedes for tyskerne at komme dem i forkøbet. 3 Einsteins overvejelser var af nytteetisk karakter, da han havde fokus på den konsekvens atomvåben potentielt kunne have for afgørelsen af en fremtidig krig. Denne motivation var i vidt omfang styrende for mange forskeres deltagelse i udviklingen af bomben, så da det blev klart, at Tyskland ikke var i stand til at fremstille a-bomber, var der brug for genovervejelser for at retfærdiggøre det fortsatte arbejde. Denne ny situation åbner for nye motivationsfaktorer og etiske overvejelser for forskerne: Pligtetiske: når det oprindelige formål med teknologien er bortfaldet, kan man fra et pligtetisk synspunkt ikke forsvare brugen af bomben. De involverede forskere, så vidt de var klar over, hvad deres udviklingsarbejde skulle bruges til 4, kunne umuligt fortsætte deres arbejde ud fra pligtetiske overvejelser Faglig/personlig: udvikling for udviklingens skyld, teknologiens autonomi 5 1 Politikens Filosofihåndbog 2 Politikens Filosofihåndbog 3 Christensen 1989: 47 4 Christensen 1989: 54. Kun de ledende forskere og militære ledere var bekendt med projektets endelige formål 5 Nielsen et al 2005:545 4
Magtpolitisk: hvis verden ser, hvilke militære midler vi har, sikres vores position som den stærkeste magtfaktor (afskrækkelse) At bomben blev taget i brug ved vi alle, og man kan sige, at de involverede forskere direkte eller indirekte bærer en del af ansvaret herfor. En del af de forskere der var med i udviklingen af atombomben forsøgte at tage ansvar for at den fremkomne viden om atomenergi ikke blev misbrugt. I tidsskriftet Bulletin of Atomic Scientists krævede de demokratisk kontrol med atomkraften 6. Også Niels Bohr forsøgte at påtage sig et ansvar i den retning. Han mente at en etik lå implicit i den videnskabelige forskning 7. Dette kommer også til udtryk i hans udtalelse: videnskabsmanden er både tilskuer og aktør i tilværelsens store drama 8. Han forsøgte at tage personligt ansvar i sagen ved på eget initiativ og i kraft af sin autoritet som videnskabsmand at foreslå international kontrol med forskningsresultater i et åbent brev til Churhill og Roosevelt. Dette tiltag lykkedes ikke. En vægtig årsag hertil var, at forskerne nærede mistro til hinanden. De kunne med andre ord ikke frigøre sig fra deres nationale og politiske interesser. Dette skisma illustrerer vanskeligheden ved at adskille forskning og politik. Delkonklusion 4 Ud fra en skelnen mellem nytteetik og pligtetik, kan det konkluderes, at det var nødvendigt for forskerne at fastholde en nytteetisk synsvinkel i deres udvikling af atomvåben. Den pligtetiske vinkel ville umuliggøre fortsat deltagelse. Ved at forskerne nærer mistillid til hinanden, og derved som egen sikkerhed ønsker at være med fremme i udviklingen af atombomben optræder de efter en konsekvensetisk forståelse. For at gøre sig fri at nytteetikken burde forskerne ifølge Kemps mening bruge deres viden til at tjene de folkelige fredsbevægelser ved at afsløre modsigelserne og hykleriet i de militære ideologier og fremlægge nye projekter og modeller for en fredelig videnskabelig verden 9. Foreløbig konklusion Som en sammenfatning på de hidtidige resultater, kan det konkluderes, at ved fremstillingen af atomvåben, er det af altafgørende betydning, at der i udviklings- og fremstillingsfasen er adgang til de nødvendige råstoffer, hvilket også betyder et krav om enorme økonomiske ressourcer. Det vil sige et udtalt behov for teknologisk know-how og stærk politisk vilje. Ydermere kræver udviklingen og anvendelsen af a-våben en tilsidesættelse af pligtetiske hensyn, samt en tilvejebringelse af plausible nytteetiske argumenter. Bl.a. kræver det, at man kan se et klart og nyttigt formål med at anvende en bestemt teknologi på trods af risikoen for masseødelæggelse. 6 Kemp, s.279 7 Kemp, s.280 8 Jungk s. 286 9 Kemp, s.273 5
Perspektivering I arbejdet med etiske overvejelser, kunne man udvide behandlingen af emnet ved at se på militære og politiske overvejelser og beslutningsprocesser i forhold til udvikling og anvendelse af masseødelæggelsesvåben. Desuden ville synopsens fysikdel kunne udvides med betragtninger over brugen af en tamper til at forstærke fissions-processen. En inddragelse af fusions-teknologi kunne også have udvidet fysikvinklen og givet mulighed for at beskæftige sig med brintbomben. En sådan udvidelse ville samtidig føre til videre etiske overvejelser over anvendelse af fusions-teknologi til brug for masseødelæggelsesvåben, da konsekvensen af denne våbentype allerede er kendt. Der er bare tale om et større brag. Litteraturliste Christensen (1989) Christensen, Claus & Torsten Meyer, Manhatten Projektet Da videnskaben mistede uskylden, Munksgaard, 1989 Husted (2001) Husted, Jørgen & Poul Lübcke, Filosofihåndbogen, Politikens Forlag, 2001 Jungk (1957) Jungk, Robert, stærkere end tusind sole atomforskernes skæbne, Jespersen og Pio, 1957 Kemp (1994) Kemp, Peter, Det uerstattelige en teknologietik, Spektrum 1991 Nielsen et al (2005) Nielsen, Keld, Henry Nielsen & Hans Siggaard Jensen, Skruen uden ende den vestlige teknologis historie, Nyt Teknisk Forlag, 2005 Udarbejdet af: Thomas Belgisk Congo Nyholm, Kim Pedersen, Tine Mikkelstrup, Rikke Narv Pedersen, Anders Jacobsen (alle Gladsaxe Gymnasium) 6