- Radioaktiver Blitzableiter
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Blitzableiter auf einem Dach
ErdungAls Blitzableiter wird eine Einrichtung zum Schutz von Gebäuden vor Blitzeinschlägen bezeichnet. Damit stellt der Blitzableiter einen Teil des Blitzschutzsystemes eines Gebäudes dar.
Dringt ein Blitz in ein Haus ein, entsteht meist erheblicher Sachschaden, da nahezu alle elektrischen Geräte und Anlagen zerstört werden. Durch die hohe Temperatur (mehrere 1000 °C) steigt die Gefahr eines Brandes.
Ein Blitzableiter ist ein bis an eine exponierte Stelle geführter, geerdeter elektrischer Leiter, der dank seines großzügig bemessenen Querschnitts über eine hohen elektrischen Leitwert verfügt. Er soll den Blitzstrom an der Außenseite des zu schützenden Objekts entlang sicher zum Erdboden ableiten.
Inhaltsverzeichnis
Funktion
Eine Blitzschutzanlage vermeidet in erster Linie, dass ein Blitz in das geschützte Gebäude einschlägt. Im Falle eines Einschlages bietet die Blitzschutzanlage dem Blitzstrom einen definierten, niederohmigen Strompfad womit Beschädigungen am geschützten Objekt vermieden werden. Ist die Blitzschutzanlage an allen Seiten des Objektes montiert, so fließt der Blitzstrom nach dem Prinzip des faradayschen Käfigs nicht in den inneren, geschützten Bereich.
Die eigentliche, vorbeugende, Blitzschutzeigenschaft entsteht durch den Spitzeneffekt der geerdeten Blitzableiterspitzen. Zieht eine negativ geladene Wolke oberhalb des geschützten Objekts vorbei, so wird die Spitze aufgrund der Influenz stark positiv geladen. Dadurch lädt sich die umgebende Luft negativ auf und zwischen diesem negativ geladenen Bereich und der negativ geladenen Wolke baut sich eine positiv geladene Raumladungszone verdrängter positiver Ladungen auf. Diese positive Raumladungszone vermindert die maximale Feldstärke am Boden (vergleiche Serienschaltung von Kondensatoren) und wirkt deshalb als Schutzschicht, welche verhindert dass ein Blitz in das geschützte Gebäude einschlägt.
Sekundärschäden
Schlägt ein Blitz trotz der Blitzschutzwirkung in das Blitzschutzsystem ein, so fließen kurzzeitig sehr hohe Ströme innerhalb der Blitzableiter. Diese hohe Ströme induzieren innerhalb der elektrischen Versorgungsleitungen des geschützten Objektes Sekundärspannungen und Sekundärströme (vergleiche Transformator), welche die elektrischen Geräte zerstören können die an diese elektrischen Leitungen angeschlossen sind. Dieser Effekt tritt besonders dann auf, wenn die elektrischen Versorgungsleitungen in der Nähe und parallel zu den Blitzableitern verlegt sind.
Geschichte
Blitzableiter auf einer ScheuneUm das Jahr 1170 v. Chr. wurden unter Ramses III. am Tempel von Madinat Habu und am Chontempel von Theben vergoldete Masten angebracht. Man nimmt an, dass sie die Funktion von Blitzableitern hatten.
Als neuerlicher Erfinder des Blitzableiters gilt Benjamin Franklin, der am 15. Juni 1752 in einem Versuch mit einem Drachen seine Theorie bestätigt erhielt, dass Blitze nichts anderes als Funken in riesigem Maßstab seien.
In den Anfangszeiten der Blitzableiter war man der Meinung, dass Blitzableiter nicht nur am höchsten Punkt des zu schützenden Objektes angebracht, sondern auch besonders spitz sein müssen. Die Form des höchsten Punktes hat jedoch keinerlei Einfluss auf die Funktion. Der erste Blitzableiter in Deutschland wurde auf der Hamburger Hauptkirche St.Jacobi installiert.
Im süddeutschen Raum entwickelt Johann Jakob Hemmer, Leiter des Physikalischen Kabinetts am Hof des Kurfürsten Karl Theodor in Mannheim den „Hemmerschen Fünfspitz“. Ein Blitzschlag in den Marstall von Schwetzingen (1769) scheint hier Anlass gewesen zu sein, dass sich der bekannte Universalgelehrte Hemmer auch mit der Notwendigkeit des Blitzschutzes beschäftigte und den fünfstrahligen Blitzableiter, gekennzeichnet durch eine senkrechte Stange und ein waagrechtes Strahlenkreuz, erfand und einführte. Der erste Blitzableiter Hemmerscher Art wurde am 17. April 1776 auf dem Schloss des Freiherrn von Hacke in Trippstadt/Pfalz installiert. Die weitere Entwicklung wurde durch eine Verordnung des Kurfürsten Karl Theodor beschleunigt, der 1776 bestimmte, dass alle Schlösser und Pulvertürme des Landes mit Blitzableitern auszurüsten seien. In den folgenden Jahren breitete sich ein weiter Elektrizitätstaumel in Deutschland aus, der dazu führte, dass die „Hemmerschen Fünfspitze“ mehr und mehr nachgefragt wurden. Ein Nutzen des waagerechten Strahlenkreuzes konnte jedoch nie nachgewiesen werden. Die Konstruktion blieb deshalb letztlich ohne Einfluss auf die technische Entwicklung des Blitzschutzes.
Ein radioaktiver Blitzableiter war eine besondere Ausführung eines Blitzableiters, bei dem eine radioaktive Substanz durch ihre Strahlung die Luft um die Blitzableiterspitze ionisieren und dadurch den Blitz auf diese lenken sollte. Als radioaktive Substanz enthielten sie einen Alpha-Strahler (Radium 226 oder Americium 241) mit einer spezifischen Radioaktivität von 30 bis 70 MBq. Es konnte allerdings nie nachgewiesen werden, dass die Radioaktivität die Wirksamkeit verbessert. Radioaktive Blitzableiter wurden unter anderem in der Westschweiz, in Spanien und in Serbien eingesetzt. Sie werden heute aus Umweltschutzgründen demontiert.
Literatur
- Nikolaus Anton Johann Kirchhof, James Ferguson: Beschreibung einer Zurüstung welche die anziehende Kraft der Erde gegen die Gewitterwolke und die Nützlichkeit der Blitzableiter sinnlich beweiset. Nicolai, Berlin 1781 (Digitalisat)
- D. Müller-Hillebrand: The Protection of Houses by Lightning Conductors. An Historical Review. J. Franklin Institute, 273, 1962, S. 35–44
Weblinks
- Johann Jakob Hemmer - Geistlicher, Sprachforscher, "erfolgreicher Physiker, Meteorologe und Vollender des Blitzableiters"
- Der Blitzplaner - Hinweise zur Planung eines Blitz- und Überspannungsschutzes nach DIN V VDE V 0185
- Deutsche Welle: Blitzableiter erfunden
- Nationalrat der Schweiz: Beseitigung von radioaktiven Blitzableitern
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