Kilotonne TNT

TNT-Äquivalent ist eine nicht SI-konforme, aber weiterhin gebräuchliche Maßeinheit für die bei einer Explosion freiwerdende Energie. Die Angabe bezieht sich auf die gesamte freiwerdende Energie, nicht nur auf die kinetische Energie, die zum Beispiel bei Kernwaffen deutlich geringer als die Gesamtenergie sein kann. Deswegen ist die Sprengkraft nur bedingt mit der einer entsprechenden Menge des Sprengstoffs TNT vergleichbar.

TNT-Äquivalent wird zur Angabe der Sprengkraft von militärischen Waffen, industriellen Sprengstoffen sowie anderen Sprengkörpern verwendet, oder auch allgemein für die plötzliche Freisetzung von Energie, z. B. durch Meteoriteneinschläge. Vereinfachend wird manchmal nur die äquivalente Masse („Sprengkraft zwei Kilotonnen“) genannt. Neben der freigesetzten Energie wird auch die Zeit berücksichtigt, die für die Freisetzung erforderlich ist.

TNT hat eine molare Masse von 227,1 g/mol und setzt eine Energie von nicht ganz 250 kcal/mol frei (zur Zeit der Definition wurde nicht mit Joule (J), sondern mit thermochemischen Kalorien (cal) gerechnet). Daraus ergibt sich eine Energiedichte von etwa 1100 kcal/kg oder 4,6 MJ/kg. Um eine „handliche“ Einheit zu haben, wurde eine Kalorie als Basis genommen und das Energie-Äquivalent einer Kilotonne TNT als 1 · 10¹² cal beziehungsweise 4,184 · 10¹² J definiert: 10⁶ cal/kg = 4,184 · 10⁶ J/kg = 4,184 MJ/kg. Oder kurz:

1 kT (Kilotonne TNT) = 4,184 · 10¹² J

Einheiten sind Kilotonnen (kT), Megatonnen (MT) und Gigatonnen (GT). Um Verwechselungen mit Massen zu vermeiden, werden die TNT-Äquivalents-Einheiten mit Großbuchstaben geschrieben, also MT statt Mt.

TNT-Äquivalent von Explosivwaffen

• Feuerwerk: Das TNT-Äquivalent von frei erhältlichen Feuerwerkskörpern liegt unter einem Gramm.
• Improvisierte Bomben: Sprengsätze, die in terroristischen Anschlägen verwendet wurden, hatten zumeist eine Sprengkraft von einigen Kilogramm TNT (etwa die Anschläge der RAF), seltener auch bis über 1000 kg TNT (etwa beim Bombenanschlag von Oklahoma City). Ein in geeigneter Tiefe unterirdisch appliziertes TNT-Äquivalent von einer Kilotonne erzeugt an der Erdoberfläche etwa ein Beben der Stärke 4 auf der Richterskala.^[1]
• Konventionelle Waffen: Die stärkste konventionelle Explosivwaffe der US-Armee, MOAB, erreicht 11 Tonnen TNT-Äquivalent Sprengkraft bei einem Eigengewicht von etwa 7 Tonnen. Russland nimmt in Anspruch, mit einer etwa gleich großen Aerosolbombe sogar 44 Tonnen Sprengkraft erreicht zu haben und damit die stärkste konventionelle Bombe der Welt zu besitzen. Die Summe aller (konventionellen) Bomben, die im Zweiten Weltkrieg auf Städte abgeworfen wurden, erreicht geschätzte 2 Megatonnen.
• Kernwaffen: Die Atombombe, die von den Vereinigten Staaten 1945 über Hiroshima abgeworfen wurde, hatte eine Sprengkraft von etwa 15 Kilotonnen TNT. Die den Hauptteil des taktischen nuklearen Arsenals der USA nach dem Kalten Krieg ausmachenden Sprengköpfe (B61, W76, W88) erreichen je nach Modell und Einstellung ein TNT-Äquivalent von unter 20 bis zu über 300 Kilotonnen. Strategische Gefechtsköpfe für Interkontinentalraketen im weiterhin aktiven US-Arsenal verfügen über ein TNT-Äquivalent von mehreren hundert Kilotonnen bis 1,2 Megatonnen (B83).^[2] Die Explosion der 1954 von den USA gezündeten Wasserstoffbombe Castle Bravo, die stärkste jemals in einem US-Kernwaffentest detonierte Bombe, entsprach etwa 15 Megatonnen TNT. Im Jahr 1961 wurde von der UdSSR die größte jemals getestete Wasserstoffbombe mit etwa 50 Megatonnen TNT-Äquivalent gezündet (Zar-Bombe).^[3]

Andere Sprengstoffe im Vergleich zu TNT

Holz hat die dreifache Energiedichte von TNT. Dennoch ist seine „Sprengkraft“ gering, da die Leistung, also die Energiefreisetzung pro Zeit, im Vergleich zu typischen Explosivstoffen sehr klein ist. Korrekturfaktoren berücksichtigen die Brisanz unterschiedlicher Sprengstoffe. Die Werte erhält man durch den Vergleich der Druckwellen oder Impulswellen, die die Sprengstoffe im Vergleich zu TNT erzeugen. Für Holz ergäbe sich ein Vergleichswert nahe 0.

Sprengkraft chemischer Sprengstoffe und Sprengstoffgemische im Verhältnis zum TNT-Äquivalent:

Sprengstoff	Umrechnungsfaktor
Schwarzpulver	0,25 bis 0,4
Ammoniumnitrat	0,5
Dynamit/Ballistit/Cordit	0,8
Amatol	0,85
TNT	1,1
HMX	1,1
NGL	1,2
HMTD	1,25
Torpex	1,3
C-4	1,35
RDX/Cyclonit/Hexogen	1,5
ANNM	1,6
Semtex	1,6
PETN/Nitropenta	1,7
HNIW/CL20	1,9
ONC/Sorguyl	2,1
Chloratsprengstoffe	2,2

Siehe auch

• Bleiblockausbauchung
• Sand-Test

Anmerkungen

1. ↑ Umgekehrt setzen natürliche Erdbeben gelegentlich ein Millionenfaches dieser Kräfte frei, von denen aber nur ein Bruchteil an der Oberfläche zur Wirkung gelangt.
2. ↑ Der strategische Gefechtskopf B53 mit bis zu 9 Megatonnen Sprengkraft ist zwar nicht mehr in aktivem Dienst der USA, aber weiterhin als Teil der Reserve oder Hedge vorhanden
3. ↑ Damit wurde in einer einzigen Explosion etwa ein Zehntel der Gesamtsprengkraft aller jemals durchgeführten Kernwaffenversuche freigesetzt.

Weblinks

• Nuclear Weapons FAQ Abschnitt 1.3 - Definition der Einheit Kilotonne TNT-Äquivalent (englisch)
• Guide for the Use of the International System of Units (SI) - Umrechnung verschiedener Einheiten (englisch)