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 (explosive) Freisetzung von Energie, z. B. durch Meteoriteneinschläge. Vereinfachend wird manchmal nur die äquivalente Masse („Sprengkraft zwei Kilotonnen“) genannt.
TNT hat eine molare Masse von 227,1 g/mol und setzt eine Energie von ca. 1047 kJ/mol (ca. 250 kcal/mol) frei. Daraus ergibt sich eine Energiedichte von etwa 4,6 MJ/kg (ca. 1000 kcal/kg). Zur Zeit der Definition wurde noch nicht mit Joule (J), sondern mit thermochemischen Kalorien (cal) gerechnet. Um eine „handliche“ Einheit zu haben, wurde 1 cal 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 = 1,162 GWh
Einheiten sind Kilotonnen (kT), Megatonnen (MT) und Gigatonnen (GT). Um Verwechslungen mit Massen zu vermeiden, werden die TNT-Äquivalents-Einheiten häufig mit Großbuchstaben geschrieben, also MT statt Mt. Es sind jedoch auch andere Schreibweisen gebräuchlich; ein verbindlicher Standard existiert nicht.
TNT-Äquivalent von Explosivwaffen
- Feuerwerk: Das TNT-Äquivalent von frei erhältlichen Feuerwerkskörpern liegt unter einem Gramm.
- Improvisierte Bomben (USBV): 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).
- Konventionelle Waffen: Die stärkste konventionelle Explosivwaffe der US-Armee, GBU-43/B Massive Ordnance Air Blast, erreicht 11 Tonnen TNT-Äquivalent Sprengkraft bei einem Eigengewicht von etwa 9,5 Tonnen.[1] Russland gibt an, 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 13 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 und Bomber 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, der stärksten jemals in einem US-Kernwaffentest gezündeten 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]
- Antimaterie: 1 kg Antimaterie hätte bei der Annihilation mit 1 kg Materie zusammen eine Sprengkraft von 43 MT.
Andere Sprengstoffe im Vergleich zu TNT
Holz hat die vierfache 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.
Sprengstoff-Umrechnungsfaktor
| Schwarzpulver |
0,25…0,4 |
|
Torpex |
1,3
|
| Ammoniumnitrat |
0,5 |
C4 |
1,35
|
| Dynamit/Ballistit/Cordit |
0,8 |
RDX/Cyclonit/Hexogen |
1,5
|
| Amatol |
0,85 |
Semtex |
1,6
|
| TNT |
1,0 |
PETN/Nitropenta |
1,7
|
| HMX |
1,1 |
HNIW/CL20 |
1,9
|
| NGL |
1,2 |
ONC |
2,1
|
| HMTD |
1,25 |
Chloratsprengstoffe |
0,8…1,0Anm.
|
Anm. Die brisantesten Mischungen sind mit rotem Phosphor und gelten bei feinster Vermischung als dynamitähnlich.
Die Detonationsgeschwindigkeit bei der Explosion beträgt für Chloratit 3 lediglich 3,35 km/s, seine Sprengkraft jedoch ≈1 TNT-Äquivalente.
Siehe auch
- Bleiblockausbauchung
- Sand-Test
Literatur
- Zoltán Török, Alexandru Ozunu: Hazardous properties of ammonium nitrate and modeling of explosions using TNT equivalency, Environmental Engineering and Management Journal, Vol. 14, September 2015 (Researchgate.net Online-Abruf).
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ GBU-43/B / "Mother Of All Bombs" / Massive Ordnance Air Blast Bomb. Abgerufen am 23. Januar 2020.
- ↑ Der strategische Gefechtskopf B53 mit bis zu 9 Megatonnen Sprengkraft ist zwar nicht mehr in aktivem Dienst der USA, war aber, bis er im Oktober 2011 in der Fabrik Pantex in Amarillo im Bundesstaat Texas zerlegt wurde, als Teil der Reserve oder Hedge vorhanden.
- ↑ Damit wurde in einer einzigen Explosion etwa ein Zehntel der Gesamtsprengkraft aller jemals durchgeführten Kernwaffenversuche freigesetzt.