Chicago Pile: Unterschied zwischen den Versionen
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[[Datei:ChicagoPileTeam.png|miniatur|Das Team vom Chicago Pile; links in der ersten Reihe: Fermi<ref>Insgesamt sind zu sehen: Hintere Reihe von links: Norman Hilberry, Samuel Allison, Thomas Brill, Robert Nobles, Warren Nyer, Marvin Wilkening. Mittlere Reihe von links: [[Harold Agnew]], William Sturm, [[Harold Lichtenberger]], [[Leona Woods]], [[Leó Szilárd]] im hellen Mantel. Vordere Reihe von links: Enrico Fermi, [[Walter Zinn]], [[Albert Wattenberg]], [[Herbert L. Anderson]]. Die Aufnahme entstand am 2. Dezember 1946 in Chicago, am 4. Jahrestag ihres Erfolges. Beteiligt waren aber noch eine ganze Reihe weiterer Wissenschaftler wie [[Eugene Wigner]], [[Robert F. Christy]], [[Arthur Compton]], [[Samuel K. Allison]], [[Louis Slotin]] im hellen Mantel, [http://www.ne.anl.gov/About/cp1-pioneers/ Argonne National Laboratory, The Chicago Pile 1 Pioneers]</ref>.]] | [[Datei:ChicagoPileTeam.png|miniatur|Das Team vom Chicago Pile; links in der ersten Reihe: Fermi<ref>Insgesamt sind zu sehen: Hintere Reihe von links: Norman Hilberry, Samuel Allison, Thomas Brill, Robert Nobles, Warren Nyer, Marvin Wilkening. Mittlere Reihe von links: [[Harold Agnew]], William Sturm, [[Harold Lichtenberger]], [[Leona Woods]], [[Leó Szilárd]] im hellen Mantel. Vordere Reihe von links: Enrico Fermi, [[Walter Zinn]], [[Albert Wattenberg]], [[Herbert L. Anderson]]. Die Aufnahme entstand am 2. Dezember 1946 in Chicago, am 4. Jahrestag ihres Erfolges. Beteiligt waren aber noch eine ganze Reihe weiterer Wissenschaftler wie [[Eugene Wigner]], [[Robert F. Christy]], [[Arthur Compton]], [[Samuel K. Allison]], [[Louis Slotin]] im hellen Mantel, [http://www.ne.anl.gov/About/cp1-pioneers/ Argonne National Laboratory, The Chicago Pile 1 Pioneers]</ref>.]] | ||
'''Chicago Pile''' bezeichnet | '''Chicago Pile''' bezeichnet eine Reihe von [[Kernreaktor|Versuchsreaktoren]]. Die ersten drei dieser Reaktoren waren Teil des [[Manhattan-Projekt]]s, dessen Ziel der Bau von [[Kernwaffe|Atombomben]] war. | ||
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''Chicago Pile 1'' ({{enS|''pile''}} ‚Stapel‘), kurz '''CP-1''', war der | Als der ''Chicago Pile 1'' ({{enS|''pile''}} ‚Stapel‘), kurz '''CP-1''', die [[Kritikalität]] erreichte, war er der erste funktionsfähige von Menschen gebaute [[Kernreaktor]]. Die Versuchsanlage wurde vom ''Metallurgical Laboratory'' an der privaten [[University of Chicago]] gebaut. Sie sollte die theoretische Erwartung bestätigen, dass eine selbsterhaltende Spaltungs-Kettenreaktion kontrolliert werden kann. Das metallurgische Labor wurde 1942 von [[Arthur Holly Compton]], einem Physik-Nobelpreisträger von 1927, aufgebaut. Die Reaktorentwicklung hatte das Ziel, für das Manhattan-Projekt waffenfähiges [[Plutonium]] aus [[Uran]]-238 zu erbrüten. | ||
''CP-1'' war unter der Leitung des italienischen Physikers und Nobelpreisträgers von 1938, [[Enrico Fermi]], unter einer stillgelegten Sporttribüne des Football-Stadions „Stagg Field“ auf dem Campus der University of Chicago aufgebaut worden. In dem Raum unter der Tribüne war vorher [[Rackets]] (ein Vorläufer von [[Squash]]) gespielt worden. An der ursprünglich vorgesehenen Einrichtung in der Kleinstadt Palos Park konnten die Arbeiten wegen eines Streiks nicht aufgenommen werden. Der Reaktorkern bestand aus einer 7,6 Meter hohen, ungefähr kugelförmigen Aufschichtung von Blöcken aus 5,4 Tonnen Uranmetall, 45 Tonnen Uranoxid sowie 360 Tonnen [[Graphit]]. Dabei diente der Graphit als [[Moderator (Physik)|Moderator]], um die Neutronen so weit abzubremsen, dass sie eine weitere Kernspaltung auslösen. Das Uran hatte die natürliche Zusammensetzung von [[Isotop]]en. Zur Kontrolle der Reaktion wurden [[Cadmium]]-Bleche verwendet, die in Schlitze im Reaktorkern herab gelassen werden konnten. Durch Messung des [[Neutronenfluss]]es konnte die Intensität der Reaktion beobachtet werden. | |||
''Pile | Die Anlage enthielt rudimentäre Einrichtungen zu einer [[Reaktorschnellabschaltung|Schnellabschaltung]]. Im Notfall hätte ein dafür abgestellter Helfer das Befestigungsseil eines über dem ''Pile'' hängenden Regelelements mit einer Axt durchtrennt, das dann in den Reaktor gefallen wäre und ihn [[Kritikalität#Neutronenbilanz|unterkritisch]] gemacht hätte. Zudem stand zur [[Redundanz (Technik)|Redundanz]] eine dreiköpfige Mannschaft oberhalb des ''Pile'' bereit, um diesen mit einer Cadmiumsalzlösung zu fluten. Seither wird die Schnellabschaltung eines Reaktors als „Scram“ bezeichnet (v. engl. {{lang|en|''to scram''}} ‚fliehen‘, ‚abhauen‘‘); von Fermi selbst ist das – offensichtlich scherzhafte – [[Backronym]] ''Safety Cut Rope Axe Man'' überliefert.<ref>{{Internetquelle |autor=Edwin Blackburn |url=http://www.ornl.gov/info/reporter/no19/scram.htm |titel=“Scram!”|titelerg=Reactor veteran recalls account of the birth of a key word in the nuclear vernacular |hrsg=[[Oak_Ridge_National_Laboratory]] |sprache=en |datum=2000-09 |zugriff=2016-06-21}} [https://en.wiktionary.org/wiki/SCRAM Etymologie von SCRAM]</ref> | ||
Am 2. Dezember 1942 erfolgte die erste Demonstration vor geladenen Gästen, ohne irgendeinen Schutz vor Strahlung. Der Physiker George Weil zog die Steuerstäbe teilweise aus dem Reaktorkern, während Fermi den Neutronenfluss überwachte. Die Kernreaktion setzte um 15:22 Uhr ein und wurde nach 28 Minuten beendet. | |||
CP-1 operierte anfangs bei 0,5 Watt Leistung, wurde am 12. Dezember vorübergehend auf 200 Watt gesteigert, aber dann wegen der fehlenden Abschirmung wieder auf 0,5 Watt reduziert.<ref>Manhattan District History, Book IV – Pile Project X-10, Volume 2 – Research, Part 1 – Metallurgical Laboratory, Washington D.C. 1947, Seite 3.9, [http://www.osti.gov/includes/opennet/includes/MED_scans/Book%20IV%20-%20%20Pile%20Project%20X-10%20-%20Volume%202%20-%20Research%20-%20Part%20I%20.pdf pdf]</ref> | |||
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Chicago Pile 1 wurde bereits im Februar 1943 abgebaut und, mit [[Blei#Strahlenabschirmung|Blei]]-Platten zur Strahlenabschirmung ergänzt, als ''Chicago Pile 2'' in der ursprünglich vorgesehenen Anlage ''Site A'' in ''Palos Park'' wiederaufgebaut. | Chicago Pile 1 wurde bereits im Februar 1943 abgebaut und, mit [[Blei#Strahlenabschirmung|Blei]]-Platten zur Strahlenabschirmung ergänzt, als ''Chicago Pile 2'' in der ursprünglich vorgesehenen Anlage ''Site A'' in ''Palos Park'' wiederaufgebaut. Er operierte bei einer Leistung von einigen Kilowatt, da ein Kühlsystem fehlte.<ref>Manhattan District History, Book IV – Pile Project X-10, Volume 2 – Research, Part 1 – Metallurgical Laboratory, Washington D.C. 1947, S. 3.13</ref> | ||
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Am 15. Mai 1944 wurde ''Chicago Pile 3'' (CP-3) im [[Argonne National Laboratory]] nahe [[Palos Hills]] (US-Bundesstaat [[Illinois]]) kritisch und war damit der erste funktionierende [[Schwerwasserreaktor]] der Welt. Nachdem im Januar 1950 der Verdacht auf [[Strahlenschaden#Strahlensch.C3.A4den in Materialien|Schäden]] infolge Korrosion an der Aluminiumhülle des Reaktors erhoben worden war, musste er neu aufgebaut werden und wurde anschließend als CP-3′ von Mai 1950 bis zum Jahr 1954 weiterbetrieben. Beide Versionen des Reaktors wurden für verschiedene Forschungszwecke eingesetzt. | Am 15. Mai 1944 wurde ''Chicago Pile 3'' (CP-3) im [[Argonne National Laboratory]] nahe [[Palos Hills]] (US-Bundesstaat [[Illinois]]) kritisch und war damit der erste funktionierende [[Schwerwasserreaktor]] der Welt. Er operierte anfangs mit 300 kW.<ref>Manhattan District History, Book IV – Pile Project X-10, Volume 2 – Research, Part 1 – Metallurgical Laboratory, Washington D.C. 1947, S. 3.14</ref> Nachdem im Januar 1950 der Verdacht auf [[Strahlenschaden#Strahlensch.C3.A4den in Materialien|Schäden]] infolge Korrosion an der Aluminiumhülle des Reaktors erhoben worden war, musste er neu aufgebaut werden und wurde anschließend als CP-3′ von Mai 1950 bis zum Jahr 1954 weiterbetrieben. Beide Versionen des Reaktors wurden für verschiedene Forschungszwecke eingesetzt. | ||
Zu Kriegsbeginn produzierte nur die Norwegische Hydroelektrische Gesellschaft ([[Norsk Hydro]]) in einem [[Kunstdünger]]-Werk [[Schweres Wasser#Kampf um schweres Wasser im Zweiten Weltkrieg|schweres Wasser]] als [[Nebenprodukt]]. | Zu Kriegsbeginn produzierte nur die Norwegische Hydroelektrische Gesellschaft ([[Norsk Hydro]]) in einem [[Kunstdünger]]-Werk [[Schweres Wasser#Kampf um schweres Wasser im Zweiten Weltkrieg|schweres Wasser]] als [[Nebenprodukt]]. | ||
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Von 1954 bis 1979 wurde ''Chicago Pile 5'' | Von 1954 bis 1979 wurde ''Chicago Pile 5'' betrieben. Der Schwerwasserreaktor produzierte mit (in [[K-25]]) angereichertem Uran hauptsächlich [[Neutron]]en für die Forschung. Der Reaktor wurde von 1991 bis 2000 rückgebaut.<ref>[http://www.osti.gov/scitech/biblio/10582 Wiese, E. C.: Large scale demonstration project at Argonne National Laboratory's CP-5 reactor (englisch)].</ref> Das Gebäude stand noch im Jahre 2009. | ||
== Sonstiges == | == Sonstiges == | ||
Der Ort des ehemaligen Reaktors CP-1 | Der Ort des ehemaligen Reaktors CP-1 hat seit dem 18. Februar 1965 den Status einer [[Liste der National Historic Landmarks in Illinois|National Historic Landmark]]<ref>[https://www.nps.gov/subjects/nationalhistoriclandmarks/list-of-nhls-by-state.htm#onthisPage-13 ''Listing of National Historic Landmarks by State: Illinois.''] [[National Park Service]], abgerufen am 22. Juli 2019.</ref> und ist zudem ein Chicagoer Wahrzeichen. Dort steht heute die 1970 eröffnete [[Joseph Regenstein Library|Regenstein-Bibliothek]]. Eine 4,3 m hohe Skulptur ''Nuclear Energy'' von [[Henry Moore]] erinnert seit 1967 an die Versuchsanlage. Graphitblöcke des CP-1 sind im [[Museum of Science and Industry (Chicago)|Museum für Naturwissenschaften und Technikgeschichte]] und im Bradbury Science Museum in [[Los Alamos (New Mexico)|Los Alamos]] ([[New Mexico]]) ausgestellt. | ||
===Atomkraftwerk=== | |||
Die Chicago Piles waren Forschungsreaktoren, die dem Nachweis und der weiteren Untersuchung der Kettenreaktion und verschiedener Moderationsmechanismen dienten.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.ne.anl.gov/About/reactors/early-reactors.shtml |titel=The First Pile |autor=Corbin Allardice, Edward R. Trapnell |datum=1947 |sprache=en |abruf=2022-01-21}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.ne.anl.gov/About/hn/news960320.shtml |titel=Argonne's Nuclear Science and Technology Legacy |hrsg=Nuclear Engineering Division, Argonne National Laboratory |datum=1996-03-20 |sprache=en |abruf=2022-01-21}}</ref> | |||
Das erste Kern''kraftwerk'' der Welt in [[Kernkraftwerk Obninsk|Obninsk]] in der UdSSR lieferte 1954 eine Nettoleistung von 5 MW. | Der erste Atomreaktor zur Stromerzeugung wurde dagegen erst über ein Jahrzehnt später in der Sowjetunion gebaut: Das erste Kern''kraftwerk'' der Welt in [[Kernkraftwerk Obninsk|Obninsk]] in der UdSSR lieferte 1954 eine Nettoleistung von 5 MW. | ||
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* Argonne National Laboratory | * [http://www.atomicarchive.com/History/firstpile/index.shtml atomicarchive.com: ''The First Pile''] | ||
* [[deutschlandfunk.de]], ''Kalenderblatt'', 2. Dezember 2017, Frank Grotelüschen: [http://www.deutschlandfunk.de/vor-75-jahren-die-einlaeutung-des-atomzeitalters.871.de.html?dram:article_id=402077 ''Die Einläutung des Atomzeitalters''] | |||
* [[Argonne National Laboratory]], [http://www.ne.anl.gov/cp1-anniversary/ ne.anl.gov: ''Chicago Pile 1 (CP-1) 70th Anniversary''] | |||
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Aktuelle Version vom 31. Januar 2022, 11:20 Uhr
Chicago Pile bezeichnet eine Reihe von Versuchsreaktoren. Die ersten drei dieser Reaktoren waren Teil des Manhattan-Projekts, dessen Ziel der Bau von Atombomben war.
Chicago Pile 1
Als der Chicago Pile 1 (englisch pile ‚Stapel‘), kurz CP-1, die Kritikalität erreichte, war er der erste funktionsfähige von Menschen gebaute Kernreaktor. Die Versuchsanlage wurde vom Metallurgical Laboratory an der privaten University of Chicago gebaut. Sie sollte die theoretische Erwartung bestätigen, dass eine selbsterhaltende Spaltungs-Kettenreaktion kontrolliert werden kann. Das metallurgische Labor wurde 1942 von Arthur Holly Compton, einem Physik-Nobelpreisträger von 1927, aufgebaut. Die Reaktorentwicklung hatte das Ziel, für das Manhattan-Projekt waffenfähiges Plutonium aus Uran-238 zu erbrüten.
CP-1 war unter der Leitung des italienischen Physikers und Nobelpreisträgers von 1938, Enrico Fermi, unter einer stillgelegten Sporttribüne des Football-Stadions „Stagg Field“ auf dem Campus der University of Chicago aufgebaut worden. In dem Raum unter der Tribüne war vorher Rackets (ein Vorläufer von Squash) gespielt worden. An der ursprünglich vorgesehenen Einrichtung in der Kleinstadt Palos Park konnten die Arbeiten wegen eines Streiks nicht aufgenommen werden. Der Reaktorkern bestand aus einer 7,6 Meter hohen, ungefähr kugelförmigen Aufschichtung von Blöcken aus 5,4 Tonnen Uranmetall, 45 Tonnen Uranoxid sowie 360 Tonnen Graphit. Dabei diente der Graphit als Moderator, um die Neutronen so weit abzubremsen, dass sie eine weitere Kernspaltung auslösen. Das Uran hatte die natürliche Zusammensetzung von Isotopen. Zur Kontrolle der Reaktion wurden Cadmium-Bleche verwendet, die in Schlitze im Reaktorkern herab gelassen werden konnten. Durch Messung des Neutronenflusses konnte die Intensität der Reaktion beobachtet werden.
Die Anlage enthielt rudimentäre Einrichtungen zu einer Schnellabschaltung. Im Notfall hätte ein dafür abgestellter Helfer das Befestigungsseil eines über dem Pile hängenden Regelelements mit einer Axt durchtrennt, das dann in den Reaktor gefallen wäre und ihn unterkritisch gemacht hätte. Zudem stand zur Redundanz eine dreiköpfige Mannschaft oberhalb des Pile bereit, um diesen mit einer Cadmiumsalzlösung zu fluten. Seither wird die Schnellabschaltung eines Reaktors als „Scram“ bezeichnet (v. engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value) ‚fliehen‘, ‚abhauen‘‘); von Fermi selbst ist das – offensichtlich scherzhafte – Backronym Safety Cut Rope Axe Man überliefert.[2]
Am 2. Dezember 1942 erfolgte die erste Demonstration vor geladenen Gästen, ohne irgendeinen Schutz vor Strahlung. Der Physiker George Weil zog die Steuerstäbe teilweise aus dem Reaktorkern, während Fermi den Neutronenfluss überwachte. Die Kernreaktion setzte um 15:22 Uhr ein und wurde nach 28 Minuten beendet.
CP-1 operierte anfangs bei 0,5 Watt Leistung, wurde am 12. Dezember vorübergehend auf 200 Watt gesteigert, aber dann wegen der fehlenden Abschirmung wieder auf 0,5 Watt reduziert.[3]
Chicago Pile 2
Chicago Pile 1 wurde bereits im Februar 1943 abgebaut und, mit Blei-Platten zur Strahlenabschirmung ergänzt, als Chicago Pile 2 in der ursprünglich vorgesehenen Anlage Site A in Palos Park wiederaufgebaut. Er operierte bei einer Leistung von einigen Kilowatt, da ein Kühlsystem fehlte.[4]
Chicago Pile 3
Am 15. Mai 1944 wurde Chicago Pile 3 (CP-3) im Argonne National Laboratory nahe Palos Hills (US-Bundesstaat Illinois) kritisch und war damit der erste funktionierende Schwerwasserreaktor der Welt. Er operierte anfangs mit 300 kW.[5] Nachdem im Januar 1950 der Verdacht auf Schäden infolge Korrosion an der Aluminiumhülle des Reaktors erhoben worden war, musste er neu aufgebaut werden und wurde anschließend als CP-3′ von Mai 1950 bis zum Jahr 1954 weiterbetrieben. Beide Versionen des Reaktors wurden für verschiedene Forschungszwecke eingesetzt.
Zu Kriegsbeginn produzierte nur die Norwegische Hydroelektrische Gesellschaft (Norsk Hydro) in einem Kunstdünger-Werk schweres Wasser als Nebenprodukt.
Der radioaktive Abfall aus dem Rückbau von Pile 1 bis 3 wurde in der Site A/Plot M Disposal Site (Red Gate Woods) vergraben.
Chicago Pile 5
Von 1954 bis 1979 wurde Chicago Pile 5 betrieben. Der Schwerwasserreaktor produzierte mit (in K-25) angereichertem Uran hauptsächlich Neutronen für die Forschung. Der Reaktor wurde von 1991 bis 2000 rückgebaut.[6] Das Gebäude stand noch im Jahre 2009.
Sonstiges
Der Ort des ehemaligen Reaktors CP-1 hat seit dem 18. Februar 1965 den Status einer National Historic Landmark[7] und ist zudem ein Chicagoer Wahrzeichen. Dort steht heute die 1970 eröffnete Regenstein-Bibliothek. Eine 4,3 m hohe Skulptur Nuclear Energy von Henry Moore erinnert seit 1967 an die Versuchsanlage. Graphitblöcke des CP-1 sind im Museum für Naturwissenschaften und Technikgeschichte und im Bradbury Science Museum in Los Alamos (New Mexico) ausgestellt.
Atomkraftwerk
Die Chicago Piles waren Forschungsreaktoren, die dem Nachweis und der weiteren Untersuchung der Kettenreaktion und verschiedener Moderationsmechanismen dienten.[8][9]
Der erste Atomreaktor zur Stromerzeugung wurde dagegen erst über ein Jahrzehnt später in der Sowjetunion gebaut: Das erste Kernkraftwerk der Welt in Obninsk in der UdSSR lieferte 1954 eine Nettoleistung von 5 MW.
Einer von 29 Stapel-Versuchen
Zeichnung des Reaktors
CP-1 im Aufbau: 4. Schicht
CP-1 im Aufbau: 7. Schicht
CP-1 im Aufbau: 10. Schicht
Gedenkstein beim vergrabenen Material der Reaktoren 1 bis 3
Gebäude des ehemaligen Chicago Pile 5 im Dezember 2009
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Weblinks
- atomicarchive.com: The First Pile
- deutschlandfunk.de, Kalenderblatt, 2. Dezember 2017, Frank Grotelüschen: Die Einläutung des Atomzeitalters
- Argonne National Laboratory, ne.anl.gov: Chicago Pile 1 (CP-1) 70th Anniversary
Fußnoten
- ↑ Insgesamt sind zu sehen: Hintere Reihe von links: Norman Hilberry, Samuel Allison, Thomas Brill, Robert Nobles, Warren Nyer, Marvin Wilkening. Mittlere Reihe von links: Harold Agnew, William Sturm, Harold Lichtenberger, Leona Woods, Leó Szilárd im hellen Mantel. Vordere Reihe von links: Enrico Fermi, Walter Zinn, Albert Wattenberg, Herbert L. Anderson. Die Aufnahme entstand am 2. Dezember 1946 in Chicago, am 4. Jahrestag ihres Erfolges. Beteiligt waren aber noch eine ganze Reihe weiterer Wissenschaftler wie Eugene Wigner, Robert F. Christy, Arthur Compton, Samuel K. Allison, Louis Slotin im hellen Mantel, Argonne National Laboratory, The Chicago Pile 1 Pioneers
- ↑ Edwin Blackburn: “Scram!” Reactor veteran recalls account of the birth of a key word in the nuclear vernacular. Oak_Ridge_National_Laboratory, September 2000, abgerufen am 21. Juni 2016 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)). Etymologie von SCRAM
- ↑ Manhattan District History, Book IV – Pile Project X-10, Volume 2 – Research, Part 1 – Metallurgical Laboratory, Washington D.C. 1947, Seite 3.9, pdf
- ↑ Manhattan District History, Book IV – Pile Project X-10, Volume 2 – Research, Part 1 – Metallurgical Laboratory, Washington D.C. 1947, S. 3.13
- ↑ Manhattan District History, Book IV – Pile Project X-10, Volume 2 – Research, Part 1 – Metallurgical Laboratory, Washington D.C. 1947, S. 3.14
- ↑ Wiese, E. C.: Large scale demonstration project at Argonne National Laboratory's CP-5 reactor (englisch).
- ↑ Listing of National Historic Landmarks by State: Illinois. National Park Service, abgerufen am 22. Juli 2019.
- ↑ Corbin Allardice, Edward R. Trapnell: The First Pile. 1947, abgerufen am 21. Januar 2022 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
- ↑ Argonne's Nuclear Science and Technology Legacy. Nuclear Engineering Division, Argonne National Laboratory, 20. März 1996, abgerufen am 21. Januar 2022 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
