Der erste aufgezeichnete elektromagnetische Höhenimpuls (HEMP) wurde 3,88 durch die Detonation eines 1958 Megatonnen schweren Atomsprengkopfes über Johnston Island erzeugt. Dieses Foto wurde 1.400 Meilen entfernt in Hawaii aufgenommen, weit genug entfernt, um schwere Verbrennungen auf der Netzhaut zu vermeiden Augen von Beobachtern in Honolulu (Militärbeamte verlegten das Testgelände vom Bikini-Atoll, weil der nukleare Feuerball Menschen in einer Entfernung von bis zu 650 Meilen blind machen könnte).[1]

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Früh in einer kalten Winternacht, während eines gewaltigen Wintersturms, der den größten Teil der zentralen und östlichen Vereinigten Staaten erfasst, explodiert plötzlich ein 100 Kilotonnen schwerer Atomsprengkopf 170 Meilen über Dallas, Texas. Zwei Minuten später explodieren identische Atomsprengköpfe über Las Vegas (Nevada) und Columbus (Ohio). Dann explodiert ein vierter und größerer 800-Kilotonnen-Sprengkopf über der südlichen Halbinsel Yucatan.

Elektromagnetische Impulse (EMPs – Akronym im Englischen für elektromagnetischer Puls), die durch die ersten drei nuklearen Detonationen erzeugt werden, wird die Festkörperelektronik fast augenblicklich zerstören [N. von T.: Halbleiter wie Mikrochips], die den Betrieb der meisten kritischen nationalen Infrastrukturen der USA steuern – einschließlich der Notstromerzeugung und der aktiven Kernkühlsysteme für Notfälle von 26 kommerziellen Kernreaktoren. Die elektromagnetische Schockwelle E3A der vierten Detonation wird einen endgültigen Zusammenbruch aller drei US-amerikanischen Stromnetze nach sich ziehen, die für ein Jahr oder länger außer Betrieb sein werden.

Abbildung 1: Die drei US-amerikanischen Stromnetze.[2]

 

Atomsprengköpfe werden durch ballistische Raketen, die von einem U-Boot 300 Kilometer südlich von Pensacola im Golf von Mexiko abgefeuert werden, in ihre Zielgebiete „gebracht“. Die genaue Identität des Angreifers ist unbekannt, da Atom-U-Boote auf See kaum zu entdecken und zu verfolgen sind. Dies ist ein Überraschungsangriff eines unbekannten Feindes, ein „Blitz aus dem Nichts“.

Das U-Boot benötigt nur eine Minute, um die Raketen aus einer Tiefe von 50 Metern abzufeuern. Drei Raketen werden auf abgesenkte Flugbahnen abgefeuert, um die Zeit zu verkürzen, die ihre Sprengköpfe benötigen, um ihre vorgesehenen Ziele zu erreichen. Ihre Flugzeit vom Start bis zur Detonation beträgt 5 bis 7 Minuten. US-Frühwarnsysteme erkennen die Abschüsse, aber US-Raketenabwehrsysteme haben nicht genug Zeit, um die Raketen oder ihre Atomsprengköpfe abzufangen, bevor sie in großer Höhe über den USA explodieren.

Der Ort dieser drei hochgelegenen nuklearen Detonationen musste nicht genau sein – Detonationen über anderen Orten im Osten und Westen (über den Bundesstaaten Indiana, Ohio, Kentucky oder Alabama sowie über Seattle und Los Angeles) würden sehr viel bewirken ähnliche Ergebnisse. Aber die Detonationen müssen über der Erdatmosphäre und in den dunkelsten Stunden der Nacht stattfinden. Die Höhe von 171 Kilometern und extreme Wetterbedingungen wurden gewählt, um die zerstörerischen Auswirkungen des EMP zu maximieren.[3]

Plötzlich erhellt sich der Himmel über den USA, doch die Detonationen erfolgen lautlos, da die Atmosphäre in diesen Höhen zu dünn ist, um Schallwellen zu übertragen. Auf der Erde entstehen keine Explosions- oder Feuereffekte, aber eine gewaltige Entladung starker Gammastrahlen, die durch die Detonationen freigesetzt werden, bewegt sich mit dreihunderttausend Kilometern pro Sekunde nach unten. Wenn Gammastrahlen die Atmosphäre durchdringen, entziehen sie den Luftmolekülen Elektronen und schicken sie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in Richtung Erde. Das Erdmagnetfeld interagiert mit diesen riesigen Wolken rotierender Elektronen und erzeugt gigantische elektromagnetische Impulse, die Hunderttausende Quadratkilometer der Erdoberfläche erreichen.

Der EMP besteht aus drei unterschiedlichen Wellen. Die ersten drei E1-Pulswellen mit ihren Zentren in Ohio, Nevada und Texas erreichen die Erdoberfläche nur wenige Milliardstel Sekunden nach den nuklearen Detonationen in großer Höhe. Herkömmliche Überspannungsschutzgeräte wirken nicht schnell genug, um elektronische Geräte vor den Auswirkungen von E1 zu schützen. Einen Bruchteil einer Sekunde später treffen E2-Pulswellen mit blitzartigen Effekten ein. Überspannungsschutzgeräte, die normalerweise vor Blitzen schützen würden, werden durch die E1-Wellen wahrscheinlich außer Gefecht gesetzt. Die letzten E3-Pulswellen (E3A und E3B) werden die Erde etwa 1 bis 2 Sekunden nach den ersten E1-Wellen erreichen.

Ziele über den kontinentalen USA wurden ausgewählt, um die Auswirkungen der Wellen E1 und E3B auf jedes der drei US-Stromnetze zu maximieren. Die synergistischen Effekte dieser EMP-Wellen werden die meisten elektronischen Geräte zerstören und die elektrische Energieübertragung über große Entfernungen in den USA praktisch eliminieren.

Abbildung 2: Expositionsgebiete für EMP-E1-Wellen von nuklearen Detonationen 171 Kilometer über Columbus (Ohio), Dallas (Texas) und Las Vegas (Nevada). Die großen Kreise stellen die Expositionsbereiche des elektromagnetischen E1-Impulses dar, und die inneren blauen Kreise veranschaulichen Bereiche, in denen Stromstöße, die durch einfallende Wellen des elektromagnetischen E1-Impulses erzeugt werden, elektronische Festkörpergeräte beschädigen können, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.[4]

 

Der elektromagnetische Impuls E1 zerstört die Festkörperelektronik, die für den Betrieb kritischer nationaler Infrastruktur erforderlich ist

EMP schadet weder Menschen, Tieren oder Pflanzen, noch verursacht es strukturelle Schäden an Gebäuden. Eine E1-Pulswelle induziert jedoch sofort äußerst zerstörerische elektrische Spannungen und Ströme in jedem elektrisch leitenden Material, das sich in den riesigen kreisförmigen Bereichen unter den nuklearen Detonationen befindet. Jede nukleare Detonation erzeugt eine große kreisförmige Fläche mit E1-Pulsen, die sich über mehr als zweihundertfünfzigtausend Quadratkilometer erstreckt (Abbildung 2). Stromleitungen, Telekommunikationsleitungen, Computerkabel, Drähte, Antennen und sogar viele Wechselstromkabel, die von E1-Wellen getroffen werden, werden plötzlich von enormen Spannungen und Strömen durchflutet.

E1-Wellen induzieren 2 Millionen Volt und Ströme von 5.000[5] um 10.000[6] Verstärker in mittelgroßen Stromverteilungsleitungen. Auf den Stromverteilungsleitungen der 200.000-Kilovolt-Klasse (kV), die mit den meisten Haushalten, Bauernhöfen und Unternehmen verbunden sind, treten Überspannungen von 400.000 bis 15 Volt (über die Auslegungskapazität hinaus) auf.[7] In weniger als einer Millionstel Sekunde entstehen diese schädlichen Spannungen und Ströme in den US-amerikanischen Stromnetzen. Sofern nicht ausdrücklich gegen E1 geschützt, jedes moderne elektronische Gerät, das Halbleiterschaltkreise enthält (Mikrochips, Transistoren und integrierte Schaltkreise) Das ans Stromnetz angeschlossene Gerät wird durch diese gewaltige Stromexplosion außer Betrieb gesetzt, beschädigt oder zerstört. Dazu gehören die elektronischen Geräte, die für den Betrieb aller wichtigen nationalen Infrastrukturen der USA erforderlich sind.

In Regionen unterhalb der Detonationspunkte (dargestellt als dunkelblaue Kreise in Abbildung 2) treten plötzlich E1-Wellen auf, die stark genug sind, um in elektronischen Geräten schädliche Spannungen und Ströme zu induzieren das sind sie nicht mit dem Netzwerk verbunden. 50.000 Volt und 100 Ampere Stromstoß in ungeschirmten Wechselstromkabeln.[8] Mobiltelefone werden zusammen mit Mobilfunkmasten deaktiviert; Fast alle Formen der Telekommunikation werden eingestellt. Praktisch alles, was mit Strom betrieben wird, funktioniert plötzlich nicht mehr.

Land-, Luft- und Seetransportsysteme, Wasser- und Sanitärsysteme, Telekommunikationssysteme und Bankensysteme sind alle außer Betrieb. Die Verteilung von Nahrungsmitteln und Treibstoff wird eingestellt. Medizinische Notdienste sind nicht verfügbar. Die Vielzahl elektronischer Geräte, auf die die Gesellschaft angewiesen ist, funktioniert plötzlich nicht mehr.

 

EMP E1 unterbricht den Strom durch Zerstörung von Glasisolatoren auf 15-kV-Stromleitungen

Durch E1-Wellen in Stromübertragungsleitungen induzierte enorme Spannungen und Ströme führen in Kombination mit extremen Wetterbedingungen zu einer Überlastung, einem Kurzschluss und einer Zerstörung von Millionen von Glasisolatoren (in einem Prozess, der als „Flashover“ bezeichnet wird), die üblicherweise in 15-Kilovolt-Netzen verwendet werden. kV) Stromverteilungsleitungen in den Vereinigten Staaten (Abbildung 3). 78 % des gesamten Stroms in den USA werden über diese 15-kV-Leitungen an Endverbraucher (Privathaushalte, Landwirtschaft, Gewerbe) geliefert.[9] Der Verlust eines einzelnen Glasisolators auf einer Leitung kann die Stromverteilung über die gesamte Leitung stören.

Abbildung 3: Durch einen Flashover werden Glasisolatoren in einer Stromverteilungsleitung zerstört.[10]

 

Da in weiten Teilen der USA Temperaturen unter Null herrschen, fallen in amerikanischen Häusern plötzlich Licht und Strom aus.

 

Chaos

Fast alle für das moderne Leben notwendigen elektronischen Geräte funktionieren augenblicklich nicht mehr. Die Computer, Modems, Router, speicherprogrammierbaren Steuerungen und SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition), die zur Überwachung, Steuerung und Automatisierung komplexer Industrieprozesse eingesetzt werden, sind alle tot. Die Hölle bricht los.

Sämtliche Bahn-, Hafen- und Flugverkehrskontrollen funktionieren nicht mehr. GPS- und Glasfasersysteme fallen aus. Flugzeuge fallen vom Himmel. Motorisierte Ventile, die den Gas- und Ölfluss in Millionen Kilometern Ölpipelines steuern, gefrieren plötzlich, was zu Brüchen und Explosionen führt. Wasserverteilungssysteme fallen aus. In Raffinerien und Offshore-Plattformen geht die Kontrolle verloren. In Kohlekraftwerken kommt es zu großen Ofen- und Kesselexplosionen. Die Kontrolle über alle industriellen Prozesse und Montagelinien geht verloren. Fernsteuerungssysteme in allen Sektoren stellen plötzlich ihren Betrieb ein.

Annie Jacobsen schreibt in ihrem bemerkenswerten Buch: Atomkrieg: Ein Szenario, beschreibt anschaulich, was passiert, nachdem ein Atomkrieg ausbricht und eine E1-Pulswelle plötzlich Amerikas wichtige nationale Infrastruktur außer Gefecht setzt.

Von den 280 Millionen zugelassenen Fahrzeugen in den Vereinigten Staaten „stellen 10 Prozent der Fahrzeuge auf der Straße plötzlich den Betrieb ein … ohne Servolenkung oder elektrische Bremsen bleiben die Fahrzeuge stehen oder stoßen gegen andere Fahrzeuge, gegen Gebäude, gegen Wände.“ Angehaltene und verunglückte Fahrzeuge blockieren überall die Fahrspuren auf Straßen und Brücken, nicht mehr nur an Orten, an denen Menschen vor Atombomben flohen, sondern auch in Tunneln und Überführungen, auf großen und kleinen Straßen, in Einfahrten und auf Parkplätzen im ganzen Land … Elektrischer Treibstoff Das Pumpen hat gerade ein endgültiges und tödliches Ende gefunden …

Es wird kein Trinkwasser mehr geben. Es wird keine Toiletten mehr geben, die gespült werden können. Es wird keine sanitären Einrichtungen geben. Es wird keine Straßenlaternen, keine Tunnellichter, keine Lichter geben, nur Kerzen, bis keine mehr zum Brennen da sind. Es wird keine Zapfsäulen oder Treibstoff geben. Es wird keine Geldautomaten geben. Es erfolgt keine Bargeldabhebung. Es besteht kein Zugang zu Bargeld. Es wird keine Mobiltelefone geben. Es wird keine Festnetzanschlüsse geben. Es erfolgt kein Anruf bei 911. Keine Anrufe. Außer einigen Hochfrequenzfunkgeräten wird es keine Notfallkommunikationssysteme geben. Es wird kein Rettungsdienst angeboten. Es wird keine funktionierende Krankenhausausrüstung geben. Überall verteilt sich Abwasser. Es dauert weniger als fünfzehn Minuten, bis sich krankheitsübertragende Insekten ausbreiten. Sich von Haufen menschlicher Ausscheidungen, Müll und Toten ernähren …

Milliarden Gallonen Wasser strömen unkontrolliert durch die Aquädukte Amerikas. Dämme brechen. Massenüberschwemmungen beginnen, Infrastruktur und Menschen auszulöschen ... Tausende von U-Bahnen, Personenzügen und Güterzügen, die in alle Richtungen fahren, viele auf denselben Gleisen, kollidieren miteinander, prallen gegen Wände und Absperrungen oder entgleisen. Aufzüge halten zwischen den Etagen an oder beschleunigen auf die Etage und senken sie ab. Satelliten (einschließlich der internationalen Raumstation) geraten aus ihrer Position und beginnen, auf die Erde zu fallen. Die verbleibenden 53 Kernkraftwerke Amerikas, die jetzt mit Backup-Systemen betrieben werden, treten gemeinsam in einen Wettlauf gegen die Zeit ein.“[11]

Allerdings werden nicht alle Kernkraftwerke über Notfall-Backup-Systeme verfügen.

 

Fusion von Reaktoren in Kernkraftwerken

Im Osten der USA befinden sich 14 große kommerzielle Kernreaktoren in Kernkraftwerken in Gebieten, in denen die Spitzeneinfallsfelder des E1-Impulses im Bereich von 12.500 Volt pro Meter bis 50.000 Volt pro Meter liegen. Fünf weitere kommerzielle Reaktoren im Westen der USA und sieben kommerzielle Reaktoren im Süden der USA befinden sich ebenfalls in Gebieten mit ähnlichen E1-Pulsbändern (Abbildung 4). In diesen E1-gesättigten Bereichen werden schädliche elektrische Spannungen und Ströme in ungeschirmten Kabeln, Leitungen und elektronischen Festkörpergeräten induziert. in der Gebäude und Strukturen dieser Kernkraftwerke sowie der vielen ober- und unterirdischen Stromleitungen, Telefonleitungen, Kabel usw. die diese Pflanzen betreten und verlassen.

Abbildung 4: 26 kommerzielle Kernreaktoren befinden sich in rot eingekreisten Gebieten mit Spitzeneinfallsfeldern des E1-Impulses von 12.500 Volt pro Meter bis 50.000 Volt pro Meter.[12]

 

Für die Überwachung, Steuerung und den sicheren Betrieb von Kernreaktoren sind Tausende von Halbleiterelektronikkomponenten (Steuereinheiten, Motorpumpen, Motorventile, Temperatur- und Drucksensoren, Gleichrichter, Wechselrichter, Schalter usw.) erforderlich. Diese Komponenten befinden sich in verschiedenen Teilen des Notfall-Kernkühlsystems (ECCS), das in jedem Kernreaktor aktiv ist; Sie finden sich auch in den Notstrom-Dieselgeneratoren und Batteriebänken, aus denen die Notstromsysteme jedes Kernkraftwerks bestehen. Alle diese Festkörperkomponenten sind ungeschützt und sehr anfällig für Schäden durch die hohen Spannungen und Ströme, die durch den E1-Impuls erzeugt werden.

Als die E1-Wellen die Stromnetze lahmlegten, löste der Ausfall der externen Stromversorgung eine Notabschaltung aller in Betrieb befindlichen Kernreaktoren in den USA aus.. Für eine Notabschaltung ist kein Strom erforderlich. Allerdings müssen Notkühlsysteme innerhalb von Sekunden nach einer Notabschaltung mit der Kühlung des Kernreaktors beginnen. Ansonsten verbleiben Hunderte Millionen Watt Wärme im Reaktorkern[13] (die Wärme wird von den hochradioaktiven Brennstäben erzeugt) führt innerhalb weniger Stunden oder weniger zu einer Überhitzung des Reaktorkerns bis hin zur Selbstzerstörung.[14]

In einer Millionstelsekunde deaktivieren die durch die E1-Pulswelle erzeugten schädlichen Spannungen und Ströme die motorbetriebenen Pumpen und motorisierten Ventile in den Notkühlsystemen aller 26 Kernreaktoren. Durch diesen Stromstoß werden auch die Notstromanlagen der Kernkraftwerke, in denen sich die Reaktoren befinden, lahmgelegt. Der Verlust aktiver Notkühlsysteme und Notstromsysteme machte es für diese 26 Kernreaktoren plötzlich unmöglich, die nach der Notabschaltung in ihren Reaktorkernen verbleibende enorme Wärme abzuleiten.

Die Halbleitersteuerungen der riesigen Notdieselgeneratoren funktionieren nicht mehr; Die AC/DC-Schnittstellen zwischen den Batteriebänken und den elektrischen Systemen der Anlage fielen aus. Für den Betrieb der aktiven Kernkühlsysteme im Notfall steht keine externe oder standortinterne Stromversorgung mehr zur Verfügung, die ohnehin nicht funktionieren würde, da die Festkörperelektronik in den motorbetriebenen Pumpen und Ventilen beschädigt und deaktiviert ist. Ein erzwungener Wasserfluss durch den Reaktorkern kann nicht wieder aufgenommen werden (im Normalbetrieb werden jede Minute Hunderttausende Gallonen Wasser durch den Kern gepumpt). Bei den meisten dieser Reaktoren verbleiben etwa zweihundert Millionen Watt Zerfallswärme im Reaktorkern – und können nicht aus dem Kern entfernt werden, bevor die Uran-Brennstäbe beginnen, sich selbst zu zerstören.

Der Ausfall dieser Notfallsysteme wird in jedem dieser 26 Kernkraftwerke schnell zur Kernschmelze führen.[15] Dies liegt daran, dass die Kernkraftwerke der USA (und vieler anderer Länder) nicht dafür ausgelegt oder angepasst wurden, den Auswirkungen von EMP standzuhalten. Die US-amerikanische Nuklearregulierungskommission (NRC) behauptet weiterhin, dass EMP keine Gefahr für die von ihr regulierten Kernkraftwerke darstellt – obwohl sie nie die umfassenden Tests durchgeführt hat, die zur Validierung ihrer Theorien erforderlich wären (Stand 2019, die Task Force zur elektromagnetischen Verteidigung der US-Luftwaffe zwang das NRC, auf seine Bedenken hinsichtlich des mangelnden EMP-Schutzes in US-Atomkraftwerken zu reagieren, aber das NRC weigerte sich, irgendwelche Schritte zu unternehmen, um US-Atomkraftwerke vor EMP zu schützen.[16]

Brände in Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente in Kernkraftwerken

Ein vollständiger Ausfall der Stromversorgung außerhalb und vor Ort in einem Kernkraftwerk macht es auch unmöglich, die großen Kühlsysteme zu betreiben, die zur Wärmeabfuhr aus Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente erforderlich sind, in denen gebrauchte oder „verbrauchte“ hochradioaktive Uran-Brennstäbe gelagert werden . Diese Becken enthalten einige der höchsten Radioaktivitätskonzentrationen auf dem Planeten.[17] Die stark radioaktiven abgebrannten Brennelemente erzeugen außerdem eine enorme Wärmemenge, die kontinuierlich aus dem Becken abgeführt werden muss, da sonst das Wasser im Becken bis zum Siedepunkt erhitzt wird.

Für die 26 Reaktoren, die keinen externen oder lokalen Strom mehr haben, besteht die einzige verbleibende Möglichkeit, die Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente zu kühlen, darin, kontinuierlich Kühlwasser hineinzupumpen. Die Reaktorschmelze und die damit verbundene Freisetzung von Strahlung sowie das durch den EMP-Angriff verursachte Chaos machen dies jedoch unmöglich. Das Wasser in diesen Becken kocht innerhalb von Stunden oder Tagen.

Wenn der Wasserspiegel in Becken sinkt, werden die abgebrannten Brennelemente schließlich Dampf und Luft ausgesetzt, was dazu führt, dass sich die Stäbe so weit erhitzen, dass sie platzen oder sich entzünden und enorme Mengen Radioaktivität freisetzen.[18] Kürzlich aus dem Reaktorkern entnommene Brennstäbe beginnen bei Temperaturen über 1.000 Grad Celsius zu brennen, und das Feuer breitet sich auf ältere Brennstäbe im Becken aus. Durch einen Brand in einem Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente freigesetzte Radioaktivität erzeugt eine unbewohnbare radioaktive Einöde, die 60-mal größer ist als die radioaktive Sperrzone von Tschernobyl.[19]

Abbildung 5: Kontaminationsbereiche durch einen hypothetischen Brand in einem einzelnen Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente mit hoher Dichte im Kernkraftwerk Peach Bottom in Pennsylvania, das an vier Daten im Jahr 1600 137 PBq Cäsium-2015 freisetzte[20]

 

Die enormen Strahlungsmengen, die von den zerstörten Reaktoren und ihren 26 Lagerstätten mit brennenden abgebrannten Brennelementen freigesetzt werden, werden weite Teile des amerikanischen Kontinents in eine unbewohnbare radioaktive Sperrzone verwandeln.

 

Die E1-Pulswelle beginnt mit der Zerstörung der US-Stromnetze

Der massive E1-induzierte Stromstoß traf auch Umspannwerke mit Höchstspannung (EHV) in den USA (Abbildung 6) und zerstörte die meisten schützenden Halbleiterrelais[21] die elektrische Anlagen innerhalb des Netzes vor Schäden schützen.[22] Dazu gehörten die Relais, die die Höchstspannungs-Leistungsschalter aktivierten, die den primären Schutz vor schädlichen Strömen in den großen Leistungstransformatoren (LPTs) boten.[23] In den drei US-amerikanischen Stromnetzen gibt es etwa 5000 EHV-Leistungsschalter mit Betriebsspannungen von 345 Kilovolt (kV) und mehr.[24]

Abbildung 6: 1765 Höchstspannungs-Umspannwerke, die E1 durch die nukleare Detonation über Columbus in Ohio ausgesetzt waren, was 83 % dieser Umspannwerke in den USA entspricht[25]

 

LPTs werden in Stromerzeugungsanlagen verwendet, um die Spannung vor der Fernübertragung zu erhöhen (dies verringert den Leistungsverlust) und um dann am Ende der Übertragungsleitungen die Spannung zu reduzieren („herunterzustufen“), wenn Energie an amerikanische Haushalte verteilt wird. Landwirtschaft und Industrie. LPTs sind absolut notwendig für die Übertragung elektrischer Energie in den USA (Abbildung 7). 90% täglich Strom in US-amerikanischen Stromnetzen wird über alte 345-kV- (345.000 Volt), 500-kV- und 765-kV-LPTs geleitet; In den drei nationalen Stromnetzen der USA gibt es nur wenige Tausend dieser LPTs.[26]

Abbildung 7: Die Rolle großer Leistungstransformatoren (LPTs) im Stromnetz. LPTs sind rot eingekreist[27]

 

Die enormen Spannungen und Ströme, die durch die E1-Wellen erzeugt wurden und sich innerhalb der Stromübertragungsleitungen bildeten, beschädigten und zerstörten auch die in Reihe geschalteten Kondensatoren in diesen Leitungen, die die LPTs vor gefährlichen Überspannungen schützten.[28] Die E1-Stromspitze hat auch die Elektronik in den Kühlsystemen der LPTs (die von LPTs benötigt werden) deaktiviert.[29] und brannte kleine Löcher in die Isolierung der Wicklungen innerhalb der LPTs.[30] Dadurch waren LPTs anfällig für interne Kurzschlüsse und Überhitzung.

Mit anderen Worten: Die E1-Pulswellen deaktivierten die zum Schutz der LPTs notwendigen Sicherheitssysteme, beschädigten einige LPTs und machten sie alle ziemlich anfällig für die Auswirkungen nachfolgender E3-Pulswellen.[31]

 

E3B-Pulswellen zerstören EHV-Leistungsschalter und LPTs – US-Netze fallen für ein Jahr oder länger aus

Ein oder zwei Sekunden nach den nuklearen Detonationen über Columbus, Las Vegas und Dallas induzieren die durch diese Detonationen erzeugten E3B-Auftriebswellen Stromflüsse in Stromübertragungsleitungen über und unter der Erde. Wissenschaftler haben durch „alle Messmethoden“ bestätigt, dass das vom E3-Impuls ausgehende Bedrohungspotenzial die vorgesehene Belastungsgrenze überschreitet, für die das alternde US-Stromnetz ausgelegt und getestet wurde.[32] Die Abbildungen 8, 9 und 10 zeigen die Auswirkungen der drei E3B-Anstiegswellen.

Abbildung 8: Die E3B-Auftriebswelle durch die nukleare Detonation über Columbus, Ohio führt zum Zusammenbruch des Stromnetzes in der umrissenen Region. Die Ausbreitung extremer Wetterereignisse bricht auf Florida und Maine ein.[33]

Abbildung 9: Die E3B-Auftriebswelle durch die nukleare Detonation über Las Vegas, Nevada, lässt das Gitter in der umrissenen Region zusammenbrechen.[34]

Abbildung 10: Die E3B-Auftriebswelle durch die nukleare Detonation über Dallas, Texas, lässt das Stromnetz in der umrissenen Region zusammenbrechen.[35]

 

Da es den USA nicht gelungen ist, ihre Stromnetze vor EMP zu schützen, sind alle 765-kV-LPTs, zwei Drittel der 500-kV-LPTs und mindestens 20 % der 345-kV-LPTs äußerst anfällig für die Auswirkungen des E3-Impulses.[36] Beide LPTs – sowie die Höchstspannungs-Leistungsschalter, die sie schützen – werden durch die kombinierten Auswirkungen der Wellen E1 und E3B beschädigt, deaktiviert und zerstört.

Abbildung 11: Bewegen eines großen 210 Tonnen schweren Leistungstransformators. Das Gesamtgewicht des Transformators und der für seinen Transport erforderlichen Ausrüstung beträgt 430 Tonnen.[37] LPTs können nicht schnell installiert werden, selbst nachdem ihre Ersatzteile hergestellt und in die USA geliefert wurden.

 

E3B-Pulswellen induzieren Gleichstrom (DC) in langen Stromübertragungsleitungen sowie in der Erde selbst. Durch den Verlust von Schutzrelais (aufgrund von E1-Wellen) können Gleichströme von Hunderten bis Tausenden von Ampere zu Höchstspannungs-Leistungsschaltern und LPTs fließen.[38] EHV-Leistungsschalter schlagen durch und LPTs überhitzen und zerstören sich selbst. LPTs enthalten typischerweise viele tausend Gallonen Öl für Hochspannungskühlungs- und Isolationszwecke; Dieses Öl wird zu Brennstoff, der große Brände erzeugt, die schnell große Teile des Umspannwerks und/oder des Kraftwerks, in dem sich die LPTs befinden, verschlingen.[39]

Durch die Entfernung von LPTs und Höchstspannungs-Leistungsschaltern vom Netz bleibt der größte Teil der Vereinigten Staaten bis zu einem Jahr oder länger ohne Strom. Das liegt daran Extra-Hochspannungs-Leistungsschalter[40] und LPTs sind nicht auf Lager. Jetzt wird es notwendig sein 40 bis 60 Wochen für den Austausch von Hochspannungs-Leistungsschaltern.[41] LPTs müssen individuell entworfen und hergestellt werden und etwa 80 % der LPTs werden im Ausland hergestellt.[42] Die aktuelle Wartezeit für Die Herstellung eines LPT dauert 80 bis 210 Wochen.[43]

 

Eine letzte elektromagnetische Stoßwelle von E3A erhöht die Zerstörung von LPTs und Höchstspannungs-Leistungsschaltern

Das Ziel der vierten Rakete, die das Atom-U-Boot im Karibischen Meer abgefeuert hat, ist ein Punkt 480 Kilometer über der Halbinsel Yucatan im Süden Mexikos. Die Rakete trägt einen 800 Kilotonnen schweren Atomsprengkopf; Seine Detonation erzeugt eine elektromagnetische Stoßwelle vom Typ E3A, die 3.000 Kilometer nördlich des Detonationspunktes ihre schlimmsten Auswirkungen hat.[44]

Abbildung 12: E3A-Pulsdruckwelle einer nuklearen Detonation in großer Höhe über Mittelamerika; Die stärksten Auswirkungen sind in der nördlichen Region der USA zu spüren, 3.000 Kilometer nördlich der Explosion.[45]

 

Die durch die elektromagnetische Stoßwelle E3A induzierten Stromflüsse sind um ein Vielfaches stärker als diejenigen, die durch die E3B-Uplift-Welle verursacht wurden.[46] Jeder Staat, von der Ostküste bis zu den Westküstenstaaten Washington, Oregon und Kalifornien und von Maine bis Florida und Texas, wird durch diese einzelne Detonation mehr als genug Strom haben, um das gesamte US-Stromnetz zusammenzubrechen (Abbildung 13). Die elektromagnetische Stoßwelle E3A versetzt den überlebenden LPTs und Höchstspannungs-Leistungsschaltern in allen drei US-amerikanischen Stromnetzen einen massiven Schlag.

Abbildung 13: Die Auswirkungen einer elektromagnetischen Schockwelle E3A aus einer nuklearen Detonation über der Halbinsel Yucatan führen zum Zusammenbruch des gesamten US-amerikanischen Stromnetzes.[47]

 

Sozialer Zusammenbruch

Es ist mitten im Winter, mitten in einem heftigen Wintersturm, und die meisten Amerikaner haben keinen Strom mehr, sie befinden sich jetzt in dunklen, eiskalten Häusern, in denen nichts anderes funktioniert. Kein Strom, kein fließendes Wasser, kein Telefon, Internet oder Fernsehen und bald auch kein Essen. Wenn ihre Autos noch starten können, werden sie feststellen, dass die Autobahnen durch andere Autos blockiert sind, die durch die erste E1-Welle lahmgelegt wurden. Benzin kann nicht mehr aus unterirdischen Tanks abgepumpt werden. Lebensmittellieferungen in Städte werden eingestellt. Menschen versuchen, aus Regionen zu fliehen, in denen große Mengen radioaktiven Niederschlags entstehen, die in Windrichtung von zerstörten Kernreaktoren und Lagerstätten abgebrannter Brennelemente liegen. Die Gesellschaft bricht zusammen, während Millionen hungriger und verzweifelter Menschen alles tun, um zu überleben.

Der Vorsitzende eines Kongressausschusses, der die Auswirkungen eines nuklearen EMP-Angriffs auf die Vereinigten Staaten untersuchte, schätzte, dass die meisten Amerikaner einen EMP-Angriff, der die US-Stromnetze lahmlegte und wichtige nationale Infrastruktur lahmlegte, nicht überleben würden.[48] Trotz dieser Warnungen haben die Vereinigten Staaten keine Maßnahmen ergriffen, um ihre Stromnetze und kritischen nationalen Infrastrukturen – einschließlich ihrer Kernkraftwerke – vor den Auswirkungen von EMP zu schützen.

Nachwort

Es gibt Technologien, die das US-Stromnetz wirksam vor der Zerstörung schützen könnten. Ebenso können gefährdete Komponenten in der kritischen nationalen Infrastruktur der USA in erheblichem Maße vor EMP geschützt werden (dies gilt auch für gefährdete Komponenten von aktiven Notfall-Kernkühlsystemen und Notstromsystemen in Kernreaktoren). Mehrere ausführliche Fachartikel erläutern, wie dies bewerkstelligt werden kann.[49] [50] [51] [52] [53] Die Kostenschätzungen für die Hinzufügung dieses Schutzes belaufen sich auf mehrere zehn Milliarden Dollar, was einen kleinen Bruchteil dessen darstellt, was die USA jährlich für ihren Verteidigungshaushalt ausgeben.

Das US-Militär setzt sich seit langem dafür ein, seine Waffen und Kommunikationssysteme vor EMP zu schützen. Alle Versuche, den Schutz kritischer nationaler Infrastruktur der USA vor EMP zu erzwingen, wurden jedoch abgelehnt. Zweimal – 2013 und 2015 – scheiterten Gesetzesentwürfe, die einen EMP-Schutz vorsahen, an der endgültigen Abstimmung im Kongress, weil Atom- und Elektrizitätsversorger dagegen Lobbyarbeit betrieben hatten. Sein Widerstand resultierte aus der Formulierung von Gesetzentwürfen, die von den Versorgungsunternehmen verlangten, für die Abschirmung aufzukommen.

Folglich wurden noch keine wesentlichen Schritte unternommen, um Geräte und Modifikationen zu installieren, die das nationale Stromnetz der USA und kritische nationale Infrastruktur der USA vor einem EMP schützen würden.

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*Steven Starr ist Direktor des Clinical Laboratory Science Program an der University of Missouri und leitender Wissenschaftler bei Physicians for Social Responsibility. Pflegt die Website Atomare Hungersnot. Er ist der Autor des Buches Nuklearer elektromagnetischer Höhenimpuls

 

Hinweis:: Open-Source-Texte des russischen und chinesischen Militärs beschreiben Super-EMP-Waffen, die E1-EMP-Wellen erzeugen, die zwei- bis viermal stärker sind als die in diesem Artikel beschriebenen und illustrierten.[54] Wenn Super-EMP-Waffen bei einem Angriff gegen die USA eingesetzt werden, könnten die Auswirkungen selbst einer nuklearen elektromagnetischen Welle in großer Höhe deutlich schwerwiegender sein als die in diesem Artikel beschriebenen.

NOTES

[1] Bundesregierung der Vereinigten Staaten, gemeinfrei, über Wikimedia Commons. 

[2] US-Umweltschutzbehörde, „US Electricity Grid and Markets“, heruntergeladen am 01. September 2024 von https://www.epa.gov/green-power-markets/us-electricity-grid-markets

[3] Gilbert, J., Kappenman, J. & Radasky, W. (2010). "Ter Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, Metatech Corporation, Meta R-321, Abschnitt 3. 

[4] Bild entnommen aus Savage, E., Gilbert, J. und Radasky, W. (2010). „Der frühe (E1) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“. Metatech Corporation, Meta R-320, S. 7-20 und S. 2-30.

[5] Dies ist der schlimmste E1-Impuls in einem HEMP, der vom Militär gemäß MIL-STD-188-125-1 für einen E1-induzierten Strom von 5,000 Ampere in einer Übertragungsleitung verwendet wird. Die charakteristische Impedanz einer Übertragungsleitung beträgt etwa 400 Ohm, was im ungünstigsten Fall einen Spitzenspannungspegel von 2 MV ergibt. Op. cit. „Der frühzeitliche (E1) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, S. 7-3.

[6] Cybersecurity Division der Cybersecurity and Infrastructure Security Agency, National Coordinating Center for Communications, 05. Februar 2019. „Electromagnetic Pulse (EMP) Protection and Resilience Guidelines for Critical Infrastructure and Equipment“, Version 2.2 UNCLASSIFIED, S. 29.

[7] Op. cit. „Der frühzeitliche (E1) elektromagnetische Höhenimpuls (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“. P. 7-27.

[8] Op. cit. „Richtlinien zum Schutz und zur Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Impulse (EMP) für kritische Infrastrukturen und Geräte“, S. 29.

[9] Ebenda. P. 7-25.

[10] Orient-Stromisolatoren, heruntergeladen am 19. September 2024. 

[11] Jacobsen, A. (2024). Atomkrieg: Ein Szenario. Penguin Random House, S. 264-267

[12] Bild von der US Nuclear Regulatory Commission. (2023). „Karte der Kraftwerksstandorte“, heruntergeladen am 29. August 2024 von 

[13] Clarke, M., (Juni 2020). „Batterie-Backups für Kernkraftwerke“. Beratende Ingenieure von METTS. 

[14] Cook, D., Greene, S., Harrington, R., Hodge, S. & Yue, D. (1981). „Station Blackout at Brown's Ferry Unit One – Accident Sequence Analysis“, Oak Ridge National Laboratory, erstellt für die US Nuclear Regulatory Commission, Tabelle 9.7.

[15] Drei Kernreaktoren schmolzen im Kraftwerk Fukushima Daichi, nachdem ein Erdbeben die zum Kraftwerk führenden Stromleitungen zerstörte und ein Tsunami anschließend die Notdieselgeneratoren zerstörte, die die primäre Notstromquelle darstellten (die Batteriebänke, die eine sekundäre elektrische Energiequelle darstellen). , nur 8 Stunden oder weniger in Betrieb sein). Als die gesamte Stromversorgung außerhalb und vor Ort ausfiel, war es unmöglich, Kühlwasser durch die Reaktorkerne zu pumpen. Die Temperaturen im Kern von Block 1 erreichten innerhalb von sechs Stunden 2.800 °C und der Reaktorkern schmolz in weniger als 16 Stunden durch den Sicherheitsbehälter aus Stahl. Probe, Ian (29. März 2011). „Japan hat möglicherweise den Wettlauf um die Rettung des Atomreaktors verloren“. The Guardian. London. 

[16] Stuckenberg, D., Woolsey, J. und DeMaio, D. (August 2019). „Bericht 2.0 der Electromagnetic Defense Task Force (EDTF), LeMay Paper Nr. 4“, Air University Press, Maxwell Air Force Base, Alabama, Anhang 1, S. 53. 

[17] Alvarez, R. (Mai 2011). „Lager für abgebrannte Kernbrennstoffe in den USA: Reduzierung der tödlichen Risiken der Lagerung“, Institute for Policy Studies, Washington DC, S. 1. 

[18] Alvarez, R., Beyea, J., Janberg, K., Kang, J., Lyman, E., Macfarlane, A. Thompson, G. & von Hippel, F. (2003). „Reduzierung der Gefahren durch gelagerten verbrauchten Reaktorbrennstoff in den Vereinigten Staaten“, Science and Global Security, 11:1–51, S. 2.

[19] Op. cit. „Lagerstätten abgebrannter Kernbrennstoffe in den USA: Reduzierung der tödlichen Risiken der Lagerung“, S. 1.

[20] von Hippel, F. und Schoeppner, M. (16. August 2016). „Reduzierung der Gefahr durch Pools abgebrannter Brennelemente“, Wissenschaft und globale Sicherheit, Princeton University, S. 155. 

[21] Halbleiterrelais sind besonders anfällig für den E1-Impuls (sie haben im Wesentlichen ältere elektromechanische Relais ersetzt) ​​und machen den Großteil der Relais in Höchstspannungs-Umspannwerken aus.

[22] Relais erkennen abnormale Ströme und Überlastungen und leiten Schutzmaßnahmen ein, um das elektrische System vor Schäden zu schützen. Zu den Relaistypen gehören Transformatorschutzrelais (die Überstrom, Überspannung und Temperaturanomalien überwachen) und Differentialrelais, die Transformatoren vor internen Fehlern schützen.

[23] Bei einigen Höchstspannungs-Leistungsschaltern wurden auch elektronische Steuerungssysteme beschädigt.

[24] Gilbert, J., Kappenman, J. & Radasky, W. (2010). „Der Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, Metatech Corporation, Meta R-321, S. 4-2. 

[25] Op. cit. „Der frühzeitliche (E1) elektromagnetische Höhenimpuls (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“. P. 7-20.

[26] Viele LPTs sind am Ende ihrer Lebenserwartung; Vor zehn Jahren lag das Durchschnittsalter der in den Vereinigten Staaten eingesetzten LPTs bei 38 bis 40 Jahren, wobei 70 % der LPTs 25 Jahre oder älter waren. US-Energieministerium, Amt für Stromlieferung und Energiezuverlässigkeit. (April 2014). „Große Leistungstransformatoren und das US-Stromnetz“, p.v. 

[27] Task Force für Stromausfälle zwischen den USA und Kanada. (April 2004). „US-Kanada Power System Outage Task Force, Abschlussbericht zum Stromausfall vom 14. August 2003 in den Vereinigten Staaten und Kanada: Ursachen und Empfehlungen“, Abbildung 2.1, S. 5.

[28] Serienkondensatoren werden häufig im westlichen Stromnetz verwendet und sind in den östlichen und texanischen Stromnetzen weniger verbreitet.

[29] Baker, G., Webb, I., Burkes, K. und Cordaro, J. (2021). „Große Transformatorkritikalität, Bedrohungen und Chancen“, Journal of Critical Infrastructure Policy, Band 2, Nummer 2.

[30] Op. Cit. „Der Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, S. 7-34.

[31] Über dem Horizont. (27. August 2019). „Bedrohungen des amerikanischen Stromnetzes durch elektromagnetische Impulse: Gegenpunkte zu den Positionen des Electric Power Research Institute“, US Air Force Air University Foundation, heruntergeladen am 16. September 2024.

[32] Op. Cit. „Der Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, S. 3-2.

[33] Ebenda, p. 3-7.

[34] Ebenda. P. 3-12.

[35] Ebenda. P. 3-9.

[36] Dabei handelt es sich um einphasige LPTs.

[37] Omega Morgan, „Schwerer Einsatz für einen Transformatortransport in der Nähe von Portland, Oregon“, heruntergeladen am 11. September 2024.

[38] Wicklungen, die bis zu 3.000 Ampere Wechselstrom aushalten, können durch geomagnetische Gleichströme von nur etwa 300 Ampere zerstört werden. Siehe Tennessee Valley Authority, (Dezember 2010). „Erste Überprüfung extremer geomagnetischer Stürme für TVA-Operationen: Ergebnisse und Empfehlungen", P. 5. 

[39] Op. cit., „The Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, S. 5-1.

[40] In den USA sind etwa 5.000 Höchstspannungs-Leistungsschalter mit 345 kV oder mehr in Betrieb; siehe Gilbert, J., Kappenman, J. und Radasky, W. (2010). „Der Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetzd“, Metatech Corporation, Meta R-321. P. 4-2. 

[41] Colthorpe, A. (21. September 2023). „Lithium-Lieferkette deutlich verbessert, aber Transformatoren und andere Komponenten bereiten der BESS-Industrie Kopfzerbrechen”, Energiespeicher-News.

[42] LPTs wiegen jeweils zwischen 200 und 400 Tonnen und müssen auf dem Seeweg verschifft werden, und es ist ziemlich schwierig, sie an ihren endgültigen Bestimmungsort zu bringen. LPTs können nicht auf der Schiene transportiert werden (100 Tonnen sind die normale Gewichtsgrenze für den Transport auf der Schiene). LPTs sind im Allgemeinen zu schwer, um Brücken zu überqueren; Damit sie passieren können, müssen Ampeln und Stromleitungen verlegt werden. Selbst unter normalen Umständen ist dies ein komplexer Prozess, und der Versuch, sie unter postapokalyptischen Umständen – quer durch die USA nach einem Jahr ohne Strom – zu transportieren, könnte sich als praktisch unmöglich erweisen.

[43] Jacobs, K., Barr, A., Chopra, S. und Boucher, B. (2. April 2024). „Lieferengpässe und ein unflexibler Markt führen zu langen Vorlaufzeiten für Leistungstransformatoren“, Wood Mackenzie. 

[44] Es gibt zwei Formen von E3-Wellen in einem EMP: die E3B-Auftriebswelle, die von den Bereichen der nuklearen Detonation ausstrahlt, und die elektromagnetische Schockwelle E3A, die ihre zerstörerischsten Auswirkungen weit nördlich der nuklearen Explosion hat; Die Auswirkungen auf das Stromnetz sind in den dunkelsten Stunden der Nacht am gravierendsten.

[45] Op. cit. „Der Late-Time (E3) High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) und seine Auswirkungen auf das US-Stromnetz“, S. 2-4.

[46] Ebenda. P. 3-13.

[47] Ebenda. P. 3-16.

[48] Graham, Dr. William R., Vorsitzender der Kommission zur Bewertung der Bedrohung der Vereinigten Staaten durch Angriffe mit elektromagnetischen Impulsen (EMP). (10. Juli 2008). „BEDROHUNG DURCH ELEKTROMAGNETISCHE PULSE (EMP)-ANGRIFFE“, AUSSCHUSS FÜR WAFFENDIENSTLEISTUNGEN, REPRÄSENTATIVENHAUS, EINHUNDERTZEHNTER KONGRESS. 

[49] Kappenman, J. (Januar 2010), „Niederfrequenz-Schutzkonzepte für das Stromnetz: Geomagnetisch induzierter Strom (GIC) und E3 HEMP-Minderung”, Metatech Corporation, Meta-R-322. 

[50] Die Stiftung für belastbare Gesellschaften. (September 2020) „Schätzung der Kosten für den Schutz des US-amerikanischen Stromnetzes vor elektromagnetischen Impulsen" 

[51] Internationale Elektrotechnische Kommission. (17. Mai 2017). „Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Teile 5–10: Installations- und Schadensbegrenzungsrichtlinien – Leitlinien zum Schutz von Anlagen vor HEMP und IEMI".

[52] Radasky, W. (31. Oktober 2018). „Schutz der Industrie vor HEMP und IEMI“, In Compliance-Magazin. 

[53] Radasky, W. und Savage, E. (Januar 2010). „Hochfrequenz-Schutzkonzepte für das Stromnetz”, Metatech Corp, Meta-R-324. 

[54] Vaschenko, A. (01. November 2006). „Russland: Eine nukleare Reaktion auf Amerika ist mit dem Super-EMP-Faktor möglich“, „Eine nukleare Reaktion auf Amerika ist möglich“, Zavtra, Zhao Meng, Da Xinyu und Zhang Yapu, (01. Mai 2014). „Überblick über elektromagnetische Impulswaffen und Schutztechniken dagegen“ Winged Missiles (PRC Air Force Engineering University; Vaschenko, A. und Belous, V. (13. April 13); „Preparing for the Second Coming of „Star Wars“, Nezavisimoye Voyennoye Obozreniye übersetzt in: Russland erwägt Reaktionsoptionen für die Raketenabwehr CEP2007