Hoe maken ze kernwapens?

Sinds de enige twee kernbommen die ooit werden gebruikt japan op 2 september 1945 tot overgave dwongen, waarmee een einde kwam aan de Tweede Wereldoorlog, houden de nucleaire wapens de wereld in een ongemakkelijk evenwicht van vrede en afschrikking. De verschrikkelijke kracht van deze wapens wordt veroorzaakt door het vrijkomen van gigantische hoeveelheden energie uit de reacties met of tussen kernen (nuclei) van atomen bij splijting of fusie.

Splijting is het proces waarbij een zware atoomkern uiteenvalt; het vormt de basis van de kernof atoombom. Fusie is het tegenovergestelde -de combinatie van lichte atoomkernen vormt een groter atoom. Bij dit laatste proces komen zelfs grotere hoeveelheden energie vrij dan bij splijting: het geeft waterstofbommen hun kracht. Men denkt tevens dat fusie de bron van alle energie van de zon is. De meeste moderne kernwapens maken gebruik van beide processen.

Kernsplijtingsbommen bevatten altijd een van de twee volgende bestanddelen uranium of plutonium. De bom die op 6 augustus 1945 Hirosjima trof, bevatte uranium, Nagasaki werd op 9 augustus vernietigd door een plutoniumbom. Zowel uranium als plutonium zijn splijtbare materialen, met nuclei die door subatomaire deeltjes, neutronen genaamd, kunnen worden gespleten.

Telkens wanneer een nucleus wordt gespleten, komen er ten minste twee nieuwe neutronen vrij. Met een kleine hoeveelheid splijtbaar materiaal zullen deze neutronen in de lucht vervliegen zonder enige schade aan te richten. Als echter de massa plutonium of uranium groot genoeg is (ongeveer de omvang van een grapefruit, de zogenaamde kritische massa), dan smelten de neutronen samen met andere nuclei voordat ze in de lucht kunnen ontsnappen. Dit resulteert in twee nieuwe splijtingen, waarbij vier nieuwe neutronen ontstaan en vier nieuwe splijtingen, die op hun beurt acht neutronen voortbrengen, enzovoort.

Ieder stadium vindt plaats in ongeveer een honderdmiljoenste seconde! In nog geen miljoenste seconde heeft de kettingreactie zich zo snel vermenigvuldigd dat er een explosieve ontlading van energie plaatsvindt.

De bron van deze energie komt voort uit het feit dat de nieuwe atomen minder wegen dan het zware atoom dat wordt gespleten. Het lijkt er dus op dat er materie wordt vernietigd. Deze materie wordt echter omgezet in energie als de massa zich verbindt met licht dat op maximale snelheid beweegt. Dit geeft een kettingreactie, die pas stopt als het oorspronkelijke materiaal is verbruikt of uit elkaar barst, zodat de neutronen niet langer splijting kunnen veroorzaken.

Bij een uitbarsting wordt ongeveer de helft van de energie verbruikt -een bom die vergelijkbaar is met 20000 ton TNT, kan gebouwen tot op 800 m afstand vernietigen. Iets meer dan een derde van de energie bestaat uit hitte, die zo ~ntens is dat alles wat brandbaar is binnen een omtrek van 6,4 km zal ontvlammen. De overige energie wordt vrijgegeven in de vorm van straling -gammaen röntgenstralen. Na een kernexplosie komen miljoenen kleine radioactieve deeltjes, fallout geheten, naar beneden.

Hoewel de kettingreactie” slechts een fractie van een seconde duurt, dient de ontwerper van de bom er voor te zorgen dat de kritische massa uranium of plutonium lang genoeg bijeenblijft en zichzelf niet te vroeg opblaast. De bom op Hirosjima droeg een conventionele explosieve lading om één deel van het uranium door een buis naar het andere deel te stuwen. Op zichzelf had geen van beide delen genoeg massa om te exploderen; bij elkaar gevoegd gingen de beide delen de kritische massa te boven en explodeerden ze met een kracht van 12000 à 13000 ton TNT. Bij de bom op Nagasaki maakte men gebruik van het feit dat de kritische massa wordt verminderd als het splijtbare materiaal (in dit geval plutonium) wordt samengedrukt. Een subkritische massa plutonium werd omgeven met conventionele explosieve ladingen. Bij de ontploffing werd het plutonium zodanig samengeperst dat het superkritisch werd en een ontploffing veroorzaakte die vergelijkbaar was met 22000 ton TNT.

Thermonucleaire wapens

Om nog krachtiger bommen te vervaardigen, dient men kernfusie te laten plaatsvinden. De eerste thermonucleaire bom (de waterstofbom) werd gebouwd door de Verenigde Staten. De kracht ervan kwam overeen met ongeveer 10 miljgen ton TNT en hij werd in november 1952 tot ontploffing gebracht in de Eniwetok Atol in de Stille Zuidzee.

In fusie bommen worden twee soorten waterstof gebruikt -deuterium en tritium. Als de nuclei van deze elementen samenkomen, komt er een grote massa energie vrij, maar om de fusie te laten plaatsvinden zijn temperaturen vereist die vergelijkbaar zijn met die van de kern van de zon -ca. 14 miljoen cC. Deze temperaturen kunnen alleen worden bereikt met een kernsplijtingsbom. Dit verklaart waarom waterstofbommen zowel op splijting als op fusie zijn gebaseerd.

De krachtigste bom die ooit tot ontploffing werd gebracht, detoneerde in 1961 op Nova Zembla, een groot eiland voor de noordkust van Rusland. Schattingen over de kracht van de bom variëren van 57-90 miljoen ton TNT. De schokgolf ging drie keer rond de aarde.’De kleinste Amerikaanse kernbom is de W-54, met een kracht van 250 ton, de grootste bom heeft een kracht van 2 miljoen ton.

De eerste kernbommen waren lijvige projectielen. ‘Fat Man’, de bom op Nagasaki, was 3,60 m lang en woog 4900 kg. Tegenwoordig zijn bommen met dit gewicht ruim 600 keer krachtiger. De kleinste kernbom, de W-54, ontworpen voor het opblazen van bruggen e.d., kan door een soldaat worden meegevoerd.

Elk Amerikaans wapen (er is minder bekend over het Russische arsenaal) is beveiligd tegen ongeautoriseerde of toevallige ontploffing.

In de eerste wapens waren de beveiligingen naar verhouding zeer eenvoudig: verzegeling, een schakelaar of een slot. De modernste wapens beschikken over gecodeerde bewapenings:: en ontstekingsinstrumenten, die het onmogelijk maken het wapen tot ontploffing te brengen als men niet op de hoogte is van een aantal ingewikkelde codes die dagelijks worden gewijzigd. Als verscheidene malen achtereen onjuiste nummers worden ingetoetst, wordt het wapen automatisch geblokkeerd en onklaar gemaakt. Als een vliegtuig met een kernbom aan boord neerstort en in brand vliegt, bestaat er geen gevaar voor een kernexplosie de bom staat niet op scherp. 

Thermonucleaire wapens

Om nog krachtiger bommen te vervaardigen, dient men kernfusie te laten plaatsvinden. De eerste thermonucleaire bom (de waterstofbom) werd gebouwd door de Verenigde Staten. De kracht ervan kwam overeen met ongeveer 10 miljgen ton TNT en hij werd in november 1952 tot ontploffing gebracht in de Eniwetok Atol in de Stille Zuidzee.

In fusie bommen worden twee soorten waterstof gebruikt -deuterium en tritium. Als de nuclei van deze elementen samenkomen, komt er een grote massa energie vrij, maar om de fusie te laten plaatsvinden zijn temperaturen vereist die vergelijkbaar zijn met die van de kern van de zon -ca. 14 miljoen cC. Deze temperaturen kunnen alleen worden bereikt met een kernsplijtingsbom. Dit verklaart waarom waterstofbommen zowel op splijting als op fusie zijn gebaseerd.

De krachtigste bom die ooit tot ontploffing werd gebracht, detoneerde in 1961 op Nova Zembla, een groot eiland voor de noordkust van Rusland. Schattingen over de kracht van de bom variëren van 57-90 miljoen ton TNT. De schokgolf ging drie keer rond de aarde.’De kleinste Amerikaanse kernbom is de W-54, met een kracht van 250 ton, de grootste bom heeft een kracht van 2 miljoen ton.

De eerste kernbommen waren lijvige projectielen. ‘Fat Man’, de bom op Nagasaki, was 3,60 m lang en woog 4900 kg. Tegenwoordig zijn bommen met dit gewicht ruim 600 keer krachtiger. De kleinste kernbom, de W-54, ontworpen voor het opblazen van bruggen e.d., kan door een soldaat worden meegevoerd.

Elk Amerikaans wapen (er is minder bekend over het Russische arsenaal) is beveiligd tegen ongeautoriseerde of toevallige ontploffing.

In de eerste wapens waren de beveiligingen naar verhouding zeer eenvoudig: verzegeling, een schakelaar of een slot. De modernste wapens beschikken over gecodeerde bewapenings:: en ontstekingsinstrumenten, die het onmogelijk maken het wapen tot ontploffing te brengen als men niet op de hoogte is van een aantal ingewikkelde codes die dagelijks worden gewijzigd. Als verscheidene malen achtereen onjuiste nummers worden ingetoetst, wordt het wapen automatisch geblokkeerd en onklaar gemaakt. Als een vliegtuig met een kernbom aan boord neerstort en in brand vliegt, bestaat er geen gevaar voor een kernexplosie de bom staat niet op scherp.

Print Friendly, PDF & Email

Reageren niet mogelijk