Kernwapen
Een atoombom (ook wel kernbom, kernwapen of atoomwapen) is een type wapen dat gebruikmaakt van de energie die is opgeslagen in de kernen van atomen om een ontploffing te veroorzaken.
Hoewel alle atoombommen gebaseerd zijn op het ontketenen van een nucleaire kettingreactie, zijn er een aantal verschillende soorten te onderscheiden. Het belangrijkste onderscheid is dat tussen bommen die gebruikmaken van kernsplijting en bommen die gebruikmaken van kernfusie. Voor beide typen kunnen verschillende isotopen worden gebruikt.
Kernsplijtingsbommen
Een uraniumbom is gebaseerd op het bijeenvoegen en lang genoeg bij elkaar houden van een voldoende massa verrijkt uranium, d.w.z. uranium waar kunstmatig de isotoop 235U in veel grotere mate voorkomt dan in de natuur het geval is. Deze isotoop kan spontaan uiteenvallen, waarbij naast een grote hoeveelheid energie ook enige neutronen vrijkomen. Deze neutronen kunnen botsen met andere 235U kernen en daar ook splijting op gang brengen. Mits er voldoende metaal aanwezig is (meer dan de kritische massa, dat is een massa waarin gemiddeld per splijtingsreactie precies 1 nieuwe splijting ontstaat), en er daardoor per splijting gemiddeld meer dan 1 nieuwe splijting wordt opgewekt (een superkritische hoeveelheid), ontstaat er dan door de uit de hand lopende kettingreactie een ontploffing. Bij deze ontploffing wordt de dichtheid van het materiaal snel kleiner waardoor de kritische dichtheid altijd heel snel weer verloren gaat. Als geen speciale maatregelen worden genomen, wordt slechts een klein percentage van de aanwezige splijtbare kernen ook daadwerkelijk gespleten gedurende de ca. 1000 nanoseconden dat de kritische massa bij elkaar is. Het zo hoog mogelijk maken van dit percentage en daarmee gerelateerd het zo lang mogelijk bij elkaar houden van de kritische massa is een van de belangrijkste technische problemen bij het ontwerp van een atoombom. De eerste atoombommen hadden een rendement van slechts 2%. Door inzet van beryllium als neutronenreflector en door het inspuiten van een klein beetje deuterium of tritium in het te splijten materiaal (bij de zo geïnduceerde kernfusie komen ook geschikte neutronen vrij) wordt in modernere atoombommen een veel hoger rendement (in de orde van 20%) gehaald, en wordt bovendien de benodigde hoeveelheid van de splijtbare isotoop kleiner.
Een plutoniumbom werkt volgens hetzelfde principe als een uraniumbom, maar men gebruikt daarvoor het element plutonium dat verkregen wordt door in een kernreactor een andere natuurlijke uraniumisotoop 238U aan neutronen bloot te stellen.
Het bereiken van de kritische massa kan op verschillende manieren. Eén manier is het inschieten van een kleine hoeveelheid splijtstof in een subkritische massa waardoor de kritische massa wordt bereikt. Een andere methode is de implosie: een subkritische massa wordt door een conventionele explosie sterk samengepakt waardoor de neutronen-efficiency toeneemt en de massa superkritisch wordt.
Kernfusiebommen
De waterstofbom werkt volgens een ander principe. Hier is niet kernsplijting maar kernversmelting van waterstofisotopen zoals deuterium en tritium tot zwaardere elementen de drijvende kracht. Dit is hetzelfde proces dat de zon doet stralen. Overigens is de enige bekende manier om een voldoende hoge druk en temperatuur te bereiken om in een bom tot kernfusie te komen het ontsteken van een kernsplijtingsbom als detonator.
Eerste gebruik
Het eerste kernwapen dat in oorlogstijd is ingezet was de uraniumbom Little Boy, die tijdens de Tweede Wereldoorlog door de Verenigde Staten op 6 augustus 1945 boven de Japanse stad Hiroshima tot ontploffing werd gebracht. Het vliegtuig waarmee de bom naar Hiroshima werd gevlogen heet Enola Gay. De bom had een explosieve kracht die equivalent was aan ongeveer 12,5 kiloton TNT en maakte 70.000-80.000 slachtoffers. Op 9 augustus 1945 werd Nagasaki aangevallen met een plutoniumbom (Fat Man). De explosieve kracht van deze tweede bom was groter (21 kiloton). Er vielen 35.000-40.000 doden. Dat is minder dan bij de eerste bom, doordat de bom niet boven het geplande punt werd afgeworpen. Bij beide explosies is ook een grote hoeveelheid radioactiviteit vrijgekomen die nog tot lang na de Tweede Wereldoorlog stralingsziekten heeft veroorzaakt en waarbij vele doden zijn gevallen.
Geschiedenis
| Bestand:Atoomtest.jpg |
| test van een atoombom in de VS, 1951 |
De eerste kernsplijtingsbommen werden gemaakt in de VS waar in 1939 een project (het Manhattan project) was gestart om ze te ontwerpen en om voldoende splijtbaar materiaal te produceren. De eerste testontploffing (Trinity test) vond op 16 juli 1945 om 5:29:45 plaats in de woestijn van New Mexico. De explosieve kracht bedroeg ongeveer 18 kiloton. In het team dat de bom ontwierp werkten veel bekende wetenschappers mee, vooral natuurkundigen en wiskundigen, onder wie Enrico Fermi, Robert Oppenheimer, Richard Feynman, John von Neumann, Murray Gell-Mann en Edward Teller.
Een twintigtal van de mensen die aan de atoombom hebben bijgedragen heeft een Nobelprijs gewonnen.
De latere waterstofbommen hebben een nog veel grotere vernietigende kracht. Bovendien komt bij de ontploffing veel radioactiviteit vrij, in de vorm van directe radioactieve straling, maar ook in de vorm van langlevende isotopen die zeer schadelijk zijn voor de gezondheid. Dit zijn de redenen dat de beide supermogendheden, de Verenigde Staten en de Sovjetunie, bij de wapenwedloop tijdens Koude oorlog wel veel atoombommen hebben geproduceerd, maar hebben afgezien van het voeren van een directe oorlog. Dit noemt men de afschrikkende werking van de kernwapens. Volgens voorstanders van kernwapens is door deze dreiging het gevaar van een grote oorlog sterk verminderd. Anderen vrezen echter dat er ooit een kernoorlog uitbreekt met misschien wel miljoenen doden tot gevolg.