Nucleaire wapens zijn zonder twijfel een van de meest beruchte uitvindingen die de mens ooit heeft gedaan. Niet voor niets maakte de ontploffing van de eerste atoombommen meteen een einde aan de grootste oorlog die de mens ooit heeft gekend; de Tweede Wereldoorlog. De Koude Oorlog die hierop volgde bracht de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie ertoe meer dan 65000 nucleaire bommen te maken. Gelukkig zijn er daarvan op dit moment nog ‘slechts’ 23000 over.
Werking van de atoombom
De werking van de atoombom is gebaseerd op de splijting van uranium of plutonium. Dit zijn zeer zware elementen die zeer veel energie afgeven wanneer ze worden gespleten. Dit komt omdat de brokstukken die overblijven na de splijting samen net iets minder zwaar zijn als het geheel waaruit ze zijn ontstaan. Er mist dus een klein beetje massa. Deze massa is tijdens de splijting volledig omgezet in energie. Dat massa omgezet kan worden in energie had Einstein al beschreven met zijn beroemde formule E=mc2.
Ieder atoom dat splijt zorgt weer voor 3 nieuwe splijtingen.
Om een atoomkern zoals uranium of plutonium te splijten zijn neutronen nodig. Neutronen zijn bouwstenen van atomen die soms ook los voorkomen. Wanneer een neutron hard op de kern van een uranium- of plutoniumatoom botst, zal deze atoomkern uiteenvallen in twee brokstukken. Bovendien ontstaan er bij deze splijting ook weer drie nieuwe neutronen die op hun beurt weer kernen kunnen splijten. Onder normale omstandigheden vliegen deze neutronen weg zonder andere kernen te raken. (link naar PhET). Wanneer er echter genoeg uranium of plutonium dicht op elkaar gepakt zit zullen deze neutronen wel degelijk andere kernen raken en daarmee dus een kettingreactie op gang brengen. Dit gebeurt zo snel dat binnen een fractie van een seconde miljarden atoomkernen tegelijk worden gespleten. De energie die vrijkomt bij deze kettingreactie is de basis van een atoombom. De minimale massa waarbij een kettingreactie op gang kan komen wordt ook wel kritische massa genoemd.
Bouw van een atoombom
Om een atoomexplosie te bereiken, moet het uranium of plutonium heel dicht op elkaar worden gedrukt. Zo dicht dat als er een kern splijt en drie neutronen uitzendt, dat in ieder geval meer dan één neutron weer een nieuwe kern raakt. Men zegt dan dat de ‘kritische massa’ is bereikt. Dit kan op verschillende manieren worden gedaan.
Deze bom maakt gebruik van een implosie mechanisme.
De bekendste twee varianten zijn het zogeheten implosiemechanisme en geweerloopmechanisme. Bij het implosiemechanisme wordt een schil van plutonium door een schil van gewoon explosief omringd. Bij de ontploffing wordt eerst het gewone explosief geactiveerd. Dit zorgt ervoor dat de ring van plutonium zo sterk wordt samengedrukt dat er een kritische massa ontstaat. Is deze kritische massa eenmaal bereikt dan volgt de daadwerkelijke atoomexplosie.
Deze bom maakt gebruik van een geweerloop mechanisme.
Hoe krachtig zijn ze?
Niet alle nucleaire bommen zijn even sterk. De grootste ooit getest, de ‘Tsar Bomba’ (Tsaar bom) was maar liefst 3000 keer sterker dan de bom die ontplofte boven Hiroshima. Zijn paddestoelwolk was 7 keer hoger dan de Mount Everest en de schokgolf was na drie maal de wereld rond te zijn gegaan, nog steeds meetbaar.
De kracht van verschillende atoombommen in kiloton.