Atoombom

kernexplosie
kernexplosie tijdens een test op 18 april 1953 in de Nevadawoestijn

Atoombommen of kernbommen zijn de krachtigste wapens die door de mens gemaakt werden. Hun werking berust op een gelijkaardig principe als dat van kerncentrales, namelijk het opwekken van een nucleaire kettingreactie door het bombarderen van uranium of plutonium atomen met neutronen. De neutronen zullen opgenomen worden door de atoomkern van de radioactieve stof waardoor deze instabiel wordt en uit elkaar valt in 2 kleinere atomen en enkele vrije neutronen. Deze vrije neutronen zetten op hun beurt dezelfde reactie in gang met een andere uranium of plutonium atoom (zie gedetailleerde uitleg).

In tegenstelling tot de reacties in kerncentrales, waarbij alles erop gericht is de reactie te controleren, zal men bij atoomwapens juist alles in het werk stellen om de reactie zo snel mogelijk te laten verlopen. Dit bereikt men door verschillende technieken te gebruiken:

  • Verrijking van uranium of plutonium
    Atoombommen hebben concentraties van radioactief uranium 235 van 85% en meer. Het idee hierachter is dat vrije neutronen die vrijkomen na het uiteenvallen van een uranium 235 isotoop een zo hoog mogelijke kans moeten krijgen om door een nieuw uranium 235 isotoop opgenomen te worden. Hoe hoger de concentratie van deze atomen, hoe groter de kans dat de reactie wordt verdergezet. Als de concentratie zo hoog is dat een uranium 235 atoom de reactie in meer dan één nieuw uranium 235 isotoop op gang brengt spreekt men van een superkritische hoeveelheid: de reactie loopt dan zeer snel volledig uit de hand met een kernexplosie tot gevolg.
  • Het gebruik van neutronenreflectoren
    Door het gebruik van een omhulsel uit de stof beryllium, worden de vrije neutronen teruggekaatst. In plaats van te ontsnappen naar buiten toe, worden de neutronen teruggeschoten naar de uranium kern. Dit verhoogt de kans op het bereiken van nieuwe uranium 235 isotopen en dus de kans op een kettingreactie.

De gigantische hoeveelheid energie die vrijkomt bij de ontploffing van een atoombom is moeilijk te vatten. De temperatuur in de kern van een atoombom kan tijdens een explosie oplopen tot 100 miljoen graden celsius. De kracht van atoomwapens wordt uitgedrukt in kiloton of megaton. Een kiloton is de kracht van de explosie van 1000 ton (= 1 miljoen kilogram) TNT. Een megaton is 1.000 kiloton (1 miljard kilogram TNT). De krachtigste nucleaire explosie ooit is die van de "Tsar", een waterstof bom van Russische makelij die 27.000 kg woog en een kracht had van maar liefst 50 megaton. Er werd een documentaire gemaakt over de Tsar:

Waterstofbommen of H-bommen

Klassieke kernbommen zijn gebaseerd op hetzelfde principe als de kernreactoren: het splijten van zware atomen in kleinere atomen waarbij gigantische hoeveelheden energie vrijkomen.

Een kernfusiebom, waterstofbom of H-bom is op het principe van kernfusie of kernversmelting gebaseerd. Dit is het principe dat sterren gebruiken voor het opwekken van energie. De juiste methode die gebruikt wordt bij H-bommen is top secret, maar het is wel zeker dat de ontsteking van een H-bom een klassieke kernbom is die dus werkt volgens het principe van kernsplijting. Dit is nodig omdat kernfusie enkel kan optreden onder extreem hoge druk en temperatuur.

Men weet ook dat voor kernfusie 'zware' waterstof isotopen gebruikt worden: deuterium (een waterstofkern met een neutron) en tritium (een waterstofkern met twee neutronen - waterstof heeft normaal een proton en geen neutronen). Bij de versmelting van deuterium en tritium wordt een Helium atoom en een vrij neutron gevormd en komt er veel energie vrij.

Neutronenbom

Neutronenbommen zijn een speciale vorm van waterstofbommen. Ze hebben een kleinere explosiekracht, maar zijn zo gemaakt dat er gigantische hoeveelheden neutronen worden verspreid. De neutronen worden normaal in een kernwapen gehouden om de kettingreactie (en dus de explosie) te verhogen. Deze vrije neutronen hebben gigantische snelheden en zijn zeer doordringbaar, nog meer dan gamma straling. Ze zijn door bijna door niets tegen te houden en hebben een vernietigende kracht op het leven en op electronica.

Gebruik

Gelukkig zijn atoombommen nog niet vaak gebruikt. Nog maar 2 maal werd een atoomwapen gebruikt in een oorlog: in 1945 bombardeerden de Verenigde Staten kort na elkaar twee maal Japan op het einde van de tweede wereldoorlog. De bommen werden ontwikkeld tijdens het beruchte Manhattan project.

Hiroshima

Op 6 augustus 1945 vond de allereerste atoomaanval in de geschiedenis plaats. Een B-29 bommenwerper genaamd Enola Gay dropte de 4.000 kg zware atoombom Little Boy boven de Japanse stad Hiroshima. In de bom zat 64 kg verrijkt uranium 235 verwerkt. Little Boy was een zeer inefficiënte kernbom: minder dan een kilogram van het aanwezige uranium onderging een nucleaire splijtingsreactie. Dit was echter voldoende voor een explosie gelijk aan 13 kiloton TNT en om een enorme vernietiging aan te brengen aan de stad. Bij de explosie alleen al vielen 78.000 slachtoffers en nog vele duizenden stierven in de nasleep van de explosie door stralingsziekte en kanker. Een onderzoek dat in 2004 - bijna 60 jaar na de explosie van de bom - werd afgesloten maakt gewag van meer dan 230.000 slachtoffers.

kernexplosie hiroshima
links: de atoombom Little Boy ligt klaar voor gebruik
rechts: een foto van de kernexplosie in Hiroshima genomen uit de Enola Gay
kernexplosie hiroshima
de desastreuze gevolgen van de kernexplosie: links een luchtfoto van Hiroshima voor de aanval, rechts de gevolgen na de kernexplosie

Nagasaki

Op 9 augustus 1945, drie dagen na de atoomaanval op Hiroshima, dropten de Amerikanen opnieuw een bom. Dit keer ging het om een plutonium-239 bom van 4.600kg met de welluidende naam Fat Man die gedropt werd boven de stad Nagasaki door de B-29 bommenwerper Bockscar.

De bom met een kracht van 21 kiloton TNT kon niet op de voorziene plaats - de gemeente Kokura - gedropt worden omwille van een slechte zichtbaarheid. Er werd beslist om uit te wijken naar het alternatieve doel, maar ook daar was de zichtbaarheid beperkt. De bom raakte niet het doel en daardoor was de vernietiging kleiner dan de explosie in Hiroshima. Toch lieten 39.000 mensen het leven in de explosie. Het totale dodental liep nadien op tot 70.000 door de gevolgen van de straling.

Net als Little Man was de bom zeer inefficiënt: Van de 6.2kg plutonium in de kern werd minder dan een gram omgezet in energie!

kernexplosie nagasaki
links: de atoombom Fat Man wordt getransporteerd
rechts: een foto van de kernexplosie in Nagasaki genomen uit een bommenwerper die betrokken was bij de aanval
kernexplosie nagasaki
de desastreuze gevolgen van de kernexplosie: links een luchtfoto van Nagasaki voor de aanval, rechts de gevolgen na de kernexplosie

Zes dagen na de explosie in Nagasaki kondigde de Japanse keizer Hirohito - onder dreiging van meer atoomaanvallen - de overgave aan, meteen het einde van wereldoorlog 2.

Wat als er een atoombom in jouw gemeente ontplofte?

Om je een idee te geven van de gevolgen van een atoombom op jouw gemeente kun je er één laten ontploffen op deze website. Maar geen nood: het is maar een simulatie!