De werking van kernwapens
Nucleaire wapens kennen twee categorieën: splijt en fusie(nucleair en thermonucleair) wapens. Het was een “simpel” splijtkernwapen dat Hiroshima en Nagasaki vernietigde maar de kracht die dergelijke wapens genereerden, maakte het mogelijk om een fusie ”superbom” te maken met een bijna onbeperkte vernietigende kracht.
De wetenschap achter atoomwapens is vrij duidelijk en eenvoudig. Het zijn de immense industriële inspanningen om alle ruwe noodzakelijke materialen te verzamelen en de praktische ontwerpproblemen die het malen van een dergelijk wapen complex maken. Het omzetten van theorie naar werkelijkheid vroeg om een aantal grote stappen in de theoretische nucleaire fysica en deze werden in de jaren ’30 in Europa ontwikkeld.
De beginselen van kernsplitsing waarop de eerste bom was gebaseerd, werden ontdekt door een Britse fysicus, verfijnd door een Oostenrijker( die later Amerikaan werd), onderzocht door Italianen en in realiteit omgezet door Duitsers. De term kernsplitsing werd bedacht door een Deen(Niels Bohr) bedacht in 1935 en binnen enkele maanden na zijn ontdekking worstelden wetenschappers over de gehele aardbol met de implicaties. Het was het Amerikaanse team in Los Alamos onder leiding van Dr. Robert Oppenheimer die de eerste belangrijke zet deed. Een atoom bestaat uit een nucleus( bestaande uit protonen en neutronen), waar om heen elektronen rondcirkelen. Het geheel; wordt bij elkaar gehouden door een sterke elektrostatische bindende lading. Maar het kan gespleten worden door hoog energierijke neutron die door een andere bron wordt afgevuurd. Dit splijtproces wordt kernsplitsing genoemd. In een nucleaire kettingreactie veroorzaakt de botsing van een neutron met een kern het vrijkomen van twee andere hoog energierijke neutronen. Deze schieten weg in de in de richting van andere kernen en zodoende ontstaat een snel escalerende serie van botsingen. Een enorme hoeveelheid energie komt vrij in dit proces wanneer de ketens tussen de atomen worden gesplitst en dit geeft het atoomwapen zijn enorme kracht. Er is slechts een kleine hoeveelheid van het juiste materiaal vereist(de kritische massa) om een kettingreactie op gang te brengen en het wapen dus te laten exploderen. Het si belangrijk dat de kritische massa niet te snel of te langzaan samenvoegt. In beide gevallen zal niet het optimale resultaat worden bereikt en derhalve met een sisser aflopen. Dit is waarom de VS verkozen om de implosiebom in 1945 in Trinity te testen en de afvuurbom van Hiroshima niet.
Al in 1942, toen de wetenschappers bezig waren met huneerste ontwerpen, deed Edward Teller een voorstel voor een compleet nieuw nucleair systeem, dat het oude systeem van een splitsingbom in honderdvoud zou overtreffen. Een splitsingreactie, hoewel zeer krachtig, laat alleen de energie vrij die in de kern zit opgeslagen. Teller overwoog een andere vorm van reactie, namelijk de fusie reactie. Deze zou elementen eerder samenvoegen dan opbreken. Fusie maakte gebruik van licht elementen zoals deuterium of tritium( beide vormen van waterstof) mogelijk, in plaats van zware stoffen zoals uranium of plutonium. Door deuterium te verhitten is het mogelijk voor kernen om hun elektrische barrière te overwinnen dat andere atomen afstoot (en gelijktijdig het deuteriumatoom bij elkaar houdt). Wanneer dit gebeurt fuseren deuteriumatomen met elkaar en vormt zich een nieuw atoom(zoals helium). In dit proces komt er bindingsenergie vrij, in een werkelijk schrikbarende hoeveelheid. Om een voorbeeld te noemen: als 0.45 kg aan pure lithium-6 deuteride(een bron van tritium) volledig zou fuseren, komt daar 29 kiloton( 29000 kilo aan TNT) aan energie bij vrij. Oftewel 9KT meer dan bij de explosie van Little Boy, waarin zestig kilo uranium werd gebruikt. In de praktijk zullen dergelijke complete fusies niet plaatsvinden, maar het effect is er niet minder vernietigend om. Om het te laten functioneren vereist fusie een temperatuur van ongeveer 400 miljoen graden Celsius.
De enige bron die een dergelijke hitte kan veroorzaken is een nucleaire (splitsing) bom en teller realiseerde zich al heel snel dat een splitsingsexplosie kon worden gebruikt om een immens krachtige fusie te doen opstarten. Hij noemde zo’n bom de “Super”.
Het effect was dat de “Super” de hitte van een nucleaire bom gebruikte om een atoomvuur aan te steken( vandaar ook het woord thermonucleair om een fusiebom aan te duiden). Er werd echter al heel snel duidelijk dat een pure “Superbom’ in de praktijk niet werkte. Een nucleaire explosie was simpelweg te langzaam om een fusie van deuterium of tritium tot stand te doen komen voordat de explosie de bom uit elkaar scheurde. Het leek erop dat de berekeningen van Teller slechts een interessante voetnoot zou worden in het gehele nucleaire wapenonderzoek. Maar de potentie van het wapen was te groot om te laten liggen en toen het koortsachtige werk op Los Alamos ten einde kwam, richtte men zich op het “Super” concept. De ontwikkeling werd versneld toen in 1949 de Sovjet Unie ook een nucleaire macht werd. In 1951 kwam de doorbraak. Wie uiteindelijk verantwoordelijk was voor deze doorbraak zou tot in lengte van dagen een meningsverschil zijn tussen de bedenkers onderling, maar het algemene principe kwam van de hand van Dr. Stanislaw Ulam in samenwerking met Edward Teller. Ulam besefte dat de hitte van een nucleaire explosie nooit in staat zou kunnen zijn om tritium of deuterium te ontsteken, omdat de schokgolf van de explosie de bom vernietigde. De vuurbal van een kernexplosie daarentegen straalt het meeste van de energie uit in de vormen van röntgenstralen, die zich met de snelheid van het licht verspreiden. Ulam realiseerde zich dat deze röntgenstralen gebruikt zou kunnen worden om fusie materiaal samen te drukken, te verhitten en te doen ontsteken tijdens de microseconden waarin de explosie plaatsvond. Gekoppeld aan een paar andere technische vindingen werd dit concept bekend onder de naam Teller-Ulam configuratie en het maakte de ontwikkeling van thermonucleaire wapens - wiens krachten in megaton worden weergegeven - mogelijk. In feite is het vermogen van nucleaire wapens theoretisch gezien onbeperkt, omdat een explosie de ontsteker kan zijn van een hele reeks nog grotere explosies.
Splijt( implosie) bom
In een implosie wapen wordt een holle bolvormige lading van Plutonium 239 zo samengedrukt door een schil van een hoogexplosief materiaal, dat er een kritische massa ontstaat. Dit is een betere methode dan het ruwe ‘Little Boy’type welke op Hiroshima werd gegooid( toen werden twee stukken Uranium 235 tegen elkaar afgevuurd om een kritische massa te bereiken). De explosie wordt gevormd door sectoren van hoog explosief materiaal, die als een bol om de plutoniumkern zijn gegroepeerd. Een mix van snelle en langzaam brandende explosieven wordt gebruikt om een dusdanige gelijksoortige klap te veroorzaken(gelijk aan de manier waarop een optische lens het licht kan focussen), dat deze overal gelijktijdig de kern bereikt. Het is essentieel dat alle ontploffingen(er zijn er 32 in de Fat Man) gelijktijdig aankomen. Is dit niet het geval dan zal de kern niet uniform samengeperst worden en zal hij niet zijn volledige explosie potentieel bereiken, of zelfs helemaal niet ontploffen. In het midden van de kern is er een golfbalachtige initiator, die een extra ‘scheut’ aan hoog energieke neutronen loslaat, om de kettingreactie een kickstart te geven. Het zware Uranium 328 fungeert als een neutronen schild en houdt in die eerste cruciale microseconden de neutronen in de kern.
Fusiebom(thermonucleaire waterstofbom)
In de Teller-Ulam configuratie wordt een splitsingsbron( de bom) apart van de fusie bron (lithium-6 deuteride) gehouden en explodeert. Deze afstand is voldoende om de straling die vrijkomt bij de kernsplitsing( primaire explosie) een fusie te doen ontketenen(secundaire explosie). Een ontwerp van dit type werd de eerste thermonucleaire bom doe tot ontploffing werd gebracht tijdens de Ivy/Mike test op 1 november 1952 op Bikini Eiland. In een Teller-Ulam bom stroomt van de primaire explosie in het bomomhulsel. Het plastic schuim wordt onmiddellijk geïoniseerd waardoor een loodachtig plasma wordt gevormd dat het lithium-6 deuteride wordt samengeperst. Het samendrukken van het lithium-6 veroorzaakt op zijn beurt het samendrukken van de plutonium ‘ontsteker’. Deze druk, in samenwerking met neutronen van de primaire ontsteking, veroorzaakt een kernsplitsing in de plutonium ontsteker, hetgeen zich ontwikkelt tot een bom in een bom. De ontsteker verhit het lithium van binnen uit en dit leidt tot fusie en een enorme output van energie. De neutronen van de ontsteker worden door een laag uranium terug gereflecteerd, waardoor het fusieproces op gang blijft en de fusie vergroot wordt. Het splitsings-fusie-splitsing proces kan in een ongekende hoeveelheid van fases worden opgebouwd, waarbij elke fase de ontsteker is van de volgende ontsteker.
De geschiedenis.
Aan het einde van het jaar 1938 deden de twee Duitse natuurkundige Otto Hahn en Fritz Strassmann een geweldige ontdekking. Tijdens een experiment met uranium kwamen ze erachter dat bij het splitsen van atomen van deze stof een ongelofelijke hoeveelheid energie vrijkwam. Met behulp van de e=mc^2 vergelijking van Einstein vonden ze uit dat bij het splitsen van een pond uranium er ongeveer evenveel energie vrijkomt als bij het verbranden van een paar miljoen kolen.
Snel kregen mensen door dat de kolen niet meer noodzakelijk waren. Maar zoals het in de aard van de mens ligt, dachten ook een paar mensen eraan wat voor een gigantische bom je ermee zou kunnen creëren. Ze zouden een bom kunnen maken waarmee ze de wereld op orde konden houden, een bom die iedereen vreesde over de hele wereld. Maar er was een probleem, Er moest genoeg uranium ontstaan voor een kernreactie met als gevolg een gigantische ontploffing. Dit moest via het splitsen van uranium-238 naar onder andere uranium-235. Maar niemand wist hoe ze genoeg uranium-238 deeltjes zouden kunnen splitsen, en wat was wel genoeg? Om uit te zoeken hoeveel uranium-235 er nodig was voor de kernreactie, en hoe ze die moesten maken, was er veel geld nodig.
De twee natuurkundigen kregen nergens steun. Uiteindelijk zijn ze hulp gaan zoeken bij Albert Einstein. Ze overtuigden hem om een brief te schrijven naar president Roosevelt om te vragen voor financiële steun. Tijdens deze acties was Europa al volop in oorlog met Duitsland. Duitsland had in Tsjecho-Slowakije uranium mijnen gekocht. Eerder werd het gewonnen uranium verkocht aan andere landen. Maar Duitsland was een tijdje geleden gestopt met het verkopen van dit gewonnen uranium. Ze gebruikten het volgens Einstein voor een atoombom. Roosevelt kon het hierbij niet laten zitten en gaf de financiële steun.
Tegen het einde van 1942 leek het eindelijk zover. Op 2 december vormde Enrico Fermi (de projectleider) de eerste ketting kernreactie gemaakt door de mens. Er was nog nooit zo'n dergelijk experiment uitgevoerd. Het was vreselijk gevaarlijk. Deze proef was zonder toestemming uitgevoerd en had de dichtbijgelegen stad Chicago grotendeels van de kaart kunnen vagen.
De VS en Engeland begonnen samen te werken aan de atoombommen. Hierdoor ging de ontwikkeling van deze bom in een sneltreinvaart. Dit project werd het Manhattanproject genoemd.
De presidentstijd van Roosevelt liep af. De atoombom was nog niet geheel gereed voor gebruik. Harry Truman werd president. Toen hij vice-president was had hij niks te horen gekregen over de atoombom. Toen hij eindelijk wat over het Manhattanproject te horen kreeg was hij enthousiast en zei dat het een succes zou worden.
Op 16 juli 1945 werd de eerste atoombom tot ontploffing gebracht. Deze atoombom droeg de naam TRINITY en werd tot ontploffing gebracht op de luchtmachtbasis Alamagordo. Deze ontploffing was een zeer groot succes en er werd gezegd dat na een of twee van deze bommen de 2e wereldoorlog met Japan en Duitsland over zou zijn.
In augustus 1945 wou Japan nog steeds niet aan de eisen van de VS voldoen. Hierdoor ging de VS over tot actie. Het inmiddels geëindigde Manhattanproject had zijn vruchten afgeworpen en er waren een aantal atoombommen gefabriceerd. Namelijk de "Fat man" de "Little Boy" en de "Thin Man". Truman treuzelde geen moment en gaf orders om uit te vliegen met de Little Boy. Op 6 augustus 1945 om 2:45 vloog de B-29 Enola Gay ervandoor om de atoombom te gooien op Hiroshima
Om 8:15 precies werd de bom gegooid.
(de "Fat Man, boven, en de "Little Boy" onder)
Een aantal dagen na de ontploffing kwam de geschatte schade aan de stad bij de regering aan. De resultaten waren vreselijk. De hele stad zou zijn weggevaagd.
Een jaar later kon pas worden gezegd wat er nou werkelijk aan schade was. 130.000 mensen van de 340.000 waren op slag dood, 70.000 mensen gingen later dood aan ziektes, en meer dan 5000 mensen gingen dood aan kanker door de aanslag. Tijdens het ontploffen van de bom was het in het midden van de explosie miljoenen graden Celsius. Er braken ramen op 15 kilometer afstand, alle gebouwen op 4 kilometer afstand waren verwoest of verkoold en in een straal van 2 kilometer was niks over dan puin.
(Hiroshima na de ontploffing)
3 Dagen na het vallen van de bom vielen de Sovjets Japan binnen. Ze vonden dat de druk zo hoog mogelijk moest zijn voor een snelle overgave. Na deze binnenval begon de hoogste oorlogsraad te vergaderen. Ze waren bang voor nog een atoomaanval. Maar de militairen wilden het vechten niet opgeven. Ze wilden zich alleen overgeven wanneer het land niet bezet zou worden na de oorlog, en ze wilden alleen gestraft worden door de Japanse regering. Deze eisen waren te hoog volgens de oorlogsraad, en ze vertrokken zonder een besluit te nemen. Net na de vergadering om 23:00 werd de plutoniumbom "Fat Man" op Nagasaki gegooid. Eigenlijk moest de bom op Kokura gegooid worden, maar er was teveel mist.
Eindelijk gaven de japanners zich over. Ze waren bang voor de atoombom, en de eisen van de VS waren te accepteren. Japan mocht hun keizer houden, maar moest zich houden aan de door de VS gestelde eisen. Duitsland had zich in de tussentijd ook overgegeven, en de wereld begon aan de wederopbouw van hun land.
(Nagsaki na de bom)
Na de 2e wereldoorlog was de VS de enige met een atoombom. Hierdoor ontwikkelde ze een soort van monopoliepositie. Er werd veel vergaderd en er was veel oproer over het verdelen van de kennis om atoombommen te creëren. Uiteindelijk werd er besloten een commissie op te stellen om een oogje in het zeil te houden. Deze commissie ontwikkelde een plan. Het zogenaamde Acheson-Lilienthal plan. Dit plan hield in dat de SU afstand zou doen van hun verborgen splijtingsmateriaal, en de VS van hun atoombom. Hierdoor zou iedereen weer even kwetsbaar zijn als voorheen.
Op 14 juni 1946 legde de VS dit plan aan de SU voor. De SU negeerde het volkomen. Ze twijfelden aan de betrouwbaarheid van de Amerikanen. Na een maand of 6 werd het plan voorgesteld aan de wereldregering. Hier stemde iedereen in behalve de US en polen. Maar de US moest zich er wel aan houden. Een oorlog tegen de wereld konden ze zich niet permitteren.
Op 3 september 1949 vloog er een B-29 boven de Sovjet-Unie. Hij meette grote hoeveelheden straling. Deze straling zou alleen kunnen worden veroorzaakt door een atoombom. De Amerikanen waren erg geschokt omdat ze dachten dat de Sovjet-Unie pas na een jaar of 3 een atoombom zouden kunnen ontwikkelen. Eindelijk had de Sovjet-Unie een bom. De contacten met Amerika waren nog steeds niet verbeterd, en het leek er niet op of er een overeenkomst zou komen tussen deze twee moordlustige landen. In plaats daarvan begonnen ze een wapenwedloop.
De koude oorlog.
De Sovjet-Unie en Amerika begonnen een strijd om wie het verst was op het gebied technologie, sociaal en wie er in het geheel superieur was aan de ander. Ze begonnen als een bezetene kernwapens te maken. Na een jaar waren er meer dan 300 atoombommen. En dan alleen in Amerika!
In het begin van 1942 begon de ontwikkeling van een nieuw kernwapen. Enrico Fermi had bedacht dat je de bij een ontploffing vrijkomende warmte zou kunnen gebruiken voor een reactie nog sterker dan een ontploffing van een eigenlijke atoombom. Hij gebruikte de theorie dat bij een omgeving die warm genoeg was (miljoenen graden) je de kernen van waterstof zou kunnen samensmelten en zo helium kan vormen met een gigantische hoeveelheid energie.
Het plan voor deze waterstofbom kwam bij president Truman aan, die gelijk instemde. Op 1 november 1952 werd dan ook eindelijk de eerste waterstofbom tot ontploffing gebracht. Deze bom werd gegooid op het eiland Elugelab. De ontploffing veroorzaakte een hoeveelheid energie ongeveer 1000 keer groter dan de ontploffing in Hiroshima. Het eiland was van de aardbodem verdwenen.
De inwonende van de Sovjet-Unie en de VS waren bang voor een komende kernoorlog. De regering begon schuilkelders te bouwen. Er werden oefeningen gedaan om te proberen te overleven bij een aanval met kernwapens(dit was eigenlijk onnodig, want bij een echte aanval zou niemand het overleven). Er werd gehandeld in deze schuilkelders. Veel mensen kochten er een voor in de achtertuin. In deze kelders stonden meestal een bed, eten in blik, een kacheltje en gezelschapspelen om de familie bezig te houden.
In 1961 waren de spanningen tussen de VS en de Sovjet-Unie nog steeds niet over. Het aantal kernwapens steeg snel tot een belachelijk hoog aantal. Kennedy werd president. Hij had als doel: de communistische leefstijl verbannen uit de wereld. In 1962 besloot de Sovjet-Unie om 72 raketten (uitgerust met atoom koppen) op te stellen in Cuba. Ondanks het feit dat de VS in heel Europa raketten had opgesteld, gericht op Moskou, vond Kennedy dit weerzinwekkend.
Hij wilde niet dat zijn volk zich zorgen moest maken over de kernwapens gericht op zijn land. Daarom vroeg hij Sovjet leider Khrushchev om alle raketten binnen 100 mijl van de grens te verwijderen. Khrushchev weigerde dit te doen. Kennedy was geschokt, en nam de situatie zeer serieus. Hij maakte zijn leger klaar voor een kernoorlog. Kernwapens werden gereed gemaakt, en bommenwerpers ingesteld. Een kernoorlog was op komst. In deze tijd was de wereld waarschijnlijk het dichts bij een kernoorlog.
Op 28 oktober stemde Khrushchev eindelijk in met de door de VS gestelde eisen. De risico’s van een oorlog waren te groot. Geen van beiden zou deze oorlog kunnen en willen winnen. Kennedy werd een held. De redder van de wereld voor een kernoorlog. Wat niet gepubliceerd werd in de kranten was dat Amerika ook hun kernraketten uit Italie en Turkije zouden halen waardoor er een gelijke machtsverdeling ontstond.
De kernwapens werden in de loop der tijd steeds krachtiger. De kernwapens die werden gebruikt bij Hiroshima en Nagasaki werden alleen maar de ontstekers voor de nieuwe bommen (waaronder de waterstofbom). Daarom werd er een plan opgesteld, om te zorgen dat er niet (of nooit) een wereldvernietigende oorlog ontstond. Dit plan heette de MAD (mutually assured destruction) het hield in dat beide landen geen geheime afweersystemen zouden gaan bouwen zodat ze beiden even kwetsbaar zouden zijn.
Micheal Gorbatsjov kwam aan de macht in de Sovjet-Unie. Hij zei meteen dat hij de relatie met de VS wou verbeteren. Hij nam deel aan discussies over kernwapens en steunde het plan van gehele ontwapening. De koude oorlog was eindelijk voorbij. In het jaar 2000 zou er zelfs sprake moeten zijn van gehele ontwapening. Dat is naar de feiten van nu helaas niet gebeurd. Uiteindelijk is de Sovjet-Unie opgesplitst en zijn de kernwapens over de delen verdeeld.
Aan het eind van de koude oorlog had Rusland naar schatting, 40.000 kernwapens. Het probleem bij de verdeling was dat deze kernwapens dus ook in verkeerde handen zouden kunnen vallen. Door het vervallen van het communistische bewind viel de economie ineen. Armoede heerste over Rusland, en de opslag en onderhoud van de kernwapens kon door sommige naties niet meer worden betaald.
De wapenopslag medewerkers zijn zeer onderbetaald. Ze werken dicht bij wapens waar andere landen zeer veel geld zouden betalen. Er is kans op lekkage van de splijtingsstoffen of uranium-235. De Maffia begint handen te leggen op nucleaire stoffen, en er wordt uranium gestolen.
In 1991 had de rest van de wereld er genoeg van. Ze begonnen de “Soviet Nuclear Treat Reduction Act”. Zo verminderen ze de bedreiging door middel van het ontmantelen van kernwapens. Maar of dat genoeg is om wereldwijde kennis over het maken van kernwapens te stoppen? Dat weet nog niemand.
De VS is in de tussentijd bezig met een kernwapenafweersysteem. Hiermee zouden ze onverslaanbaar zijn. Dit heeft veel ophef veroorzaakt, en er zijn nog steeds vergaderingen over. We staan echt niet op de rand van een kernoorlog. Maar het is natuurlijk wel schrikwekkend dat de wereld zo'n 10 keer vernietigd kan worden. En deze bommen (zoals hierboven beschreven) snel in verkeerde handen kunnen vallen.
REACTIES
1 seconde geleden
E.
E.
het was een goed verslag om te gebruiken.
24 jaar geleden
AntwoordenW.
W.
Mooie samenvatting
23 jaar geleden
AntwoordenK.
K.
veel dank dat wij jullie werkstuk konden jatten!! waren we snel klaar!!! Een betere wereld begint bij jezelf
23 jaar geleden
AntwoordenA.
A.
hoi, thnx voor de info=goed
22 jaar geleden
AntwoordenR.
R.
heee david en gitarz! We zijn erg geinteresseerd in massavernietigingswapens op dit moment (PO!) Kunnen jullie even mailen van welke site/bron jullie de info voor jullie werkstuk gehaald hebben? Hartelijke groeten, Femke, Tanja en Rosalie.
22 jaar geleden
AntwoordenT.
T.
Da's een goei werkstuk!!
Bedankt
20 jaar geleden
AntwoordenS.
S.
heej goed werkstuk khebk wel wa aan ma hebben jullie ook bron
nen l
20 jaar geleden
Antwoorden