Vad är kärnvapen

Kärnvapen är samlingsnamnet för bomber som får sin kraft från en kärnreaktion och är det mest kraftfulla vapen som någonsin skapats. Kärnvapens oerhörda verkan bygger på frigörelse av den energi som håller samman atomkärnor.

Styrkan hos en kärnladdning anges som antal ton trotyl, TNT, (konventionellt kemiskt sprängämne) som ger motsvarande sprängverkan med konventionella bomber, till exempel spräng- eller brandbomber.

Atomer som utgör grunden för kärnvapen är väldigt små, så små att det är svårt att föreställa sig. I en kärnvapenexplosion klyvs ett väldigt stort antal atomer i en kedjereaktion, ju fler atomer som klyvs desto kraftigare blir sprängverkan.

Det finns två huvudtyper av kärnvapen. Den första är atombomben. I atombomben sker frigörelsen av energi genom klyvning (fission) av tunga atomkärnor, till exempel uran och plutonium. Den andra bomben är vätebomben, eller termonukleär bomb. I vätebomben sker frigörelsen av energi genom en sammanslagning (fusion) av lätta atomkärnor, till exempel isotoper av väte.

Atombomb

Atombomben har en enklare uppbyggnad än vätebomben. I atombomben frigörs energi genom fission, det gör att bomben även kan kallas för fissionsbomb. Atombomben är uppbyggd på en kedjereaktion som frigör så mycket energi som möjligt, så snabbt som möjligt, innan den frigjorda energin splittrar bomben så att kedjereaktionen upphör. Ju längre kedjereaktionen varar, desto mer energi kommer att utvecklas. Kedjereaktionen hålls igång genom att kärnpartiklar (neutroner) frigörs vid kärnklyvningen i sin tur klyver ytterligare atomkärnor, som frigör nya neutroner och så vidare i en enorm kedjereaktion.

Enklare förklarat är att tunga atomkärnor av uran eller plutonium klyvs när de träffas av neutroner. För att detta ska fungera krävs en viss storlek på laddningen, annars slipper för många neutroner ut och kedjereaktionen avstannar. Denna storlek kallas för ”kritisk massa”, för uran är det cirka 25 kilo och för plutonium cirka 6 kilo.

De ämnen som används i fissionsbomber är uran-235 och plutonium-239. Dessa ämnen har egenskapen att de klyvs av förhållandevis långsamma neutroner, så kallade ”termiska neutroner”. Produkterna av klyvningsprocessen blir ett antal olika ämnen, flera av dem radioaktiva isotoper av krypton, barium, jod-131, cesium och strontium.

De första atombomberna

Bomberna som fälldes över Hiroshima och Nagasaki i Japan 1945 var av typen atombomber. Hiroshimabomben, ”Little Boy”, byggd på uran och hade en sprängkraft motsvarande cirka 15 kiloton TNT. Bomben över Nagasaki, ”Fat Man”, var byggd på plutonium med en sprängkraft motsvarande cirka 21 kiloton TNT.

Vätebomb

Det som i dagligt tal kallas för vätebomb eller termonukleär bomb är i själva verket tre atombomber som är sammanbyggda för att ge, i princip, en obegränsad sprängstyrka. En fissionsbomb (som är uppbyggd av uran eller plutonium) begränsas av att den splittras av explosionen så att kedjereaktionen äger rum endast i en del av materialet.

För att komma runt detta tog supermakterna under 50-talet fram en konstruktion där sprängverkan inte begränsas på samma sätt. I bombtypen utlöses först en plutoniumbomb – detta ger en temperatur på miljontals grader och sätter därmed igång en fusionsbomb där väteatomer (deuterium och tritium) smälter samman till heliumatomer, samtidigt som skurar av energirika neutroner avges. Dessa neutroner träffar ett hölje av U-238 (den uranisotop som inte klyvs av termiska neutroner) och energin i neutronerna räcker till för att klyva U-238-kärnorna, vilket utvecklar ytterligare energi. Den största delen av energiutvecklingen ligger med andra ord i sprängningen av höljet, medan vätedelen mest tjänar som tändsats för detta.

Fusion sker när lätta ämnen, till exempel vätekärnor, smälter samman till tyngre ämnen samtidigt som energi frigörs. För att detta skall kunna ske krävs höga temperaturer och tryck. I stjärnor förekommer kärnfusion i stjärnans inre, det är detta som är deras energikälla.

Av de kärnvapen som existerar idag är de allra flesta av typen vätebomber. Tsarbomben är den största vätebomben som någonsin provsprängts. Denna provsprängning skedde 1961 av Sovjetunionen i Novaja Zemlja och bomben hade en sprängstyrka på cirka 5o megaton (Mt), vilket motsvarande runt 4 600 Hiroshimabomber.

Neutronbomb

Neutronbomben är ett kärnvapen i form av en atombomb eller vätebomb som modifierats för att minska sprängverkan och maximera strålningen. Neutronbomber har ansetts vara särskilt destruktiva eftersom den minskade tryckvågen gör att byggnader och infrastruktur klarar sig bättre, medan den ökade strålningen dödar levande varelser.

Neutronbomben sägs vara främst meningsfulla att använda mot mål som överlever tryckvågen, men som är känsliga för strålning – till exempel bepansrade föremål.

Sprängkraft

När man mäter effekten av en bomb så mäts den totala mängd energi som frigörs vid explosionen. När det gäller kärnvapen mäts den i termer av hur många kilo TNT som skulle krävas för att frigöra motsvarande mängd energi. TNT är ett sprängämne som används inom militären.

För att få en bättre uppfattning om vad dessa siffror betyder, låt oss se hur många konventionella bomber det skulle krävas för att få samma mängd energi som ett litet kärnvapen, mindre än den bomb som släpptes över Hiroshima som var på 15 kiloton TNT. Ett kärnvapen med en sprängkraft på 10 kiloton TNT väger ungefär 500 kg, medan en konventionell bomb med samma vikt innehåller cirka 250 kg TNT. Ett sådant relativt litet kärnvapen frisätter lika mycket energi som 40 000 lika tunga TNT-bomber.

Om kärnvapnets sprängstyrka liknas vid ett kryddmått vätska så skulle det krävas ungefär 200 kaffekoppar, som hälldes ut samtidigt, för att åstadkomma samma sprängkraft med konventionella vapen.

Författare

Stefan Björnsson, civilingenjör i Teknisk fysik, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm

Senast uppdaterad
3 maj, 2022