Vad är kärnvapen

Styrkan hos en kärnladdning anges som antal ton trotyl, TNT, (konventionellt kemiskt sprängämne). Måttet beskriver hur stor sprängverkan en kärnvapenexplosion har jämfört med vanliga 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, även kallad 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, kärnklyvning, 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) som frigörs vid kärnklyvningen i sin tur klyver ytterligare atomkärnor, som frigör nya neutroner och så vidare i en enorm kedjereaktion.

Kritisk massa

En enklare förklaring 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”,

• Kritisk massa för uran: cirka 25 kilo

• Kritisk massa för plutonium: cirka 6 kilo

Klyvningsämnen och radioaktivitet

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, cesium och strontium. Dessa bidrar till det radioaktiva nedfall som följer efter en kärnvapenexplosion.

De första atombomberna

De första kärnvapen som användes i krig fälldes över Hiroshima och Nagasaki i Japan år 1945.

• Hiroshima – bomben Little Boy var byggd på uran och hade en sprängkraft motsvarande cirka 15 kiloton TNT.

• Nagasaki – bomben Fat Man var byggd på plutonium och hade 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 vanlig fissionsbomb (som är uppbyggd av uran eller plutonium) begränsas av att den splittras av explosionen så att kedjereaktionen endast äger rum i en del av materialet.

Hur vätebomben fungerar

För att komma runt begränsningen av fissionsbomben utvecklade supermakterna under 1950-talet fram en ny konstruktion där sprängverkan inte begränsas på samma sätt.

I den nya bomben utlöses först en plutoniumbomb – detta ger en temperatur på miljoner 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 sprängkraften kommer därför från fissionen i uranhöljet, medan fusionen främst fungerar som en utlösande mekanism.

Fusion

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.

Denna process förekommer naturligt i stjärnors inre, där fusion är den grundläggande energikällan som gör att stjärnor lyser.

Vätebomber idag

De allra flesta kärnvapen som existerar i dag är av typen vätebomber, eftersom de är betydligt kraftfullare än rena fissionsbomber.

Den största vätebomben som någonsin sprängts var Tsarbomben. Denna provsprängning genomfördes 1961 av Sovjetunionen i Novaja Zemlja och bomben hade en sprängstyrka på cirka 5o megaton (Mt), vilket motsvarar drygt 3 300 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.

Neutronbomber har betraktats som särskilt effektiva mot mål som kan motstå en tryckvåg men är känsliga för strålning.

Exempel på sådana mål är:

• bepansrade fordon och stridsvagnar

• trupp i skyddade utrymmen

Detta har gjort neutronbomben till ett av de mest kontroversiella kärnvapnen, eftersom dess verkan i hög grad riktar sig mot människor snarare än materiella mål.

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 ton trotyl (TNT) som skulle krävas för att frigöra motsvarande mängd energi. TNT är ett sprängämne som används inom militären.

För att förstå vad dessa siffror innebär kan man jämföra ett mindre kärnvapen med vanliga bomber. Ett kärnvapen med en sprängkraft på 10 kiloton TNT, som är mindre än den bomb som fälldes över Hiroshima och hade en sprängstyrka på cirka 15 kiloton TNT.

Ett sådant kärnvapen väger ungefär 500 kilogram. En konventionell bomb med samma vikt innehåller däremot endast cirka 250 kilogram TNT. Trots sin relativt lilla storlek frigör kärnvapnet lika mycket energi som omkring 40 000 konventionella TNT‑bomber av samma vikt.

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.

Jämförelsen visar hur extremt energität ett kärnvapen är jämfört med traditionella sprängämnen.