Kärnvapen

Denna sida beskriver kärnvapnens tekniska konstruktion. Sidan utgör bakgrundsmaterial till såväl Manhattanprojektet, kapprustningen, som svenska atomvapen.

Atombomber (fissionsbomber)

Redan under Manhattanprojektet (det USA-ledda projektet under andra världskriget att ta fram en atombomb) hade det stått klart att det fanns två huvudsakliga vägar att gå för att framställa en atombomb.

Alternativ ett var en uranbomb. Denna använde isotopen uran 235 som klyvbart material. Uran 235 har mycket trevliga egenskaper (om man vill tillverka en atombomb). Kärnklyvningen är så väl avvägd att det räcker med att föra samman så mycket uran att den kritiska massan (mängden som krävs för att en spontan kedjereaktion skall uppstå) överstigs. Bombkonstruktionen blir alltså mycket enkel; två klumpar uran 235 kastas mot varandra, när de möts startar kedjereaktionen spontant.

Det svåra med en uranbomb är att få fram tillräckliga mängder uran 235 i tillräckligt ren form. I naturen förekommer uran 235 tillsammans med den betydligt vanligare isotopen uran 238 i uranmalm. Delen uran 235 i uranmalm understiger 1 procent. För att kunna användas i en uranbomb brukar anges att andelen uran 235 måste vara minst 80 procent. En kraftig anrikning krävs alltså, där uran 235 separeras från uran 238. På grund av de två isotopernas likhet (samma grundämne, snarlik atomvikt) är det svårt att separera uran 235 från uran 238.

Uran 235 användes i atombomben som USA fällde över Hiroshima. På grund av svårigheterna att framställa tillräckliga mängder anrikat uran 235, valde man att inte slösa bort något av det uran 235 man lyckats få fram. Man valde alltså att inte genomföra någon provsprängning av uranbomben innan den användes i kriget. Bombkonstruktionen var tillräckligt enkel för att man var tämligen övertygad om dess funktion ändå. Bilden till vänster visar hiroshimabombens svampmoln. Svampmoln bildas vid stora sprängningar (oavsett sprängmedel), men har ändå kommit att bli en symbol för kärnvapen.

Alternativ två var en plutoniumbomb. I en plutoniumbomb används plutonium (företrädesvis plutonium 239) som klyvbart material. Plutonium har den stora fördelen att en kärnreaktor driven med uran (exempelvis ett kärnkraftverk) producerar plutonium som en avfallsprodukt. Det är alltså relativt enkelt att framställa tillräckligt stora mängder plutonium för att tillverka en atombomb.

Det svåra med en plutoniumbomb är att plutoniets kedjereaktion är mycket intensivare, framför allt på grund av att små mängder av plutonium 240 i princip alltid finns i plutoniet. Om man använder samma typ av bomb som för uran 235, kommer kedjereaktionen att komma igång för snabbt, och plutoniet kommer att stötas isär utan att tillräckligt mycket av det har hunnit deltaga i klyvningen. Därför krävs en snabb sammanpressning under högt tryck för att få en tillräckligt effektiv kedjereaktion. Det vanliga sättet att åstadkomma detta är att forma plutoniet som en ihålig sfär, som sedan bringas att implodera genom sprängmedel som anbringats runt den ihåliga sfären. Att få till denna implosion på ett tillförlitligt sätt är alltså den stora utmaningen med en plutoniumbomb. Bilden till vänster visar nagasakibombens svampmoln.

Den atombomb som USA fällde över Nagasaki var en plutoniumbomb. Den komplicerade konstruktionen av bomben (i kombination med den relativt enkla framställningen av plutonium som gjorde att man hade plutonium att avvara) gjorde att man valde att först provspränga en plutoniumbomb i New Mexico för att vara säker på att konstruktionen skulle fungera. Det gjorde den. Världens första kärnvapenprov ägde alltså rum den 16 juli år 1945 vid Trinity Site i New Mexicos öken. Bilden till vänster visar sprängningen vid Trinity Site och dess svampmoln.

Vätebomber (fusionsbomber)

Vätebomben är en fusionsbomb. Under starkt tryck och hög temperatur slås väteisotoper samman och bildar helium. För att få igång fusionen behövs mycket hög temperatur och mycket starkt tryck. En fissionsbomb (se ovan) används normalt för att initiera fusionen. För större vätebomber kan en mindre vätebomb krävas som initiator för att få upp tryck och temperatur tillräckligt.

Den tekniska konstruktionen av vätebomben beror således på storleken, det alla vätebomber har gemensamt är att de är mer (betydligt mer) komplicerade än fissionsbomber.

USA sprängde sin första vätebomb i november 1952. Sovjetunionen sprängde sin första vätebomb i augusti 1953.

Den största vätebomb som sprängts var en sovjetisk bomb på 50 megaton. Detta skall jämföras med styrkan på Hiroshimabomben: samtida beräkningar angav cirka 20 kiloton, nyare beräkningar har landat på 10-12 kiloton.

//MatsB   v 1.1 2009-11-23