Met de oorlog in Oekraïne laait de angst voor de atoombom weer op in verschillende landen in de wereld.
In Noorwegen stijgt de verkoop van jodiumtabletten sterk, Zweden en Finland besloten op 18 mei het lidmaatschap van de NAVO aan te vragen, en in Oekraïne is de angst dat er een Russische atoombom zal vallen plotseling erg aanwezig.
Maar wat is een atoombom precies en hoe heeft de uitvinding van kernwapens de samenleving tot op heden beïnvloed?
Lees verder om te weten te komen wie de atoombom uitvond, wat er gebeurt als er een valt en waarom straling van een atoombom gevaarlijk is voor mensen.
Hoe werkt de atoombom?
Principe van kernenergie werd bij toeval ontdekt
In 1938, kort voor het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog, ontdekten twee Duitse scheikundigen, Otto Hahn en Fritz Strassmann, een heel klein proces dat een zeer grote invloed zou hebben op de wereldgemeenschap.
Een paar jaar eerder hadden wetenschappers het neutron ontdekt, een van de bouwstenen van een atoom, en waren ze gaan experimenteren met het insluiten van neutronen in verschillende materialen om nieuwe materialen te maken.
Bij dergelijke experimenten werd kernsplijting ontdekt.
Otto Hahn en Fritz Strassmann ontdekten in 1938 dat uranium te splijten valt.
Kernsplijting – waarbij de kern zich opsplitst – is de sleutel om te begrijpen waarom kernwapens zoals de atoombom zo’n extreme explosieve kracht hebben.
Volgens natuurkundige Bent Lauritzen van de Deense TU verraste deze explosieve kracht ook de wetenschappers zelf: ‘Dat uranium gespleten werd en er zo veel energie bij vrijkwam, was nogal een verrassing. Het was bekend dat de hoeveelheid energie groot zou zijn, maar dat was niet het doel van deze experimenten,’ zegt hij.
Welke kernwapens zijn er?
Het principe achter kernwapens is dus kernsplijting.
Als een atoombom ontploft, komt er kernenergie vrij die veel krachtiger is dan de hoeveelheid energie die tussen atomen kan ontstaan.
Die kernenergie kan op twee manieren vrijkomen:
- fissie
- fusie
Zo werkt een splijtingsbom
Als atomen zich in tweeën delen, treedt fissie of splijting op.
Kernwapens op basis van kernsplijting werken met uranium of plutonium.
Om te kunnen splijten moet het materiaal – zoals uranium – zeer sterk opeengeperst zijn, zodat het een hoge dichtheid krijgt. Dit gebeurt met gewone explosieven.
Daarna moet een neutronenbron het splijtingsproces op gang brengen.
‘Je moet een kettingreactie starten, en daarvoor heb je een neutronenbron nodig die de eerste neutronen levert. De kettingreactie zelf bestaat uit neutronen die op uranium-235 inslaan, waardoor uranium-235 in tweeën wordt gespleten,’ legt Bent Lauritzen uit.
Uranium-235 is een isotoop van het element uranium en de enige in de natuur voorkomende stof die splijtbaar is.
De twee atoombommen die de VS tijdens de Tweede Wereldoorlog op Japan lieten vallen, waren allebei splijtingsbommen, en hieronder kom je te weten hoe ze werkten.
Little Boy: Stukjes uranium knallen op elkaar
Springlading detoneert
De radar registreert dat de bom de gewenste hoogte boven de grond heeft. Een gewone springlading wordt in werking gesteld en ontploft achter een bekervormig stuk uranium.
Uranium komt vrij
Het stuk uranium vliegt door een metalen buis.
Kettingreactie komt op gang
Het bekervormige stuk uranium koppelt zich aan een kokervormig stuk uranium. Samen bereiken ze de zogeheten kritieke massa van circa 50 kilo, waarbij de uraniumatomen beginnen te splijten. De kettingreactie is op gang en de bom ontploft.
Fat Man: Springladingen persen plutonium samen
Springladingen detoneren
Springladingen worden over het binnenste van de bom verdeeld en komen op de gewenste hoogte tot ontploffing.
Plutonium wordt samengeperst
De druk perst een dikke schil van aluminium samen rond een bol plutonium in het midden.
Neutronen komen vrij
In het centrum van de plutoniumbol zit een zogeheten neutroneninitiator, waarvan de chemische samenstelling een militair geheim blijft. De druk van het omringende plutonium perst de neutroneninitiator samen, die dan neutronen gaat uitzenden.
Kettingreactie begint
De neutronen splijten het plutonium en de kettingreactie begint. De bom ontploft.
Zo werkt een fusiebom
Fusie beschrijft een proces waarbij atomen met elkaar versmelten.
Een waterstofbom is bijvoorbeeld een fusiebom, waarin zware isotopen als deuterium en tritium tot helium versmelten.
Om een fusieproces te laten plaatsvinden, moet de druk of temperatuur zeer hoog zijn.
In het geval van de waterstofbom worden de hoge temperaturen verkregen door eerst een splijtingsbom te maken, zegt Bent Lauritzen: ‘Je gebruikt de energie van de splijtingsbom om ofwel het materiaal samen te persen, ofwel de temperatuur van het te fuseren materiaal te verhogen. Er zijn ook andere concepten, maar die zijn allemaal ingewikkelder dan de splijtingsbom.’
’s Werelds meest extreme wapen bootst de zon na
1. Verhitting
Het splijtingsproces zendt gammastralen uit. De straling wordt weerkaatst door de binnenkant van het omhulsel van de bom en verhit het inwendige tot circa 100 miljoen °C. De extreme hitte brengt het volgende stadium van de bom op gang: fusie.
2. Explosie
De brandstof in de fusiefase van de bom bestaat uit de twee soorten zware waterstof, deuterium en tritium, in een omhulsel van uranium. Het proces is geheim, maar de hitte doet waarschijnlijk het omhulsel van uranium ontploffen, zodat de tegenkracht de waterstof samenperst.
3. Fusie
Door de extreme druk fuseren deuterium en tritium tot een nieuwe stof, helium, net zoals dat voortdurend gebeurt in de zon. Bij het proces komen enorme hoeveelheden overtollige energie vrij – ruim viermaal zoveel als bij kernsplijting.
Wat gebeurt er als een atoombom ontploft?
Als een atoombom ontploft, komt er gigantisch veel energie vrij.
Deze enorme energie-ontlading veroorzaakt de enorme verwoestingen.
‘Bij splijting en fusie werk je met de kernen van atomen. De energie die je krijgt met het splijten van uranium of uit kernfusie is meestal een miljoen maal hoger dan de energie-ontlading die je uit chemische processen krijgt,’ legt Bent Lauritzen uit.
Dit betekent dat één bom een hele stad kan verwoesten, zoals gebeurde met de Japanse steden Hiroshima en Nagasaki tijdens de Tweede Wereldoorlog.
Dit is de wolk boven Hiroshima nadat de VS de atoombom Little Boy hadden laten vallen.
Toen de atoombom op 6 augustus 1945 op Hiroshima viel, kwam er een explosieve kracht van wel 15 kiloton TNT vrij.
De bom, Little Boy genoemd, ontplofte op 580 meter hoogte, en in een fractie van een seconde steeg de temperatuur op de grond tot 7000 °C.
De hittegolf werd gevolgd door een schokgolf die alles op zijn pad verwoestte en met zijn enorme kracht onmiddellijk het landschap veranderde en de stad met de grond gelijk maakte.
Een paddenstoelvormige wolk die tot op 640 kilometer afstand te zien was, steeg 12 kilometer de atmosfeer in.
Met de atoombom kwam ioniserende straling vrij, zowel van de explosie zelf als van radioactieve neerslag, die later heeft bijgedragen aan oversterfte door kanker.
In totaal kwamen 135.000 mensen om als gevolg van de bom op Hiroshima. Van hen stierven veruit de meeste mensen door de ontploffing en de hittegolf.
Hoe gevaarlijk is de atoombom?
De twee atoombommen die in 1945 op Hiroshima en Nagasaki vielen, waren de eerste en de laatste die ooit in een oorlog gebruikt werden.
Sindsdien hebben verschillende landen de atoombom gemoderniseerd en verscheidene proefexplosies uitgevoerd, maar geen enkel land heeft nog een atoombom op vijandelijk grondgebied laten vallen.
Daarom blijven de atoombommen op Hiroshima en Nagasaki onze belangrijkste bron om te begrijpen welke massavernietigingseigenschappen de gevreesde atoombom bezit.
Zo zag Hiroshima eruit nadat de atoombom de stad op 6 augustus 1945 had getroffen.
Atoombom zendt kankerverwekkende straling uit
Toen de atoombommen op twee Japanse steden vielen, eisten vooral de druk- en hittegolven duizenden levens.
Wat de atoombom tot een van de gevaarlijkste wapens ooit maakt, is dus zijn gigantische explosieve kracht.
Toch zijn mensen vaker bang voor het risico van radioactieve straling van de atoombom. Maar wat gebeurt er eigenlijk met het lichaam bij blootstelling aan straling?
‘Straling komt binnen en vernietigt het celmateriaal in het lichaam. Met sterke straling kunnen de celmembranen zelf verloren gaan, maar meestal verandert het DNA, dus het erfelijk materiaal in de celkernen,’ zegt Bent Lauritzen.
Afhankelijk van de dosis straling waar je mee te maken krijgt, worden de cellen in je lijf vernietigd of muteren ze, wat betekent dat het risico op kanker toeneemt.
Na de bombardementen op Hiroshima en Nagasaki bleef de kans op radioactieve besmetting beperkt, waardoor de mensen een paar jaar later weer naar de steden trokken.
Nu is het stralingsniveau in de steden niet hoger dan de algemene achtergrondstraling die overal op aarde voorkomt.
Hoe ver moet je van een atoombom af zijn om te overleven?
De omvang van de verwoestingen door een atoombom hangt af van de grootte en het ontwerp van de bom, het weer en de hoogte waarop de bom wordt afgeworpen.
Als een atoombom dicht bij de grond ontploft, zal veel energie door de bodem worden geabsorbeerd. Daarom kozen de VS ervoor de atoombom boven Hiroshima tot ontploffing te brengen toen die zich 580 meter boven de grond bevond.
Een atoombom met een explosieve kracht van 15 kiloton zoals de bom die op Hiroshima werd gegooid, zou alles binnen een straal van 230 meter vernietigen.
Voor een waterstofbom van 50.000 kiloton zoals de Tsar Bomba, de krachtigste bom die ooit getest werd, zouden de verwoestingen in een straal van 6000 meter om zich heen grijpen. Bovendien is er het risico van straling.
Een atoombom ter grootte van de bom op Hiroshima heeft een dodelijke straal van circa 1,34 kilometer. Binnen deze straal is de kans groot dat iemand binnen een maand sterft.
De langetermijngevolgen van straling zijn echter moeilijker in te schatten.
Behalve de straling van de explosie hebben de weersomstandigheden invloed op de reikwijdte van de fall-out.
In de volgende galerij beschrijven we meer in detail de verwoesting die een atoombom en een waterstofbom aanrichten.
ATOOMBOM VS. WATERSTOFBOM
Shutterstock & Lotte FredslundVerwoestingen
Een atoombom van 15 kiloton (Hiroshimaklasse) zal alles binnen een straal van 230 meter met de grond gelijk maken, terwijl dat 6000 meter is voor een waterstofbom van 50.000 kiloton zoals de Tsar Bomba.
Straling
De dodelijke straal van de atoombom is 1,34 kilometer. Daarbinnen krijgen alle mensen 500 rem aan straling te verduren, waaraan ze waarschijnlijk binnen een maand sterven. Voor de waterstofbom is die straal 5 kilometer.
Verspreiding
Het precieze aantal waterstofbommen is onbekend, maar ze maken waarschijnlijk een groot deel uit van de circa 3000 strategische langeafstandskoppen die de wereld rijk is. Het aantal actieve atoombommen ligt rond de 6500.
Atombombens historie
Nog voor wetenschappers in 1938 kernsplijting ontdekten, fantaseerden filosofen en schrijvers over een superbom die krachtiger was dan wat voor wapen dan ook.
Toen de werkelijkheid hun sombere voorspellingen inhaalde met de komst van de atoombom, werd die met evenveel angst als fascinatie onthaald.
Atoombom luidde zowel oorlog als vrede in
Toen eind jaren 1930 een groep natuurkundigen er voor het eerst in slaagde een atoom te splijten, was de wereld politiek instabiel.
Er gingen al geruchten dat Duitsland aan een atoombom werkte, en plotseling was de wedloop begonnen.
‘Toen de VS het Manhattanproject lanceerden, waren ze in een wedloop met nazi-Duitsland. Het ging erom een wapen te vinden dat mogelijk de Tweede Wereldoorlog kon beslissen,’ zegt Casper Sylvest, universitair hoofddocent geschiedenis van de universiteit van Zuid-Denemarken en kenner van de Koude Oorlog.
VIDEO: Kijk hoe een atoombom afgaat
Dit is een kernproef die de VS in de jaren 1950 op de Marshalleilanden uitvoerden.
Het Manhattanproject was in 1941 een onderzoeksprogramma dat door generaal Leslie Groves en de natuurkundige Robert Oppenheimer gelanceerd werd om de atoombom te ontwikkelen.
Terwijl de oorlog van 1939 tot 1945 in Europa woedde, werkten wetenschappers in het geheim aan de atoombom.
Voor de bevolking van de geallieerde landen wekte het idee van de atoombom niet alleen afschuw op, maar ook de hoop dat die een eind aan de oorlog zou maken.
VS lieten als eerste een atoombom vallen
Duitsland bleek niet zo ver te zijn met de ontwikkeling van een atoombom als werd gevreesd, en de VS werden uiteindelijk het eerste land dat een atoombom gooide.
Op 16 juli 1945 was ’s werelds eerste atoombom, de testbom The Gadget, klaar om afgevuurd te worden. Het gebeurde in de woestijn van New Mexico in de VS, waar zowel natuurkundigen als militairen bijeengekomen waren om toe te kijken hoe voor het eerst in de geschiedenis kernenergie werd ontketend.
In augustus van dat jaar wierpen de VS de twee atoombommen op Hiroshima en Nagasaki, waarmee een nieuw tijdperk werd ingeluid: het atoomtijdperk.
‘Toen het nieuws van het gebruik van de atoombom op Hiroshima en Nagasaki bekend werd, werd het ontvangen met een mengeling van angst over wat ervan zou komen en hoop op het vreedzame gebruik van de nucleaire technologie. De atoombommen werden gebruikt om een wereldwijde, totale oorlog te beëindigen, dus de geallieerde landen waren enigszins opgelucht dat de bom er was,’ zegt Casper Sylvest.
De bom die nooit gebruikt mocht worden
De directe opluchting van de atoombom veranderde echter snel van karakter.
Enkele jaren na de Tweede Wereldoorlog begon de Koude Oorlog met de wapenwedloop tussen de VS en de Sovjet-Unie.
Volgens Sylvest onderscheidde deze oorlog zich van de vorige door de komst van kernwapens: ‘Het was een oorlog die je je alleen kon indenken en veel mensen vonden dat het geen zin had hem uit te vechten omdat alle partijen dan zouden worden weggevaagd. Wapens kregen dan ook een heel andere functie – voor veel mensen waren ze er niet om gebruikt te worden, maar om de vrede te bewaren.’
Met de constante dreiging ontstond hoe dan ook een geheel nieuwe angst voor de atoombom, die grotendeels gebaseerd was op de onzekerheid of er al dan niet een kernoorlog zou uitbreken.
In 1953 hield de Amerikaanse president Dwight D. Eisenhower de toespraak ‘Atoms for Peace’, die later als propaganda voor de Koude Oorlog werd beschouwd.
Welke landen hebben nu atoombommen?
Een kernoorlog kwam er nooit, en met de val van de Berlijnse Muur in 1989 en de ontbinding van de Sovjet-Unie in 1991 nam de vrees voor een kernoorlog af.
Toch hebben negen landen op aarde nog steeds kernwapens en er is geen teken van ontwapening, ook al ondertekenden vijf van de negen in 1968 een non-proliferatieverdrag.
Kaart van de negen landen die vandaag de dag kernwapens hebben.
‘Het Non-proliferatieverdrag bepaalt dat de vijf kernwapenstaten die getekend hebben geen kernwapens mogen verspreiden en moeten ontwapenen, terwijl niet-kernwapenstaten wel kernenergie mogen gebruiken maar beloven geen kernwapens te ontwikkelen – maar veel van die staten vinden dat de overeenkomst geschonden wordt,’ legt Casper Sylvest uit.
Alle soevereine staten van de wereld hebben de overeenkomst ondertekend, met uitzondering van:
- India
- Israël
- Pakistan
- Noord-Korea
- Zuid-Soedan
Op Zuid-Soedan na hebben deze allemaal kernwapens.
De negen landen die vandaag de dag kernwapens hebben zijn:
- VS
- Frankrijk
- Verenigd Koninkrijk
- India
- Noord-Korea
- Pakistan
- China
- Israël
- Rusland
VIDEO: Bekijk alle kernproeven die tussen 1945 en 2009 zijn uitgevoerd.
De VS en de Sovjet-Unie/Rusland zijn verantwoordelijk voor veruit de meeste kernproeven op aarde.
Atoomtijdperk is niet voorbij
Sinds wetenschappers in 1938 de atoomsplitsing ontdekten, heeft de atoombom een enorme invloed op de maatschappij, de politiek en de wetenschap.
Toen de VS in 1945 de eerste atoombom lieten vallen, begon het atoomtijdperk, en volgens Casper Sylvest is het nog lang niet voorbij.
‘Het risico van een kernoorlog is vrij klein, maar het is er de laatste tijd niet minder op geworden. En zelfs als de kans klein is, zouden de gevolgen nog steeds zeer ernstig zijn,’ zegt hij.