Hur fungerar en atombomb?

Utgörs av atomer

Kärnvapens oerhörda verkan bygger på frigörelse av den energi som håller samman atomkärnor. Styrkan hos en kärnladdning anges som antal ton trotyl, TNT, som ger motsvarande sprängverkan med konventionella bomber, till exempel spräng- eller brandbomber.

Atomer, som utgör grundstenen i kärnvapen, är väldigt små. De facto, de är så små att det är svårt att föreställa sig. Vid en kärnvapenexplosion klyvs ett väldigt stort antal atomer i en kedjereaktion och ju fler atomer som klyvs desto kraftigare blir sprängverkan.

Två typer under ett och samma paraply

Det finns två huvudtyper av kärnvapen. Den första benämns som atombomben. I atombomben sker frigörelsen av energi genom klyvning, så kallad fission, av tunga atomkärnor, som till exempel uran och plutonium.

Den andra bomben benämns som vätebomben. I vätebomben sker frigörelsen av energi genom en sammanslagning, så kallad fusion, av lätta atomkärnor, som till exempel isotoper av väte.

Hur fungerar en atombomb?

Atombomben har en enklare uppbyggnad än vätebomben och bygger på principen fission. I atombomben frigörs energi genom denna fission vilket 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 som i sin tur klyver ytterligare atomkärnor, som frigör nya neutroner och så vidare, i en enorm kedjereaktion. Det gäller alltså att få reaktionen att ske snabbt så att det blir en explosion.

En enklare förklaring är att tunga atomkärnor av uran eller plutonium klyvs när de träffas av neutroner. Men för att detta ska fungera krävs en viss storlek på laddningen, annars slipper för många neutroner ut och kedjereaktionen avstannar.

Bomberna som fälldes över Hiroshima och Nagasaki i Japan 1945 till exempel, var av typen atombomber. Hiroshimabomben, ”Little Boy”, var byggd på uran och hade en sprängkraft motsvarande cirka 15 tusen ton TNT. Bomben över Nagasaki, ”Fat Man”, var byggd på plutonium med en sprängkraft motsvarande cirka 23 tusen ton TNT.

Hur fungerar en vätebomb?

Det som i dagligt tal kallas för vätebomb är i själva verket tre atombomber som är sammanbyggda för att ge, i princip, en obegränsad sprängstyrka. Det är den stora skillnaden mellan atombomben och vätebomben - vätebomben saknar allt vad kritisk massa heter.
Det innebär att man kan i princip göra hur kraftiga bomber som helst.

En atombomb 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 så skapade supermakterna under 50-talet en konstruktion där sprängverkan inte begränsas på samma sätt. I denna typ av bomb utlöses först en plutoniumbomb. Detta ger en temperatur på miljontals grader och sätter därmed igång en fusionsbomb där väteatomer smälter samman till heliumatomer, samtidigt som delar av energirika neutroner avges.
Fusion kan dock endast ske 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. Av de kärnvapen som existerar idag är de allra flesta av typen vätebomber. Tsar bomba är den största vätebomben som någonsin provsprängts. Denna provsprängning skedde 1961 av Sovjetunionen i Novaja Zemlja och bomben hade en sprängstyrka på 50 megaton (Mt), vilket motsvarande cirka 4 600 Hiroshimabomber.

Vad händer när det smäller?

När ett kärnvapen exploderar bildas värmestrålning, tryckvåg, initialstrålning och radioaktivt nedfall. Allt detta är dödligt för människan om man befinner sig för nära explosionen.

De största omedelbara skadorna från en atombomb och en vätebomb kommer i form av en tryckvåg och värmestrålning. Och egentligen är det inte en så stor skillnad från hur andra bomber fungerar. Den stora skillnaden dock är effektens omfattning.

Utöver effektens omfattning åstadkommer dessa sortens vapen stora skador genom radioaktiv strålning. När bomben detoneras bildas under cirka 10 sekunder ett eldklot med 1 kilometer i diameter. Temperaturen i klotet blir ca 14 miljoner grader, vilket, om man vill ha en jämförelse, är lika varmt som solens mitt.

Dagar efter explosionen ägt rum kommer ett radioaktivt stoftmoln med dödliga strålningsmängder regna över åtminstone 1000 km2 från detonationen beroende på vindarna. Dessutom kommer ett radioaktivt stoff att sprida sig över jorden flera år efter.

Tryckvåg och värmestrålning

Tryckvågen och värmestrålningen är de faktorer som omedelbart orsakar flest skador och dödsfall vid en explosion.

Chanslös vid detonation

När en atombomb exploderar syns ett intensivt ljussken, som från en blixt och allt inom en viss radie blir bländat och bränt. Det finns ingen chans att hinna ta skydd för denna värmestrålning om man inte har blivit förvarnad.

Allt som finns på platsen där bomben exploderar smulas sönder och förbränns. Kvar blir rök, gaser och små partiklar som stiger upp i luften och ett svampliknande moln bildas. Strax därefter når tryckvågen fram.

Tryckvågen är så våldsam att den slår sönder hus och krossar människor på många kilometers avstånd. Den enorma tryckvågen kan uppnå en hastighet på flera hundra kilometer per timme. Människor som befinner sig nära explosionsplatsen kan dödas enbart av tryckvågen. På längre avstånd orsakar trycket skador inuti kroppen så som lungskador, sprängda trumhinnor och inre blödningar. Byggnader rasar samman och begraver människor. Människor kommer att kastas mot föremål. Material som glassplitter, tegel, betong och trävirke kommer att flyga runt och orsaka omfattande skador på människor.

Omfattande förödelse

Allt förångas inom ett visst avstånd från explosionsplatsen, på grund av den höga temperatur som värmestrålningen innebär. Människor “dunstar bort” och utplånas. Värmen rör sig otroligt snabbt och det går därför inte att ta skydd mot värmestrålningen – om ingen förvarning getts.
Värmevågen sätter eld på städer och skogar och resulterar i enorma eldhav.​

Många människor kommer att skadas och dö direkt i dessa bränder. Inom de brandhärjade områden kommer även människor som vistas i underjordiska skyddsrum att dö av värmen, syrebrist eller av att de inandas giftiga gaser, koloxid eller koldioxid, från brandröken.

Värmestrålningen orsakar också skador på ögon och många människor kommer att bländas av kärnvapenexplosionen.Ofta återvänder synen inom några minuter, men det starka ljusskenet kan också leda till bestående skador på ögonen, till exempel brännskador på näthinnan. Värmestrålningen leder också till direkta brännskador på bar hud.

Radioaktivitet

Vid en atombombsexplosion frisätts också stora mängder radioaktiv strålning. En stor dos strålning kan döda en människa direkt.

Exponering för en något mindre mängd orsakar akut strålsjuka, en mycket allvarlig sjukdom som leder till långsam död, oftast efter dagar eller till och med år av lidande. Strålningen kan också orsaka genetiska skador som till exempel leder till att barn föds med missbildningar.

Första strålningen

Initialstrålning är den strålning som kommer först vid en detonation. Den består av gamma- och neutronstrålning som sänds ut i explosionsögonblicket och varar i högst en minut. Strålningen orsakar omedelbara skador på människor, djur, miljö och elektronik.
Initialstrålningen minskar snabbt i intensitet ju längre bort från själva explosionsplatsen man befinner sig.

Nära explosionsplatsen är neutronstrålningen kraftigare än gammastrålningen, medan förhållandet jämnas ut längre bort. När det gäller större kärnvapen, med en sprängkraft på över 50 kiloton, räknar man med att tryck- och värmevågen är så allvarliga att initialstrålningens effekt på människorna i praktiken blir obetydlig när det gäller skadorna.

Strålningen förorenar även stora landområden, vilket omöjliggör jordbruk under år eller till och med decennier som följer. Förgiftningen av människor och deras miljö genom strålning gör återhämtningen efter en explosion lång och plågsam.

Konsekvenser efter en explosion

Långt efter en kärnvapenexplosion kommer radioaktivitet att spridas både i området runt explosionen och, beroende på väder och vind, även långt bort från explosionsplatsen. Det kallas för radioaktivt nedfall.​

Människor kan påverkas av nedfallet direkt genom att träffas av stoftet som regnar ner. Men de kan också få i sig radioaktiva partiklar genom livsmedel, via växter och djur som har tagit upp radioaktiva ämnen.

Unik förstörelsekraft

Atombomben är unik i sin destruktiva kraft och är i alla bemärkelser ett massförstörelsevapen. Den frisätter enorma mängder energi, både i form av tryckvåg, värmevåg och strålning.​

Dessa aspekter av atombomben inför en helt ny dimension av skräck och det är viktigt att komma ihåg att, oavsett vad som sades när den uppfanns, att det inte handlar om mänsklig säkerhet, snarare mänsklig, och världslig, osäkerhet.