Kärnvapen
När man började förstå hur materien fungerade och efter att man lyckats klyva atomen insåg man värdet av energierna man kunde släppa loss. Resten är historia.
Radio Unga Forskare Stockholm - Vetenskap - Sveriges första podcast!
Du lyssnar på: Kärnvapen
Notering: vi håller på att bygga upp funktionen. Så allt är ännu inte klart. Bättre navigation och transkription är på väg.
Vi lade ut våra första episoder 1997, innan det ens fanns något som hette podcast. Sedan dess har vi lagt ut över 400 föredrag och diskussioner. 2004 sände vi vår sista avsnitt över 88,9 MHz i Stockholm. Sedan dess har podden legat i träda. Men nu är den tillbaka som arkiv.
Transkription53 repliker · 6:26
Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.
Klicka på en replik för att höra den.
Kärnvapen. I augusti 1945 fälldes den första atombomben över Hiroshima. Någon vecka senare fälldes en annan atombomb över Nagasaki. Båda var så kallade fissionsladdningar, eller fissionsbomber, men de var byggda på radikalt olika sätt.
Ja, redan på tidigt på 1900-talet hade man börjat insa att det fanns enormt mycket energi-atomreaktioner och man hade börjat spekulera lite löst om att det kunde användas till något form av vapen.
Men det var ju under andra världskriget det verkligen tog full fart.
Man börjar ju egentligen med Einsteins berömda ekvation att energi är lika med massan gånger ljusets hastighet i kvadrat.
Så om du då kan transformera materia till energi så bör det bli väldigt mycket energi i utbyte.
Men egentligen var det mer förklaringen till de energimöjder man såg vid de enkla kärnexperiment man gjorde under 30-talet.
När man insåg att atomkärnor kunde klyvas av att de kolliderade med neutroner och sån klyvning kunde frigöra neutroner började det framstå som att man kunde sätta igång en kedjereaktion.
Ja, men det första du behöver för att bygga ett kärnvapen är ju uran.
Eller rättare sagt, du tar helt enkelt uran 2-3-5-1 av de vanligare isotoperna.
Och detta behöver sedan anrika så att det blir en hög grad av just denna isotopen i ditt material.
Där så kan du enbart göra separationen på mekanisk väg.
Kemiskt så är de för identiska, de olika isotoperna.
En isotop är ju en variant av grunden som har olika antal neutroner i kärnan.
Och det avgör väldigt mycket hur stabila eller instabila de är.
Och för att göra någonting som kan få igång en kraftig kedjereaktion vill man naturligtvis ha något som är väldigt instabilt och framförallt reagerar mycket på neutroner.
Uran är ju ett väldigt tungt grundämne och reagerar ju väldigt mycket på en.
Till exempel om en neuron kommer till så sönderfaller det ju nästan omedelbart.
Men det måste vara rätt isotop.
Och där handlar det om uran 235.
Problemen slutar ju inte där.
Man måste till exempel se till att man kan ju inte bara lägga ihop det från början och få igång en kärnreaktion.
För då exploderar bomben innan den har kunnat skjutas iväg.
Ja, men om man tar de typer som byggdes, de två tidigaste typerna av fusionsladdning som vi även har idag som tändladdning på de så kallade fusions- eller vätebomberna.
Först så har vi då kanonkonstruktionen som använder sig i råsumabomben.
Där har du helt enkelt en kula som skjuts ner in i en kärnladdning av uran 235 och frigör en kedjereaktion.
Problemet med det här är naturligtvis att även om det är en snabb projektil av uran som slår in och får igång kärnreaktionen så hinner explosionen naturligtvis förstöra det mesta av laddningen och sprida ut den innan den har hunnit explodera.
Så det blir en ganska dålig effekt av det.
Det försöker ju implosionskonstruktionen som användes i den bomb som fälldes över Nagasaki komma till rätta med.
Där har du en kärna av beryllium polonium som är omgärnad av ett plutoniumskikt.
Däremellan ligger isolering och ett yttre lager av sprängmedel som är yttre isolerat.
Sprängmedlet sprängs vilket tvingar in plutoniumet i beryllium poloniumkärnan.
Och komprimerar detta 30-faldigt.
Därigenom når man kritisk massa.
Den kritiska massan inträffar just genom att det finns väldigt mycket atomkärnor som lätt kan sönderfalla inom ett litet område.
De neutroner som normalt finns igång leder till sönderfall men mer neutroner som träffar andra i omgivningen.
Så länge man kan sprida ut plutoniumet eller uranet tillräckligt långt ifrån varandra så kommer inte bomben explodera.
Problemet här är naturligtvis att explosion är det minsta ojämnt så det enda som händer är att man sprutar ut en massa plutonium och polonium åt något håll.
Och får möjligtvis en smutsig bomb men ingen kärnexplosion.
Å andra sidan så har vi så kallade funktionsbomber eller vätebomber.
Dessa funkar ju genom att istället för att klyva en urankärna så slår man ihop väte och där frigörs väldigt mycket energi.
Men det blir ju rätt problematiskt för att de två väteisotoper som är bäst för fusion, tritium och deuterium, har många nackdelar.
Tritium sönderfaller på några dagar vilket gör att man skulle behöva fylla på bomben hela tiden vilket inte är så praktiskt.
Deuteriumet är också lite komplicerat eftersom du måste ha det i gasform.
Men man löste det här problemet genom att kombinera det med litium till ett litium-heliumämne.
Det är ju nämligen så att när litium blir träffad av tillräckligt med strål så sönderfaller det till DUT som sedan kan tryckas ihop.
Litium kan även sönderfalla och skapa tritium.
Så där löser man egentligen två problem med den gemensam lösning.
Så här är approachen att man använder en atombomber som en tändladdning för att få en enorm energimängd som sedan kan skapa en fusionsreaktion.
Om man tittar på till exempel Teller-Ulam-designen som detonerades ungefär 1952 för första gången så har du först en inflationsladdning som värmer en underliggande laddning som är en plutoniumstav kringgärdad av en fusionsladdning.
Och när plutoniumstaden i fusionsladdning exploderar så får den litium-heliumet sönderfalla fusionssättet igång och man får en enorm explosion.
Precis.
Och det kanske viktigaste fenomenet kring tändladdningen är den värme den genererar som möjliggör fusionsreaktionen.
Detta möjliggörs genom den massiva mängd röntgenstrålning som Stanislav Leulam upptäckte att kärnvapen utsöndrade.
För att ladda ner föredragen till din dator istället för att bara lyssna på dem, högerklickar du på länken “Ladda ner föredraget” och väljer “Spara som” eller motsvarande för din webbläsare.