Thermonucleaire bom, ook wel waterstofbom of H-bom genoemd, waarvan de enorme explosieve kracht het gevolg is van een ongecontroleerde, zichzelf in stand houdende kettingreactie waarbij isotopen van waterstof onder extreem hoge temperaturen combineren tot helium in een proces dat bekend staat als kernfusie. De hoge temperaturen die nodig zijn voor de reactie worden veroorzaakt door de ontploffing van een atoombom.
atoomwapen: thermonucleaire wapens
In juni 1948 werd Igor Y. Tamm aangesteld als hoofd van een speciale onderzoeksgroep van het PN Lebedev Physics Institute (FIAN) om de
Een thermonucleaire bom verschilt fundamenteel van een atoombom doordat hij de energie gebruikt die vrijkomt wanneer twee lichte atoomkernen combineren of fuseren om een zwaardere kern te vormen. Een atoombom daarentegen gebruikt de energie die vrijkomt wanneer een zware atoomkern zich splitst of splijt in twee lichtere kernen. Atoomkernen dragen onder normale omstandigheden positieve elektrische ladingen die andere kernen sterk afstoten en voorkomen dat ze dicht bij elkaar komen. Alleen bij temperaturen van miljoenen graden kunnen de positief geladen kernen voldoende kinetische energie of snelheid krijgen om hun wederzijdse elektrische afstoting te overwinnen en dicht genoeg bij elkaar te naderen om te combineren onder de aantrekkingskracht van de korteafstandskern. De zeer lichte kernen van waterstofatomen zijn ideale kandidaten voor dit fusieproces omdat ze zwak positieve ladingen dragen en dus minder weerstand hebben om te overwinnen.
De waterstofkernen die samenkomen om zwaardere heliumkernen te vormen, moeten een klein deel van hun massa (ongeveer 0,63 procent) verliezen om in een enkel groter atoom te “passen”. Ze verliezen deze massa door ze volledig om te zetten in energie, volgens de beroemde formule van Albert Einstein: E = mc 2. Volgens deze formule is de hoeveelheid gecreëerde energie gelijk aan de hoeveelheid massa die wordt omgezet vermenigvuldigd met de snelheid van het kwadraat van het licht. De aldus opgewekte energie vormt de explosieve kracht van een waterstofbom.
Deuterium en tritium, dat zijn isotopen van waterstof, bieden ideale interactie-kernen voor het fusieproces. Twee atomen van deuterium, elk met één proton en één neutron, of tritium, met één proton en twee neutronen, combineren tijdens het fusieproces tot een zwaardere heliumkern, die twee protonen en één of twee neutronen heeft. In de huidige thermonucleaire bommen wordt lithium-6 deuteride gebruikt als fusiebrandstof; het wordt al vroeg in het fusieproces omgezet in tritium.
Bij een thermonucleaire bom begint het explosieve proces met de ontploffing van wat de primaire fase wordt genoemd. Deze bestaat uit een relatief kleine hoeveelheid conventionele explosieven, waarvan de ontploffing voldoende splijtbaar uranium samenbrengt om een kettingreactie van splijting te veroorzaken, die op zijn beurt weer een explosie en een temperatuur van enkele miljoenen graden veroorzaakt. De kracht en hitte van deze explosie worden teruggekaatst door een omringende container met uranium en worden naar het secundaire stadium geleid, dat het lithium-6 deuteride bevat. De enorme hitte veroorzaakt fusie en de resulterende explosie van de secundaire trap blaast de uraniumcontainer uit elkaar. De neutronen die vrijkomen door de fusiereactie zorgen ervoor dat de uraniumcontainer splijt, die vaak het grootste deel van de energie die vrijkomt bij de explosie veroorzaakt en die ook neerslag (de afzetting van radioactieve materialen uit de atmosfeer) veroorzaakt. (Een neutronenbom is een thermonucleair apparaat waarin de uraniumcontainer afwezig is, waardoor er veel minder ontploffing maar een dodelijke "versterkte straling" van neutronen wordt geproduceerd.) De hele reeks explosies in een thermonucleaire bom duurt een fractie van een seconde.
Een thermonucleaire explosie veroorzaakt ontploffing, licht, hitte en verschillende hoeveelheden neerslag. De schokkracht van de ontploffing zelf neemt de vorm aan van een schokgolf die met supersonische snelheden vanaf het punt van de explosie uitstraalt en elk gebouw binnen een straal van enkele kilometers volledig kan vernietigen. Het intense witte licht van de explosie kan permanente blindheid veroorzaken bij mensen die ernaar staren vanaf een afstand van tientallen kilometers. Het intense licht en de hitte van de explosie zetten hout en andere brandbare materialen in brand op een afstand van vele kilometers, waardoor enorme branden ontstaan die kunnen samenvloeien tot een vuurstorm. De radioactieve neerslag vervuilt lucht, water en grond en kan jaren na de explosie voortduren; de distributie is vrijwel wereldwijd.
Thermonucleaire bommen kunnen honderden of zelfs duizenden keren krachtiger zijn dan atoombommen. De explosieve opbrengst van atoombommen wordt gemeten in kiloton, waarvan elke eenheid gelijk is aan de explosieve kracht van 1.000 ton TNT. Het explosieve vermogen van waterstofbommen wordt daarentegen vaak uitgedrukt in megaton, waarvan elke eenheid gelijk is aan de explosieve kracht van 1.000.000 ton TNT. Waterstofbommen van meer dan 50 megaton zijn tot ontploffing gebracht, maar de explosieve kracht van de wapens op strategische raketten varieert gewoonlijk van 100 kiloton tot 1,5 megaton. Thermonucleaire bommen kunnen klein genoeg worden gemaakt (enkele meters lang) om in de kernkoppen van intercontinentale ballistische raketten te passen; Deze raketten kunnen in ongeveer 20 of 25 minuten bijna halverwege de wereld reizen en hebben geautomatiseerde geleidingssystemen die zo nauwkeurig zijn dat ze binnen een paar honderd meter van een aangewezen doel kunnen landen.
Edward Teller, Stanislaw M. Ulam en andere Amerikaanse wetenschappers ontwikkelden de eerste waterstofbom, die op 1 november 1952 op het atol Enewetak werd getest. De USSR testte op 12 augustus 1953 voor het eerst een waterstofbom, gevolgd door het Verenigd Koninkrijk in mei 1957, China (1967) en Frankrijk (1968). In 1998 testte India een 'thermonucleair apparaat', waarvan werd aangenomen dat het een waterstofbom was. Eind jaren tachtig waren er zo'n 40.000 thermonucleaire apparaten opgeslagen in de arsenalen van 's werelds nucleair bewapende landen. Dit aantal is in de jaren negentig afgenomen. De enorme destructieve dreiging van deze wapens is sinds de jaren vijftig een van de grootste zorgen van de wereldbevolking en van haar staatslieden. Zie ook wapenbeheersing.
