Innholdsfortegnelse :

 

1. Hvorfor valgte jeg denne oppgaven?

 

2. Oppgavens omfang og problemstilling

 

3. Ordforklaringer

 

4. Kjernefysikk

 

4.1 Innledning

 

4.2 Atom

 

4.3 Stråling

 

4.3.1 Alfastråling

 

4.3.2 Betastråling

 

4.3.3 Gammastråling

 

4.4 Fisjon og Fusjon

 

4.4.1 Fisjon

 

4.4.2 Fusjon

 

5. Beskrivelse av atomsprengladninger

 

5.1 Fisjonbombe

 

5.2 Fusjonbombe

 

5.3 Nøytronbombe

 

6. Hvor lett er det å få tak i atomvåpen idag?

 

7. Svar på problemstilling

 

8. Konklusjon

 

9. Kilder

 

1. Hvorfor valgte jeg denne oppgaven?

 

Jeg valgte denne oppgaven om atomvåpen og kjernefysikk fordi det er et spennende tema og et mareritt som hjemsøker oss alle…

 

Dette er en påbygging av et tidligere prosjekt som jeg hadde i 8.klasse.

2. Oppgavens omfang og problemstilling.

 

Prosjektet mitt er egentlig for omspennende til å ta med alle sider av det, så jeg vil begrense meg litt. Jeg vil gi en innføring i atomvåpen teknologi og samtidig si litt generelt om kjernefysikk. Det siste er nødvendig for å forstå hvordan atomvåpen fungerer. Derimot vil jeg ikke ta for meg alle sidene av kjernefysikken, som f. eks. utdypet historie og reaktor energi.

 

Problemstillingen min var: Hvor lett er det å få tak i/lage et atomvåpen i dag? Hvordan fungerer et kjernevåpen?

3. Ordforklaringer

 

Da oppgaven til tider nødvendigvis må bli noe teknisk, så vil jeg for ordens skyld gi en liten forklaring av vokabularet:

 

Pu239: plutonium med en atomvekt av 239.

 

U235: Uran med en atomvekt av 235

 

Tritium: Hydrogen med to ekstra nøytroner

 

Gammastråler: kraftige stråler av fotoner(det samme som lys) som kommer inn under radioaktiv stråling.

 

Nanosekund: en milliardels sekund

 

En ”Shake”: 1/10 nanosekund

 

KT: KiloTonn (sprengkraft målt i TNT)

 

MT: MegaTonn (sprengkraft målt i TNT)

 

Kritisk masse: Minste mengde spaltbart materiale som under gitte betingelser kan holde en selvstendig kjedereaksjon i gang med konstant effekt

 

ICBM: InterContinentalBallisticMissile InterKontinentalBallistiskMissil

 

4. Kjernefysikk.

 

4.1 Innledning

 

Kjernefysikk hører til de nyeste delene av vår moderne naturvitenskap. Den store interessen for kjernefysikken henger nok sammen med at man har klart å utløse de enorme energiene som er bundne i atomkjernene. Dette er energimengder som er og fortsatt kan være til stor nytte for menneskeheten i mange hundre år framover. Men, den kan også ødelegge hele jorden vår : utrydde alle mennesker, dyr og planter på bare noen timer! Det er menneskene som bestemmer om kjernefysikken skal være en ressurs for menneskeheten eller en katastrofe for planeten vår !!

4.2 Atom

 

For å forstå kjernefysikken, må vi først forstå litt av atomets ”identitet”.

 

I tidligere tider trodde man at et atom aldri kunne forandre seg, og at det derfor var udelelig (atomos = udelelig). Vi vet idag at det både i naturen og ellers i universet stadig foregår kjernereaksjoner (eksempel : uran og sola).

 

Alle grunnstoff består av atomer. Et atom består av en positiv elektrisk kjerne, og omkring denne er det elektroner med negative elektriske ladninger. Siden atomet er nøytralt, sett under ett, så må det være like mye positiv ladning i kjernen som det er negativ ladning rundt kjernen.

 

Atomkjernen er bygget opp av to slags partikler : protoner og nøytroner. Med et fellesnavn, så kaller vi dem nukleoner (nucleos = nøttekjerne). For å holde disse partiklene på plass i forhold til hverandre, så virker det sterke elektriske krefter mellom protonene. Det skal derfor stor energi til for å forandre tilstanden i en atomkjerne.

4.3 Stråling

 

Fra radioaktive stoff kommer det stråling. Det finnes tre hovedtyper stråling : alfa-, beta- og gammastråling. Her er kort fortalt litt om hver av dem :

4.3.1 Alfastråling

 

Noen atomkjerner sender ut to nøytroner og to protoner, dette er det samme som en heliumkjerne. Vi kaller den en alfapartikkel. Kjernen som blir igjen, inneholder to protoner og to nøytroner mindre enn tidligere. Det blir altså dannet et nytt grunnstoffatom med lavere atomnummer. Alfastråling er med andre ord strømmer av heliumkjerner.

 

Metallet Uran er en alfastråler.

4.3.2 Betastråling

 

Andre atomkjerner sender ut et elektron som kalles betapartikkel. Det høres rart ut at det kan sendes ut et elektron fra atomkjernen, for det finnes jo ikke elektroner i atomkjernen! Forklaringen er at et nøytron i kjernen først blir omdannet til et proton pluss et elektron. Deretter sendes elektronet ut med stor fart. Kjernen som blir igjen, inneholder da ett proton mer enn tidligere og ett nøytron mindre. Det blir da dannet et grunnstoffatom med høyere atomnummer. Betastråling er således strømmer av elektroner, og brukes i blant annet røntgenstråling.

4.3.3 Gammastråling

 

Når en atomkjerne har sendt ut en alfapartikkel eller en betapartikkel, skjer det en omgruppering av nukleonene. Disse må finne seg nye plasser. I denne prosessen, sender kjernen ut ”energioversskuddet” i form av elektromagnetisk stråling som kalles gammastråling. Derfor sendes det vanligvis også ut gammastråling i forbindelse med alfastråling eller betastråling.

 

4.4 Fisjon og Fusjon

 

Det finnes to måter å få kjernefysisk kjedereaksjon på:

 

1. Fisjon

 

2. Fusjon

4.4.1 Fisjon

 

Ordet fisjon betyr å ”spalte seg”. Store kjerner deler seg i to halvstore kjerner når de blir treft av nøytroner. Dette har jeg illustrert og forklart nedenfor med Uran.

 

 

Det hele begynner med at et U235 atom blir truffet av et nøytron. Det blir nå dannet Uran med en atomvekt på 236. Denne atomvekten gjør uranet ustabilt, slik at det vil dele seg i to deler, som igjen vil sende ut nye nøytroner. Så lenge det er nok U235 tilgjengelig, vil kjedereaksjonen fortsette.

 

For å få en kjedereaksjon i fisjon er det først nødvendig å oppnå kritisk masse… Dette oppnår man ved å finne en akkuratt passe stor uranklump slik at reaksjonen fortsetter jevnt og pent av seg selv. Er klumpen derimot for liten, så vil vi miste for mange neutroner, og reaksjonen blir det man kaller underkritisk.

 

Når man først har oppnådd kritisk masse, sender man nøytroner inn i det spaltbare materiale. Når det første nøytronet treffer ”mål” vil det bli fisjon og nye nøytroner vil bli sendt ut. En kjedereaksjon er i gang! Resultatene av fisjon er at den spaltede urankjernen vil fly et kort stykke i et enormt tempo. Dette medfører en ekstrem varme (når et atomvåpen går av er solen bare ”blåbær”, kjernen av atomvåpenet holder en temperatur på minimum 50 millioner grader celsius…) Det er enorme mengder energi det er snakk om, mer enn noe en har sett tidligere i menneskeheten… Dette er fisjon.

4.4.2 Fusjon

 

Fusjon betyr egentlig sammensmelting. I denne prosessen ”pakker” man atomkjerner med liten masse sammen til kjerner med større masse. Kjernefysikkens fusjon er således en sammensmelting av lette atomkjerner, altså en spesiell form for kjernereaksjoner. De reaksjoner som er best egnet for praktisk energiutvikling bruker tungt hydrogen. Men fusjon er bare mulig i temperaturer på mange millioner grader, derfor blir det kalt en termonukleær reaksjon. Når en skal få til fusjon er en derfor nødt til å ”trekke av” med en fisjon-bombe. Slik som det er vist på eksempelet

 

	<bilde>

 

Litium-hydrid er et isotop av hydrogen, altså et hydrogen med større atomvekt, her er en illustrasjon av hydrogenets isotoper:

De ”tunge” hydrogen atomene

 

Har du noen gang lurt på hvordan solen og så mange andre stjerner kan lyse i milliarder av år?

 

Her er svaret: FUSJON! Sammensmelting av hydrogen og andre lette atomkjerner er universets grunnleggende energikilde! Fusjon hadde egentlig vært en ideel energikilde også på jorden, men siden fusjonprosessen krever en temperatur på mange millioner grader, er det i dag umulig… alle materialer vi kjenner til fordamper lenge før den første millionen celsius.

 

Men forskerne har en teori om at magnetfelt kan benyttes. Teorien går ut på at fusjonprosessen skal foregå inne i et magnetfelt, slik at det ikke kommer borti noe fast materiale. Et annet pluss med denne måten å produsere energi på er at den ikke forurenser i det hele tatt, ikke noe radioaktivt avfall, INGENTING, utenom strøm ! Det hadde vært fantastisk fint for menneskeheten, eller hva?

5. Beskrivelse av atomsprengladninger

Det finnes to typer atomsprengladninger

 

1. Fisjonbombe (populært kalt Atombombe)

 

2. Fusjonbombe (populært kalt Hydrogenbombe eller vannstoffbombe)

 

I tillegg har vi :

 

3. Nøytronbombe, som er en form for Fusjonbombe.

5.1 Fisjonbombe

 

Fisjonbombe er den enkleste bomben og den som ble lagd først. Teorien i det hele er at flere underkritiske masser (se forklaring under pkt. 4.4.1) av spaltbart materiale lagres hver for seg i atombomben.

 

I eksplosjonsøyeblikket samler de forskjellige massene seg og oppnår en overkritisk masse. Gjennom senere teknologi har man derimot utviklet en ny og forbedret metode. Denne metoden heter implosjonsbombe. En implosjon er det motsatte av en eksplosjon. I en eksplosjon er sprengkraften rettet utover, mens i en implosjon er sprengkraften rettet innover. Det spaltbare materialet er så vidt underkritisk, slik at bomben ikke går av uten press utenfra.

 

Det som skjer når bomben går av er at det spaltbare materiale blir presset sammen ved hjelp av tusenvis av atmosfærers trykk, slik at det spaltbare materiale blir bare 2/3 av det det var før. Det som skjer nå kan best forklares med et eksempel:

 

 

Vi kan sammenligne det med en sky appelsiner. Vi sier at en klump uran235 er appelsinskyen. Nøytronet er en appelsin. Normal, ukompressert uran ville tilsvare det samme som at det var 1 km mellom hver appelsin i skyen. Når man da prøver å kaste denne appelsinen (nøytronet) inn i skyen er det ikke særlig stor sjanse for at man vil treffe en av appelsinene i skyen. Men hvis et ytre trykk samler appelsinene slik at mellomrommet mellom dem blir noen cm, er man garantert å treffe en appelsin. Man klarer seg faktisk med en meter eller to, man treffer allikevel.

 

Fisjonbomben kan ikke lages ubegrenset stor, dvs. at man ikke kan holde en overkritisk masse spaltbart materiale samlet lenge nok til å få kjedereaksjonen større. Den er også sterkt radioaktiv, grunnet nøytronene som slippes ut i eksplosjonen og selve det spaltbare materialet. Fisjonbomben var det første skrittet på atomvåpenets landevei.

 

5.2 Fusjonbombe (H-bomben)

 

Fusjonbomben, populært kalt H-bomben, er basert på såkalte termonukleære kjernereaksjoner. Felles for disse reaksjoene er at de bare kan ”tennes” eller settes i gang ved temperaturer på flere millioner grader. Ved slike temperaturer har de minste atomkjernene, hydrogenkjernene, nok bevegelsesenergi til å trenge inn i hverandre. Da dannes nye kjerner samtidig som energi frigjøres. Betegnelsen H for hydrogen har gitt bomben dens navn. Reaksjonene gir også hurtige nøytroner som kan brukes til å gi fisjon i U238. På denne bakgrunn kan vi tenke oss hvordan en hydrogenbombe ser ut. Den består av en vanlig fisjonsbombe omgitt av de former for hydrogen som gir de mest effektive termonukleære reaksjoner. Utenpå dette bør det være et skall av naturlig uranmetall for å øke temperatur og nøytrontall. Når fisjonsbomben detoneres, skapes det i brøkdelen av et sekund temperaturer på flere millioner grader. Dette er tilstrekkelig til å sette i gang fusjonreaksjonen i hydrogenet, noe som gir videre sterk energiutvikling. Enda mer energi får man når nøytronene fra fusjonen gir fisjon i den omkringliggende reflektor av uran. Det er en meget viktig forskjell mellom fisjonsbomben og fusjonsbomben: den sistnevnte har ingen kritisk masse. Fusjonreaksjonen ”tennes” ikke ved at den får stor masse, den settes i gang bare når man har tilstrekkelig høy temperatur, akkurat som vanlige forbrenningsprosesser. Dette betyr at man så å si kan ”ha klar til reaksjon” meget store mengder av reaksjonsmaterialet hydrogen.

 

H-bomben har som vi ser ingen begrensing i mengden reaksjonsmateriale og kan derfor lages vesentlig større en fisjonsbomben.

 

En annen og på mange måter like viktig forskjell er at H-bomben kan lages slik at den frigir relativt små mengder radioaktivt materiale. Fisjonstennladningens radioaktivitet slipper vi aldri i fra. Men vi kan skaffe mesteparten av energien fra selve fusjonsreaksjonen, og denne spyr ikke ut radioaktive fisjonsprodukter. Heldigvis finnes det også en fusjonsreaksjon vi kan bruke som ikke frigir nøytroner. Og det er nøytronene som skaper all radioaktiviteten fra bombene, utenom det som kommer fra selve fisjonen da. Derfor kan man få en ”lite” radioaktiv fusjonsbombe med større sprengvirkning enn fisjonsbombene. Bomber basert på fusjonsreaksjoner kalles også for ”termonukleære våpen”.

5.3 Nøytronbombe

 

En nøytronbombe er et termonukleært våpen, slik som H-bomben. Det er egentlig bare en annen konstruksjon av H-bomben. Det er likevel mange forskjeller.

 

Den første og viktigste er radioaktiviteten.

 

H-bomben går ut på at det skal bli størst mulig sprengkraft og minst mulig radioaktivitet. I nøytronbomben er det motsatt, en liten kjernefysisk ladning (1-5 kt) som slipper ut en stor nøytronstrøm. Denne nøytronstrømmen vil ta livet av mennesker i en ganske stor radius, men vil ikke volde så stor materiell ødeleggelse (relativt sett). Poenget med denne bomben er at den skal være et anti-panser våpen. Den funker på den måten at nøytronstrømmen går igjennom panseret på kjøretøyet og dreper mannskapet dens, mens selve panserkjøretøyet er relativt uskadd. Grunnen til at en ikke kan bruke vanlige atomvåpen til dette er at de ikke er effektive nok, varmen og trykkbølgen til et atomvåpen vil bare være effektivt mot panserkjøretøy i et lite område. Et annet bruksområde for nøytronbomben er anti-ICBM bruk.

 

Det var amerikanerne som satt den opp til dette bruket. Poenget var å skade sovjetiske ICBM’er over Atlanterhavet slik at de ikke fungerte ved hjelp av nøytronstrømmen.

 

Nøytronbomben har lenge hatt et rykte som sa at den drepte alle i et område uten å lage en ripe i husene. Dette er ikke helt sant, en atomeksplosjon vil det uansett bli, men det vil ikke skade bebyggelser like mye som andre atomstridshoder… En annen og ny metode å bruke nøytronbomber på går ut på dette prinsippet. Det er funnet opp en teknikk som er det mest skremmende perspektivet (synes jeg) ved atomvåpen : nøytrombomber kan nå lages like stor som en baseball. Eksplosjonen vil være forholdsvis liten (300-400 t) men radioaktiviteten vil være stor nok til å utslette halvparten av innbyggertallet i en by som Oslo. Tenk hvor lett det ville bli for en terroristorganisasjon å smugle den inn på f.eks. en fullstappet fotballstadion ! Han kunne armere den, stappe den i lommen, sette seg på stadion, ”miste” den under setet, komme seg vekk og fjerndetonere den. Jeg grøsser ved tanken ! De største fotballstadionene tar 50-100.000 tilskuere…

 

Her en liste over land som har nøytronbomber:

 

USA, Russland, England, Kina, Frankrike og trolig Israel, selv om det sistnevnte landet ikke innrømmer det.

6. Hvor lett er det å få tak i atomvåpen i dag?

 

Egentlig skulle man tro at sikkerheten i dag var ganske stor omkring atomvåpen og de ulike bestand-delene som brukes i atomvåpen produksjonen. I mange land er dette tilfellet, men dessverre finner vi eneklte smutthull.

 

F.eks. frakter amerikarnerne uran, plutonium og andre spaltbare materialer som de trenger til atomreaktorene deres via ubevoktede lastebiler.

 

Hvor lett hadde det ikke vært å kapre en av disse bilene?

 

Så har vi russerne. Det russiske militæret får ikke akkurat gode lønninger. Det innebærer at russerne selger ALT på det svarte markedet. Tankser, krigsskip, uniformer, håndvåpen og sist men ikke minst, atomstridshoder. Har man den rette summen penger (fra 1 million til 20 millioner dollar) kan en få tak i atomvåpen.

 

Jeg var inne på CIA’s hjemmeside og fant ut at det var ikke få atomvåpen og spaltbart materiale som var ”forsvunnet”, og ennå er det mange mørketall. Noen har de fått/funnet igjen, men det finnes fortsatt mange igjen ute på det illegale markedet i verden. Kanskje det bare er et spørsmål om tid før vi får vår første terror atomangrep?

7. Svar på problemstilling

 

Ut i fra det jeg har funnet ut i dette prosjektet, trenger man bare gode forbindelser, 1 million dollar og litt hjernekapasitet for å skape verdens største terror ulykke. Videre har jeg funnet ut at man bare trenger å bestikke en atomfysiker, noen teknikere og et par ingeniører for å lage et ferdig atomvåpen. Man kan få atomvåpen sterke nok til å utslette en middels by med seg i jakkelomma, og dermed er atomvåpen allerede på ”ville veier”. De gode nyhetene er at forholdene blir stadig bedre (nedrustning og bedre kontroll).

 

8. Konklusjon

 

 

Hvorvidt kjernefysikken skal være et gode eller en katastrofe for planeten vår, er opp til oss mennesker å bestemme. Når olje- og gassreservene våre tar slutt, så kan kjernefysikken ved hjelp av sitt store energipotensiale forsyne oss med energi i mange hundre år framover.

 

Også innenfor medisinen er kjernefysikken et viktig element. Ved kreftsykdom er stråling nærmest blitt et alfa-omega i behandling av pasienten.

 

Skulle menneskene derimot velge den destruktive siden, så kan kjernefysiske våpen ødelegge for menneskeheten i lang tid framover og i værste fall utrydde hele menneskeheten. Jeg tror ikke at ansvarlige land som for eksempel USA, Russland og Frankrike vil gripe til dette middelet med mindre de blir presset opp i et hjørne. Derimot er jeg mer bekymret for hva som kan skje når ”syke menn” og terrororganisasjoner får kjernefysiske våpen i hendene.

 

I skrivende stund, så hører jeg på nyhetene at USA og Russland nylig har inngått en avtale om å ødelegge tilsammen 68 tonn plutonium (34 tonn i hvert land). Plutonium som ellers kunne blitt brukt til å lage tusenvis av kjernevåpen. De to presidentene Clinton og Putin ble videre enige om et varslingssysem som skal hindre atomulykker.

 

Med andre ord, det er fortsatt håp om at fornuften vil seire!

 

USA og Russland er i

9. Kilder

 

· ”Reaktoren og bomben” av Gunnar Randers.

 

· ”Rom-Stoff-Tid” av Øgrim, Ormestad og Lunde

 

· Gyldendals fremmedordbok

 

· Artikler fra Internett (blant annet CIA’s hjemmeside)

 

· Tellus 10 (NaM boka)