UNDERGANGEN: Kjernefysiske detonasjoner er enormt kraftige, og verdens kombinerte arsenal teller i dag cirka 19 000 atombomber av ulike størrelser. Er det nok til å ødelegge jorda? Bildet viser soppskyen fra en ellevemegatonnsbombe detonert av amerikanerne ved Bikiniatollene 26. mars 1954. 
Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office
UNDERGANGEN: Kjernefysiske detonasjoner er enormt kraftige, og verdens kombinerte arsenal teller i dag cirka 19 000 atombomber av ulike størrelser. Er det nok til å ødelegge jorda? Bildet viser soppskyen fra en ellevemegatonnsbombe detonert av amerikanerne ved Bikiniatollene 26. mars 1954. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site OfficeVis mer

Kan atomvåpen ødelegge jorda?

Svaret er ikke helt enkelt.

Hei, denne artikkelen er over ett år gammel og kan innholde utdatert informasjon

Artikkelen er skrevet av atomvåpenforsker Elin Enger ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI), og først publisert på den populærvitenskapelige bloggen Kollokvium.no.

De av oss som vokste opp på 1980-tallet, har hørt mye om atomvåpen, eller kjernevåpen som de også kalles. Men hva er de egentlig?

Stemmer det at det finnes nok kjernevåpen i verden til å ødelegge jorda flerfoldig ganger?

Ettersom Norge ikke er en kjernevåpenstat, og Ikke-spredningsavtalen (NTP) begrenser hvor mye informasjon vi kan få fra de statene som faktisk har slike våpen, vet heller ikke vi detaljene om hvordan slike våpen er bygd opp.

BAKER-TESTEN: Denne detonasjonen ved Bikiniatollen 24. juli 1946 var en del av amerikanernes Operation Crossroads. Formålet var å granske hvilken effekt kjernevåpen har på krigsskip. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office
BAKER-TESTEN: Denne detonasjonen ved Bikiniatollen 24. juli 1946 var en del av amerikanernes Operation Crossroads. Formålet var å granske hvilken effekt kjernevåpen har på krigsskip. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office Vis mer

Men det grunnleggende er godt kjent, og det er det jeg skal gå gjennom her.

Kjernen er kjernefysikk: Vi trenger noe som er «fissilt» og «fisjonerbart».

Splitter atomet Alle kjernevåpen er basert på prinsipper fra kjernefysikken om fisjon og fusjon. Kort sagt er det de middels tunge atomkjernene som er mest energieffektive. I fisjon blir energi frigjort ved at store atomkjerner splittes opp til mindre, mens i fusjon frigjøres energi når små kjerner smelter sammen til større.

Et grunnstoff er definert ut i fra hvor mange protoner det finnes i kjernen, men antallet nøytroner kan variere, og en spesifikk variant av et grunnstoff med et bestemt antall nøytroner kalles en isotop.

En del kjerner har den egenskapen at de kan bli splittet i to dersom de blir truffet av et nøytron med riktig hastighet. Isotoper med denne egenskapen kalles fisjonerbare. Under en fisjon blir det frigjort energi, og også noen ekstra nøytroner.

B61-BOMBE: Denne bomben ble utviklet på 1960-tallet for å slippes fra fly, og er fremdeles i bruk. Foto: Wikimedia Commons/US gov.
B61-BOMBE: Denne bomben ble utviklet på 1960-tallet for å slippes fra fly, og er fremdeles i bruk. Foto: Wikimedia Commons/US gov. Vis mer

Uranisotopen U-235 (med 143 nøytroner i kjernen, i tillegg til de 92 protoner alle uranisotoper har), er svært viktig for både kjernekraft og kjernevåpen. Det spesielle med U-235 er at nøytroner i alle hastigheter kan få U-235-kjernene til å fisjonere.

Dermed har alle nøytronene som sendes ut fra en U-235-fisjon evnen til å splitte andre U-235-kjerner. Stoffer som har denne egenskapen, kalles fissile materialer.

Enorm eksplosjon Dersom man har en tilstrekkelig mengde U-235, en såkalt kritisk masse, vil en spaltning av en kjerne gi opphav til en såkalt kjedereaksjon, der nøytronene fra den første kjernen treffer nye kjerner som også spaltes og sender ut nøytroner, som igjen treffer enda flere kjerner.

Ettersom tiden mellom hver spaltning er svært kort, fører dette til at ekstremt mye energi blir frigjort nesten øyeblikkelig, i en enorm eksplosjon. I en atomreaktor utnytter man den samme typen kjedereaksjoner, men på en kontrollert måte.

Ved å bruke en blanding av fissile og fisjonerbare stoffer og i tillegg regulere avstanden mellom brenselselementene som inneholder fissilt materiale, kan man kontrollere kjedereaksjonen slik at den går langsommere, og ikke fører til noen eksplosjon.

FISJON: Når et nøytron treffer en U-235-kjerne, blir den spaltet og sender ut flere nye nøytroner. Jo flere urankjerner det er og jo tettere sammen de ligger, jo større er sannsynligheten for at disse nøytronene treffer nye kjerner.
FISJON: Når et nøytron treffer en U-235-kjerne, blir den spaltet og sender ut flere nye nøytroner. Jo flere urankjerner det er og jo tettere sammen de ligger, jo større er sannsynligheten for at disse nøytronene treffer nye kjerner. Vis mer

Det går også an å tilsette stoffer som kan absorbere nøytroner. Energien som blir frigjort, kan dermed utnyttes til for eksempel å produsere strøm. I tillegg til U-235 finnes det en annen uranisotop, U-233, som også er fissil, og flere isotoper av plutonium.

Plutonium finnes, i motsetning til uran, ikke i naturen, men kan produseres ved nøytronbestråling av uran, f.eks. i en reaktor. Den plutoniumisotopen som regnes som mest egnet for kjernevåpen er Pu-239, som kan produseres ved bestråling av uranisotopen U-238.

U-233 er svært uvanlig i naturen, men den kan også produseres i reaktorer ved bestråling av thorium.

Hvordan kjernevåpen virker Å lage en atombombe er i prinsippet enkelt. Det er bare å samle sammen en tilstrekkelig mengde fissilt materiale, sende inn et nøytron eller to, og så smeller det. Veldig. Heldigvis er det ikke like enkelt i praksis.

For at man skal få en eksplosjon, må det fissile materialet gå fra en underkritisk til en overkritisk masse på en brøkdel av et sekund. For å få til dette, brukes eksplosiver, enten for å føye samme to mindre biter til en, eller for å komprimere en klump til høyere tetthet.

KJEDEREAKSJON:  Dersom hver spaltet urankjerne sender ut to nøytroner
som spalter hver sin nye urankjerne, får vi en kjedereaksjon der
antallet spaltete kjerner øker veldig raskt.
KJEDEREAKSJON: Dersom hver spaltet urankjerne sender ut to nøytroner som spalter hver sin nye urankjerne, får vi en kjedereaksjon der antallet spaltete kjerner øker veldig raskt. Vis mer

Ved høyere tetthet øker sannsynligheten for at et utsendt nøytron fra en kjerne treffer en annen kjerne, og man får en kritisk masse med mindre fissilt materiale. Siden fissile materialer er dyrt, er det nok stort sett den siste teknikken, som kalles implosjon, som brukes i dag.

Fisjonen ble oppdaget i 1930-åra. Allerede før andre verdenskrig startet, hadde det gått opp for mange fysikere at fisjon kunne brukes til å produsere våpen. For å gjøre dette om fra teori til praksis, kreves det imidlertid svært mye praktisk forskning, både på egenskapene til de fissile materialene, separering av U-235 og produksjon av plutonium, og ingeniørarbeid for å konstruere alle de andre komponentene i bombene.

USAs kjernevåpenprosjekt, kalt Manhattanprosjektet, lyktes i å produsere verdens første kjernefysiske eksplosjon i en prøvesprengning i Nevadaørkenen i juli 1945. Dette ble, som de fleste kjenner til, raskt fulgt opp av to bomber mot byene Hiroshima og Nagasaki.

Disse to bombene er heldigvis fremdeles de eneste kjernefysiske våpnene som har blitt brukt i krig.

Verden mekker seg bomber
Etter andre verdenskrig fortsatte kjernevåpenutviklingen i høyt tempo, og flere stater hengte seg på i kappløpet. Sovjetunionen var den første av disse som lyktes i å gjennomføre en prøvesprengning (1949), deretter fulgte Storbritannia (1952), Frankrike (1960) og Kina (1964).

På slutten av 1960-tallet ble den internasjonale Ikke-spredningsavtalen for kjernevåpen utarbeidet. Hensikten med avtalen var (som navnet tilsier) å stoppe spredningen av kjernevåpen til flere og flere stater.

Avtalen lot derfor de fem statene som allerede hadde bevist at de hadde slike våpen ved å utføre prøvesprengninger, beholde sine kjernevåpenprogrammer. Alle andre stater som ønsket å tiltre avtalen måtte forplikte seg til å ikke produsere kjernevåpen eller anskaffe dem på andre måter.

Etter at avtalen trådte i kraft, har ytterligere tre land, India (1974), Pakistan (1998) og Nord-Korea (2006) prøvesprengt, og det er alminnelig antatt at også Israel har utviklet kjernevåpen. Sånn sett kan det se ut til at NPT ikke har fungert etter hensikten.

CLIMAX var navnet på den siste eksplosjonen i amerikanernes Operation Upshot Knothole. Den fant sted 4. juli 1953 i Nevada. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office
CLIMAX var navnet på den siste eksplosjonen i amerikanernes Operation Upshot Knothole. Den fant sted 4. juli 1953 i Nevada. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office Vis mer

På 1960-tallet så man for seg en mulig utvikling der så å si alle stater som var i stand til det, ville utvikle kjernevåpen, så saken er ikke klar.

Kan vi ødelegge verden med kjernevåpen?
Så tilbake til åpningsspørsmålet: Er det riktig at det finnes kjernevåpen nok til å ødelegge jorda mangfoldige ganger?

Svaret er ikke helt enkelt. For det første kommer det an på hva du mener med å ødelegge jorda. Dersom du mener å faktisk sprenge selve planeten i fillebiter, så er nok det heldigvis ikke mulig.

Kan så våpenarsenalene drepe hele jordas befolkning? Det finnes ca. 19 000 bomber av ulike størrelser i dag, og selv om dette er adskillig færre enn de over 70 000 som fantes mens den kalde krigen var på sitt kaldeste, er det fortsatt veldig mange.

TEKANNESKY: Tilskuere ser på at en ildkule lyser opp nevadaørkenen under operation Operation Teapot i 1955. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office
TEKANNESKY: Tilskuere ser på at en ildkule lyser opp nevadaørkenen under operation Operation Teapot i 1955. Foto: National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office Vis mer

Dersom man bombet alle de 19 000 største byene i verden og drepte de fleste menneskene som bodde i dem, ville verdensbefolkningen blitt kraftig redusert.

Atomvinter I tillegg ville så mange bomber utvilsomt produsert enorme mengder radioaktivt nedfall, som ville spredd seg over store områder, drept mange mennesker de første dagene og deretter gjort områdene lite egnet for matproduksjon eller bolig for mennesker.

Likevel ville nok noen jordboere på bortgjemte steder kunnet klare seg, særlig dersom de kunne produsere sin egen mat og dessuten var heldige med vær og vindretning de første dagene etter atomkrigen.

(Det har vært spekulert i om det er mulig å konstruere en eneste bombe slik at den kan produsere nok radioaktivt nedfall til å gjøre hele jorda ulevelig, for eksempel ved såkalt salting med kobolt. Dette er kjent som «The Doomsday Device» i filmen «Dr. Stranglove»

Denne ideen har en del svakheter, og selv om dette skulle vært mulig i teorien, er det heldigvis ikke noen grunn til å tro at noen faktisk har lagd en slik bombe. Det er derfor ikke nødvendig å regne med dette i denne sammenhengen.)

FIKK JULING: Det ble foretatt over 20 kjernefysiske sprengninger ved Bikiniatollen i perioden 1946-1958. Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) sier at det i dag er trygt å oppholde seg der. Foto: National Nuclear Security Administration
FIKK JULING: Det ble foretatt over 20 kjernefysiske sprengninger ved Bikiniatollen i perioden 1946-1958. Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) sier at det i dag er trygt å oppholde seg der. Foto: National Nuclear Security Administration Vis mer

Det store spørsmålet som gjenstår er hvordan en så omfattende katastrofe ville påvirke klimasystemene. Eksplosjonene ville føre store mengder støv og partikler opp i atmosfæren, og i tillegg ville man få mengder av sotpartikler fra utbrente byer og skoger.

Dette ville hindre solinnstrålingen nok til å redusere temperaturen på jorda. Hvor stor effekten ville bli, hvor lenge den ville vare, og hvor mange bomber som skal til for å senke temperaturen nok til å gjøre jorda helt ubeboelig, er nye, kompliserte spørsmål.