Hur svårt är det egentligen att bygga en atombomb? Vore det möjligt för en vetgirig tonåring, eller kanske en klyftig terrorist, att skruva ihop en bomb nere i sin mammas källare? Som med alla bra frågor så är svaret att det beror på.
Om grabben har några tiotals kilo höganrikat uran där nere i källaren så är det nästintill trivialt för honom att skruva ihop en bomb men skulle han istället sitta på samma mängd plutonium ja då har han en gedigen utmaning framför sig, en utmaning som en gång i tiden krävde en samling av världens största genier för att knäcka. Men om vi struntar i plutonium, kan han anrika sitt egna uran? Lyckligtvis, eller olyckligtvis beroende på vem du frågar, så är inte det heller något man gör ute i snickarboa eftersom det kräver enorma industriella anläggningar och det förklarar varför vi inte har några atombombsentusiaster på samma sätt som vi har raketentusiaster. Trots att tekniken är snart 80 år gammal så är den ännu helt i statens händer oaktat vissa begåvade tonåringars bästa försök. Men misströsta ej, även om du inte kan bli en hobbybombbyggare så är det ändå en intressant teknik så följ med på en djupdykning ner i atombombernas värld.
Bakgrund
Tidigt på morgonen den 16 juli 1945 sprängdes den första atombomben. Nästan 77 år har passerat sedan dess men ännu lever vi i svampmolnets skugga och från det kommer vi nog aldrig kunna fly undan. Världen förändrades oåterkalleligen.
För oss som växt upp efter att kalla kriget tog slut så känns det ibland som att kärnvapen tillhör en arkaisk och mytologisk tid, en tid då det fanns skyddsrum i varannan källare, spioner strök runt med mikrokameror och folk i allmänhet hade lustiga frisyrer. Vi har stött på populärkulturella rester av denna tid men aldrig riktigt tagit den på allvar. Inte förrän nu, nu har plötsligt tanken på kärnvapen blivit aktuellt igen när vi yrvaket inser att vi återigen lever i en multipolär värld.
Läget är alltså utmärkt för att försöka förstå bomben och det finns mycket spännande att diskutera. Frågor som vilka material som behövs, hur man bygger dem, vilken åverkan de har, hur lätt det vore för Sverige att bli en kärnvapenmakt och huruvida endast kackerlackorna kommer överleva kriget.
Problemet med att bygga ett kärnvapen är tudelat, dels så behöver man producera materialet som krävs och dels så är det en teknisk utmaning att konstruera själva bomben. Det finns primärt två vägar att gå, antingen väljer man uran-235 (hädanefter U-235) eller plutonium-239 (Pu-239) som bombmaterial (det finns förvisso även en tredje väg baserad på uran-233 men den har hittills ingen valt trots att den ser lovande ut på papper). U-235 är mycket svårt att producera men lätt att bygga en bomb av medan Pu-239 är enklare att producera fast bombens konstruktion blir oerhört komplicerad. Båda vägarna har alltså svåra, men skilda, utmaningar.
Men låt oss först ta ett steg tillbaka till grunderna, vad betyder egentligen 235 och 239 och vad tusan sker i en atombomb?
All grundämnen är uppbyggda av protoner och neutroner som hålls ihop av den starka kärnkraften vilket är en av de fyra fundamentala naturkrafterna tillsammans med gravitationen, den svaga kärnkraften och elektromagnetismen. Antalet protoner är det som bestämmer vilket grundämne vi har, en proton i väte, två i helium, sex i kol, 92 i uran osv. Neutronernas roll i kärnan är i stort sett som ett klister som hjälper till att hålla ihop det hela eftersom protoner på egen hand skulle springa isär då deras repulsion på grund av deras positiva elektriska laddning annars skulle övervinna attraktionen på grund av den starka kärnkraften.
Varje grundämne kan ha olika antal neutroner och dessa olika konfigurationer kallas för isotoper. Kol finns exempelvis som tre naturligt förekommande isotoper, C-12, C-13 och C-14. U-235 och Pu-239 är alltså isotoper av uran och plutonium och dessa isotoper råkar vara fissila vilket innebär att de kan klyvas av neutroner. När en atomkärna klyvs så frigörs energi tillsammans med några nya neutroner och man kan därför skapa en kedjereaktion eftersom de frigjorda neutronerna kan orsaka nya klyvningar som frigör ännu fler neutroner, och så vidare. Svårare än så är inte den grundläggande principen bakom en bomb.
Materialproduktion
Det knepiga är att vi behöver ha de specifika isotoperna. U-238 duger exempelvis inte eftersom den inte är fissil, istället absorberar den neutroner och bromsar därmed kedjereaktionen. I naturligt förekommande uran så är endast 0,72% av kärnorna U-235 och för en bomb så vill vi ha över 90%. Varför inte bara plocka isotopen man vill ha och kasta resten? Problemet är att U-235 och U-238 har samma kemiska egenskaper och därmed kan ingen kemisk process separera dem. Istället måste man förlita sig på viktskillnaden och försöka hitta på något. Historiskt har man använt tre olika processer:
Om man sparkar bort några elektroner från urankärnorna så blir de elektriskt laddade, då kan man accelerera dem i ett elektromagnetiskt fält i en så kallad cyklotron. Eftersom U-235 är lättare än U-238 så kommer de påverkas starkare av det elektromagnetiska fältet och man får en separation av de två isotoperna. Det är dock ett hopplöst energikrävande sätt att separera isotoper på så det duger endast för att skrapa ihop några gram.
Därefter så började man använda diffusion. Om man bygger en kammare av porösa membran och fyller kammaren med uran i gasform, exempelvis som uranhexafluorid, som man sedan trycksätter så kommer de olika isotoperna passera olika fort genom membranet, lättare isotoper tar sig snabbare igenom. Skillnaden är pytteliten efter ett steg men upprepar man det gång på gång så får man till slut så hög anrikning som man vill ha. Diffusion blev snabbt standarden redan under Manhattanprojektet men det är en tämligen energikrävande process som kräver enormt stora anläggningar. Jänkarnas diffusionsanläggning under Manhattanprojektet var världens största byggnad.
Centrifuger är det som nu är populärast och billigast. Om man centrifugerar en uranhaltig gas så kommer de tyngre isotoperna slungas ut till sidan och i centrum får man därför en något anrikad gas. Tar man gasen från mitten av centrifugen och matar in i en till centrifug och upprepar proceduren många gånger så har man till slut en anrikad gas. Det kräver mycket mindre energi än diffusion men är tekniskt mer komplicerat. Att bygga pålitliga centrifuger är en skapligt svår teknisk utmaning vilket Iran fått uppleva. Det krävs i runda slängar 1000 centrifuger för att anrika tillräckligt med uran för att bygga en bomb per år och det kan man husera i en vanlig industribyggnad, även här blir det alltså en rätt stor anläggning om man vill ha lite högre produktionstakt.
Det finns även en metod under utveckling som förlitar sig på laserteknik. Elektronerna som snurrar runt atomkärnorna kan enligt kvantmekanikens lagar bara ha vissa specifika energinivåer beroende på vilket grundämne det handlar om och det har visat sig att det skiljer en aning i energinivåerna även mellan olika isotoper. Har man en laser med precis rätt energi så kan man alltså selektivt lyfta endast elektronerna som cirklar runt U-235 men inte U-238 och på det sättet göra dem elektriskt laddade. Därefter blir det lätt att skilja dem från de oladdade U-238 atomerna. Det är dock precisionsingenjörskonst på hög nivå och än så länge har ingen lyckats med det konststycket i industriell skala.
Att producera U-235 är alltså en rejäl utmaning hur man än vrider och vänder på det. Skulle vi i Sverige vilja börja anrika uran så är det troligtvis centrifuger som gäller.
Att producera plutonium är en helt annan procedur. Pu-239 existerar ej i naturen utan måste skapas. Tidigare så nämnde jag att U-238 kan absorbera neutroner, det som då sker är att U-238-kärnan först omvandlas till U-239 som illa kvickt sönderfaller till Neptunium-239 vilket i sin tur sönderfaller till Pu-239. Man måste alltså bestråla U-238 med neutroner för att få Pu-239. Det gör man genom att stoppa in uran i en kärnreaktor men det finns dock en hake. Pu-239 är som sagt fissilt, det innebär att det klyvs av just de neutroner som vi behöver för att skapa det. En stor del av det Pu-239 som bildas kommer alltså klyvas.
Vad som är ännu värre är att Pu-239 även kan absorbera neutroner och bilda Pu-240 och andra tyngre isotoper. Pu-240 är ett gissel eftersom det undergår spontan fission, det vill säga klyvs utan att behöva träffas av en neutron, vilket gör att det blir svårt att kontrollera sprängstyrkan på en plutoniumbomb. Jag återkommer till när jag beskriver bombdesign men nu räcker det att veta att vi vill producera så rent Pu-239 som möjligt vilket bestämmer vilken sorts reaktor vi kan använda oss av.
Sannolikheterna för att en neutron orsakar fission och absorberas beror på vilken energi neutronen har och man kan leka med energin för att uppnå olika effekter. Eftersträvar man effektiv fission så vill man bromsa in neutronerna maximalt eftersom det ökar sannolikheten för fission, vill man däremot öka sannolikheten för absorption så vill man ha neutroner med medelhög energi, inte så hög energi som de har när de skapas vid fissionen men inte heller totalt inbromsade.
Det sätt på vilket man bromsar neutroner är via kollision med atomkärnor och vikten på atomkärnorna blir därmed av största vikt. Det är precis som med biljardbollar, skjuter man en biljardboll på en annan så kan den första bollen helt stanna upp eftersom den överförde all sin energi till den andra bollen vilket är möjligt eftersom de väger lika mycket. Kastar man en biljardboll mot en vägg så studsar den tillbaka med oförändrad hastighet eftersom väggen är mycket tyngre. Vätekärnor, som består av en proton, väger ungefär lika mycket som en neutron och är därmed det bästa materialet för att bromsa in neutroner. Vanligt hederligt vatten består som vi vet av två väteatomer och en syreatom och är därmed ett utmärkt material om man är ute efter effektiv fission men mindre bra om man vill skapa de värdefulla plutoniumkärnorna.
Tungt vatten, som byggs upp av syre och två vätekärnor av vätes tyngre isotop deuterium, är bättre för det syftet, där går inbromsningen långsammare, så är även grafiten med sina ännu tyngre kolatomer. Grafit och tungt vatten har ytterligare en fördel, det är nämligen inte bara U-238 som absorberar neutroner utan det gör även de inbromsande atomkärnorna. Väte är glupsk i det avseendet men deuterium och grafit har ingen större aptit för neutroner vilket gör att man kan driva en tungvatten- eller grafitreaktor på naturligt uran medan en vattenreaktor kräver anrikning av uranet eftersom neutronförlusterna är så stora. Nu var dock poängen att vi ville slippa anrika eftersom vi ville ta enklaste vägen till en bomb och därmed är naturligt uran som bränsle att föredra.
Nästa egenskap hos reaktorn som är önskvärd är att man ska kunna byta bränsle under drift. Ju längre tid bränslet sitter i reaktor ju större är sannolikheten att Pu-239-atomkärnorna glufsar i sig en neutron och blir till Pu-240. Vi vill alltså att en viss mängd Pu-239 ska bildas i bränslet men sedan måste vi raskt plocka ut det ur reaktorn innan det kontamineras.
Dessa två egenskaper förklarar varför den nuvarande svenska reaktorflottan är undermålig för vapensyften, dels så har de vanligt vatten i sig som bromsmedel och dels så är det ett stort företag att byta bränsle och inget man ledigt kan göra under driften.
Vad gör man sedan med bränslet som innehåller Pu-239 blandat med uran och en massa fissionsprodukter? Eftersom plutonium är ett annat grundämne än uran så kan man kemiskt separera ut det. Det är ett smutsigt arbete eftersom sörjan trots allt är radioaktiv och består av en salig blandning av nästan alla grundämnen som finns men i jämförelse med isotopseparation så är det en baggis. Haffa bara en kemist utan självbevarelsedrift och ge honom ett kemilabb så kan han börja jobba på det.
Att bygga själva reaktorn är inte heller tekniskt svårt, det krävs i princip några stora grafitblock med hål i där man för in bränslet och sedan spolar man vatten genom hålen för att hålla allt nedkylt. Det är inte en säker design men den fungerar och det är ungefär så Tjernobylreaktorn och Manhattanprojektets reaktorer i Hanford fungerade. Vid en kris så kastar man lätt ihop något men i fredstid har man råd att lägga pengar på säkerhet. Vill man göra något lite finare och säkrare så kan man damma av ritningarna för den svenska tungvattenreaktorn i Ågesta som kunde producera 15–20 kg plutonium per år, tillräckligt för flera bomber.
En lustig anekdot när det gäller plutoniumproducerande reaktorer är att Nordkoreas reaktorer är baserade på öppna ritningar av Storbritanniens tidiga Magnoxreaktorer i vilka Storbritannien producerade sitt vapenplutonium. Till och med tekniskt helt efterblivna nationer kan alltså få igång plutoniumproduktion om de vill. Pandoras ask är vidöppen.
Bombdesign
Efter alla dessa vedermödor sitter vi på ett dussin kilo U-235 eller Pu-239, vad gör vi nu?
I fallet med U-235 så är det enkelt. Gör ett klot av det och borra ut ett cylindriskt hål. Se till så att dimensionerna är sådana att klotet med hålet i sig är just precis okritiskt (oförmögen att vidmakthålla en kedjereaktion) men när man för in cylindern i hålet så blir det superkritiskt. Rigga sedan en konstruktion med vanliga sprängmedel på ett sådant sätt att när du detonerar sprängämnet så skjuts cylindern in i hålet. Stoppa även en bit Polonium-210 som omges av beryllium i botten på hålet. Po-210 är radioaktivt och avger alfastrålning, när alfapartiklar träffar beryllium så frigörs neutroner och neutronerna kommer initiera kedjereaktionen. Grattis, nu har du en fullt funktionell atombomb. Det skulle kunna vara ett helgprojekt för en nördig tonåring. Att producera U-235 är som sagt mycket svårt, att bygga en bomb utav det är fullständigt trivialt.
Försöker vi bygga en plutoniumbomb på samma princip så stöter vi på patrull. För att förstå varför så måste vi först diskutera vad som sker rent fysikaliskt. När en neutron klyver en atomkärna så frigörs två till tre nya neutroner, dessa neutroner kan orsaka nya klyvningar men de kan även absorberas av andra atomkärnor eller läcka ut ur systemet. Om exakt en neutron från varje klyvning ger upphov till en ny klyvning så kallar man systemet för kritiskt och kedjereaktionen kan stabilt fortgå hur länge som helst, om det är färre än en (underkritisk) så dör kedjereaktionen till slut ut och är det fler än en (superkritisk) så får man en exponentiellt skenande kedjereaktion. Anta att vi får två nya klyvningar per klyvning, först har vi då en klyvning, sedan två, sedan fyra, sedan åtta, och så vidare. Efter tjugo generationer som vi kallar det så är vi redan uppe i en miljon klyvningar.
Varje generation frigör energi och energin kommer byggas upp tills den sliter isär den superkritiska massan och då blir den underkritisk igen och kedjereaktionen upphör. Eftersom tiden mellan generationer är väldigt kort, blott en tiondels mikrosekund, så hinner många generationer skapas innan klumpen sprängs isär. Kärnreaktionen är helt enkelt mycket snabbare än den termiska expansionen, men vi har ändå bara ett visst antal generationer att leka med för att få till en bra explosion. Hur superkritisk konfigurationen är när kedjereaktionen initieras är den viktigaste parametern för bomben. Har vi en bomb där man exempelvis får 1,2 nya klyvningar per klyvning och en annan där man får 1,19 klyvningar per klyvning så kommer den förstnämnda producera en flera tusen gånger starkare smäll än den andra om man antar att båda håller ihop i tusen generationer.
I fallet med uranbomben som jag beskrev ovan så är klotet med uran först underkritiskt, när cylindern slungas in i hålet så blir klotet först kritiskt och sen allt mer superkritisk tills cylindern åkt in hela vägen. I det ögonblick då den är som mest kritisk initieras kedjereaktionen med polonium-beryllium-initiatorns neutroner. Designen fungerar utmärkt för uran eftersom uran inte spontant alstrar några neutroner som kan sätta igång kedjereaktionen i förtid.
Plutonium däremot gör det, Pu-239 alstrar inte så många neutroner att det är ett problem men Pu-240 sprätter iväg tiotusentals gånger fler neutroner och det är som tidigare påpekat omöjligt att producera plutonium helt fritt från Pu-240. I en bombdesign som ovan så är risken stor att kedjereaktionen startar när cylindern bara glidit in halvvägs och då blir det inte mycket till kalas. På något sätt måste man få ihop en superkritisk konfiguration snabbare än vad den simpla designen förmår.
Att lösa det var ett av de största problemen som sysselsatte genierna vid Manhattanprojektet. De kom underfund med att om man gör en sfär av plutonium som är just precis underkritisk och komprimerar den kraftigt med konventionella sprängmedel så blir den superkritisk på hiskeligt kort tid. Utmaningen ligger i att utforma de konventionella sprängladdningarna så att man får en perfekt sfärisk chockvåg som komprimerar sfären. Avviker chockvågen det minsta från sfäriskt så kommer plutoniumet bara spruta ut och någon atomexplosion blir det inte tal om. Det är en fråga både om hur laddningarna ska utformas geometriskt och hur man ska försäkra sig om att de detoneras simultant.
“Most people seem unaware that if separated U-235 is at hand, it’s a trivial job to set off a nuclear explosion, whereas if only plutonium is available, making it explode is the most difficult technical job I know.”
— Luis Walter Alvarez, nobelpristagare i fysik och en av de som designade den första plutoniumbomben
Men varför ödslar man alls tid på plutoniumbomber om det är så svårt? Från början var det eftersom det är så mycket lättare att producera plutonium än att anrika uran, när man väl har en fungerande design så är problemet med plutonium trots allt löst en gång för alla men man kommer aldrig ifrån de stora anläggningarna som behövs för anrikning av uran. Sedan blev det allt viktigare att plutonium har en lägre kritisk massa vilket gör det mer lämpligt för kompakta vapen som ska levereras med exempelvis missiler. De flesta bomber i kärnvapenmakternas arsenaler är troligtvis plutoniumbomber av den anledningen.
En het debatt har pågått sedan länge över huruvida man kan bygga bra bomber av det plutonium som produceras i vanliga kommersiella reaktorer. Om det är möjligt så skulle vi i Sverige ha material för hur många bomber som helst, allt som krävs för oss är den kemiska separationen av materialet. Flera länder, så som Japan, har redan stora mängder separerat plutonium som återanvänds som kärnbränsle. Steget från kärnenergination till kärnvapennation är kanske väldigt kort om det kniper?
De två sidorna i den debatten brukar sällan tala samma språk, de som hävdar att det är orealistiskt att använda plutonium från kommersiella reaktorer brukar ta länder som är tekniskt osofistikerade som exempel och utgå från den bombteknik som utvecklades för snart 80 år sedan under Manhattanprojektet. De som säger att det är fullt möjligt funderar huruvida exempelvis USA skulle kunna göra det med modern teknik vilket innebär att de kan använda sig av trick som att “boosta” bomben vilken innebär att man i mitten av sin plutoniumklump injicerar en liten mängd gas av deuterium och tritium. I gasen kommer man få lite fusion (mer om det snart) som inte påverkar sprängverkan så mycket direkt men som producerar en stor mängd neutroner som driver på kedjereaktionen i plutoniumet och det gör det mindre viktigt att kedjereaktionen initieras i precis rätt ögonblick. Avancerade länder kan även konstruera bomber med mer sofistikerade konventionella sprängmedel som skapar en kraftigare kompressionsvåg vilket gör implosionen snabbare och minskar risken för förtidig igångsättning av kedjereaktionen.
Svaret på frågan huruvida det går att bygga en bomb av det plutonium som finns i Sverige är därmed troligtvis ja, vi är än så länge trots allt en sofistikerad ingenjörsnation. Skulle Somalia klara av det? Troligtvis inte. Istället för att diskutera Natomedlemskap så borde vi kanske diskret börja förbereda några kemilabb…
Vätebomber
Bomberna jag beskriver ovan är renodlade fissionsbomber och de är dugliga pjäser, de räckte trots allt för att platta till Hiroshima och Nagasaki. Det dröjde dock inte länge innan fysikerna började fundera på nästa steg, fusion. Om man klyver tunga grundämnen som uran så frigörs energi men om man sammanfogar lätta grundämnen så som väte så frigör även det energi och det är sådan fusion som får alla stjärnor att lysa.
Det problematiska med fusion är att atomkärnorna är positivt elektriskt laddade och de trycker därmed bort varandra. På något sätt måste man övervinna det elektrostatiska motståndet och trycka ihop kärnorna så nära varandra att den starka kärnkraften får överhanden över elektromagnetismen. Det funkar i centrum på en stjärna eftersom gravitationen lyckas överkomma den elektrostatiska repulsionen med hjälp av sin enorma massa men det är inte till mycket hjälp för att bygga en bomb här på jorden. Nej, här nere måste vi ta till storsläggan i form av en atombomb för att skapa det tryck som behövs för att få igång en fusionsreaktion.
Hur man gör det är ännu, av förklarliga skäl, höljt i sekretessens dunkel men vissa saker har läckt ut. För det första så är det inte vanligt väte som man fusionerar i en bomb eftersom det finns lättare saker att klämma ihop. Deuterium och tritium (härefter kallat D-T), det vill säga väte med en (H-2) och två (H-3) neutroner, har visat sig vara den bästa kombinationen. Det är dock inte så lätt att man bara kan omge en atombomb med D-T och få en vätebomb för då skingrar bara bomben D-T. Det som behövs är istället en process i flera stadier.
Den första insikten är att man måste separera atombomben från fusionsbomben så att tryckvågen från atombomben inte genast skingrar fusionsmaterialet, samtidigt så behöver vi energin från atombomben för att skapa trycket som fusionen behöver. Lösningen är att använda sig av röntgenstrålningen som atombomben alstrar. Om man har en cylinder med atombomben i ena ändan, fusionsmaterialet i andra ändan och cylindern är fylld med polystyren så kommer röntgenstrålningen från atombombsexplosionen värma upp polystyrenet så att det våldsamt expanderar och komprimerar fusionsmaterialet innan tryckvågen från atombomben hinner fortplanta sig och spränga allt åt fanders.
Det är dock i sig inte tillräckligt, därför stoppar man en cylinder med plutonium inuti fusionsmaterialet. Polystyrenets kompression kommer göra plutoniumet superkritiskt och vi får en liten sekundär atombomb som sprängs. Fusionsmaterialet blir då klämt mellan polystyrenet som värmts upp av den första atombomben och tryckvågen från den andra atombomben och tillsammans är fullt tillräckligt för att fusionen ska dra igång.
Vill man göra livet ännu roligare så kan man omge fusionsmaterialet med ett lager uran. Fusion alstrar enorma mängder högenergetiska neutroner som kan klyva till och med naturligt uran och då får man ytterligare en fissionsexplosion på köpet. På det sättet får man alltså tre steg, fission-fusion-fission, och en sådan bomb kan ha flera tusen gånger större sprängverkan än bomben Little Boy, som förstörde Hiroshima. Den största bomben som någonsin detonerats, Sovjets Tsar bomba, låg på 50 megaton vilket är 3000 gånger mer än Hiroshimabomben. Den skapade ett eldklot åtta kilometer i diameter och spräckte rutor på 80 mils avstånd och i den bomben hade man faktiskt ersatt uranet med bly i höljet kring fusionsmaterialet för att inte smutsa ner så för jävligt vilket reducerade sprängstyrkan till hälften av vad den annars hade varit.
Efter Tsar bomba så tog lyckligtvis jakten på allt större sprängverkan slut eftersom megabomberna helt enkelt inte har någon militärt vettigt användning. Ytarean som påverkas av en explosion växer bara med den kubiska roten av sprängstyrkan, bränner man av en tio gånger starkare bomb så ödelägger den alltså bara lite drygt en dubbelt så stor yta. Tsar bomba med sina 50 000 kiloton sprängstyrka förstörde bara en 15 gånger större landytan än Little Boy med sina ringa 15 kiloton. Det är därmed smartare att ha flera mindre bomber än en jättesmällare. I dagens interkontinentala ballistiska missiler så har man dussintalet stridsspetsar som var och en har en sprängstyrka på några hundra kiloton.
Med det i åtanke så kan man fråga sig om steget till vätebomber överhuvudtaget är nödvändigt eller om det endast är en penisförlängare för utrikesministrar? En bomb på en megaton ger trots allt bara cirka fyra gånger större ödeläggelse än en 15 kilotons Nagasakibomb. En fördel på papper med vätebomber är att de för en given sprängstyrka inte smutsar ner lika mycket, fusion skapar inte långlivade radioaktiva restprodukter så som fission gör, men vad för roll det egentligen spelar i praktiken om man verkligen börjar bomba varandras storstäder är förstås en annan fråga? En viktigare faktor är nog att de är kompaktare för en given sprängstyrka.
Effekter av kärnvapen
En artikel om kärnvapen är inte komplett utan att prata om vilka effekter en explosion faktiskt har. En bomb har tre effekter man bör oroa sig för: värmestrålning, chockvåg och radioaktivitet. På listan kan man även lägga till den eventuella risken för en atomvinter om vi pratar om ett totalt kärnvapenkrig.
Radioaktivitet är det som brukar oroa folk mest så låt oss börja med det. När plutonium eller uran klyvs så får man en uppsjö av olika lätta isotoper och de flesta är radioaktiva med kort halveringstid. Om bomben sprängs på marken eller på låg höjd så kommer väldigt mycket bråte sugas upp i explosionen och blandas med de radioaktiva partiklarna. Detta förs sedan iväg med vinden. Om vi antar en måttlig vind på 6-7 m/s och en bomb på en megaton så kan du på grund av det radioaktiva nedfallet utsättas för en dödlig stråldos upp till 8 mil från smällen i vindens riktning om du uppehåller dig där i några timmar. Ända ut till ca 25 mil från smällen så är dosen stor nog för att ge en kännbar risk för att få cancer senare i livet.
Lyckligtvis, ur nedfallsperspektivet, så är det effektivast att spränga bomber på hög höjd eftersom det maximerar förödelsen som chockvågen orsakar och vid en explosion på hög höjd så sugs inte så mycket damm och bråte in som kan binda de radioaktiva partiklar. Istället kommer partiklarna lyftas högt upp och spridas i atmosfären så vi slipper dödsstråket medvinds. Vill man förstöra städer så kommer man alltså smälla av bomberna på hög höjd, vill man däremot åt härdade bergrum och liknande installationer så måste man bränna av smällarna på backen. Att inte bo nära militära berginstallationer är alltså en rekommendation.
Låt oss nu vända blicken mot de mer direkta effekterna av värme och tryck. Direkt vid explosionen så uppstår väldigt stark värmestrålning som över en stor area kan vara intensiv nog för att antända föremål och ge människor tredje gradens brännskador. Det mesta som antänds kommer släckas när chockvågens vindar blåser förbi men chockvågen raserar å andra sidan byggnader och sprider runt mycket brännbart material som sedan tänds av de pyrande resterna från de initiala bränderna. Har man otur så blir det en rejäl eldstorm som den som slukade Dresden under andra världskriget. Människor är förvånansvärt nog tåligare för chockvågen än byggnader men det är till föga hjälp när taket rasar ned i huvudet på en och sedan börjar brinna.
Direkt strålning (gamma, röntgen och neutroner) från bomben är inte ett problem, strålning dämpas nämligen skapligt fort i atmosfären så om vi talar om större bomber så förintas man av värmen eller trycket om man skulle vara så pass nära att strålningen skulle ta en av daga. Man blir uppbränd istället för att få cancer.
Vill man studera hur destruktiva bomber är så finns det en fantastisk sida som heter Nukemap där man kan mata in olika parametrar och se vilka effekter det får. Där kan man leka med sådana roliga experiment som att se hur liten bomb man kan komma undan med för att göra sig av med Södermalm utan att skada resten av Stockholm allt för mycket. Just den övningen lämnar jag som hemläxa, låt oss istället släppa en megatonbomb över riksdagshuset och se vilka effekter det får.
Först och främst får vi ett eldklot som är två kilometer i diameter. Maximal förödelse av tryckvågen får vi dock om bomben sprängs på tre kilometers höjd så dessvärre slukas inte riksdagshuset av eldklotet men vi kan tryggt säga att det är slut på voteringar där inne. Praktiskt taget ingenting kommer finnas kvar mellan Stadsbiblioteket och Stadsmuseet. Nästa huvudbry är tryckvågen, ett övertryck på 0,3 atmosfärer raserar många sorters byggnader och så stort tryck blir det över ett området som sträcker sig från Djursholm till Högdalen. Sitter du i någon av de betongsarkofager som moderna arkitekter älskar så klarar du dig kanske.
Värmestrålningen påverkar ett ännu större område. Från Täby till Huddinge så kommer alla utomhus få tredje gradens brännskador och kanske även få sina kläder antända och tittar du i fel riktning så blir du blind. Slutligen har vi ytterligare ett område som sträcker sig från Upplands Väsby ner till Jordbro där rutorna blåses in vilket inte är helt oproblematiskt givet hur många som kommer kliva upp och titta ut genom fönstret för att se vad det var för ljusblixt som blänkte till.
Det är inte direkt en fager bild som målas upp. Visst vill man slippa sjuklövern men inte till det priset.
Missilemap hittar du här.
Myten om atomvintern
Slutligen så är vi framme vid det totala kriget och dess konsekvenser. Många spred skräcken för atomvinter under kalla kriget och Carl Sagan gick i spetsen. Motivet var att få kärnvapenkrig att låta så pass skrämmande att det skulle uppmuntra till avveckling av arsenalerna, av samma anledning så överdrev bland annat fysikern Sakharov riskerna med strålning. Motivet må ha varit ädelt men vetenskapen de producerade verkar ha varit dynga. Tanken bakom atomvinter är att förödande eldstormar uppstår i alla de bombade städerna, stormarna skickar upp så mycket sot i atmosfären att det blockerar solljus och skapar vinter av sommar. Men de antaganden som ligger bakom, det vill säga hur lätt eldstormar uppstår, hur mycket sot som bildas och hur länge sotet stannar i atmosfären, har visat sig vara tämligen skakiga.
“It’s an absolutely atrocious piece of science, but I quite despair of setting the public record straight.”
— Freeman Dyson, legendarisk fysiker
Någon atomvinter behöver vi nog inte bry oss om, vi får blott tampas med en plötslig kollaps av all infrastruktur efter att alla urbana befolkningar utrotats, vi får åka slalom mellan enorma kontaminerade områden runt alla före detta militära bunkrar och inget vatten kommer rinna i kranarna eller el genom elledningarna. Det blir helt enkelt att rota igenom civilisationens ruiner för att överleva och försöka bygga upp något igen. Någon påhittad atomvinter behövs nog inte för att det ska vara tillräckligt avskräckande som det är.
Man får hoppas att insikten om att det totala kriget leder till ömsesidig förintelse ännu lever starkt hos generalerna och att vi även den här gången slipper undan det.
Prenumerera för 99 kr/mån!