De eerste atoombom

Samenvatting

De eerste atoombom kon niet zijn gebeurd zonder de ontdekking van kernsplijting. De wetenschappers ontdekten na veel onderzoek dat er bepaalde kernen waren die splijten als ze met een neutron in aanraking komen en die tot zich nemen, zoals U-235. Bij zo’n splijting ontstaan er twee kleinere kernen, komen er een aantal neutronen vrij en een hoop energie. Het bizarre hiervan is dat een andere kern zo’n neutron weer kan vangen, waardoor hij splijt en het dus in principe voor een kettingreactie zorgt, als er maar genoeg materiaal is dat kan splijten. Dat is ook het idee van een kernbom: niet één splijting, maar meerdere, zodat je voor een hoop energie kan zorgen. Tijdens het Manhattan-project werd dit idee daadwerkelijk gebruikt om een echt wapen te maken. De onderzoekers gingen toen naast de theorie ook de praktijk toepassen. De uitdaging waren nu twee dingen: één, hoe pas je dit allemaal toe in de praktijk zodat er een bom komt, en twee, hoe zorg je ervoor dat de bom pas ontploft als die uit het vliegtuig is en op de juiste hoogte. Dat was de reden dat ze bij de Little Boy het mechanisme, waarbij ze twee subkritische stukken uranium gebruiken, gebruikten. Het moment dat de bom aan zijn val begon, werd de timer gestart. Daarna werd de hoogte gemeten met een barometer en een radar, waarna die op een hoogte van 580 meter de ontstekers activeerde, waarna de conventionele explosieven het ‘kogeltje’ van uranium in de ‘cilinder’ van uranium schoot. Hierdoor ontstond er een superkritische massa en begon de kettingreactie. De natuurkundige principes zijn nu dus hopelijk wel duidelijk: kernsplijting, een kettingreactie, kritische massa en de omzetting van massa naar energie volgens E=mc^2. Een belangrijk ding is dat er bij de Little Boy maar een klein deel, namelijk 1,4%, van het uranium spleet. Toch was dat genoeg energie om een enorme explosie te veroorzaken, vele malen groter dan de gewone bommen. Dat laat dus wel zien hoe krachtig deze energie is en hoe voorzichtig we hiermee moeten zijn voor nu en voor in de toekomst, aangezien er ook een enorme blijvende schade is. De ontdekking van kernsplijting heeft dus eigenlijk gezorgd voor een nieuw soort wapen dat eigenlijk nooit had mogen worden uitgevonden, wegens de zoveel grotere schade die het kan aan richten vergeleken met de normale explosieven. Dat liet de atoombom op Hiroshima ook wel zien: de grote schade, de explosie, de enorme hitte, de verwoestende schokgolf en ook nog eens de dodelijke straling, die niet alleen de mensen kon doden, maar ook ervoor zorgde dat de grond vol kwam te zitten met straling, waardoor ze de gewassen niet meer konden eten. De natuurkundige werking maakt de kernwapens dus niet alleen enorm krachtig, maar ook enorm schadelijk, niet alleen voor de mensen, maar ook voor het milieu. Daarom is kernenergie één van de grootste wetenschappelijke dingen ooit, maar ook een ontdekking die laat zien hoever de mensen kunnen gaan, om van de technologie die voor goede doelwitten kan worden gebruikt, om te bouwen naar het dodelijkste en ergste wapen dat ooit is gemaakt.

Voorwoord

Ons PWS (profielwerkstuk) gaat over de ontwikkeling van nucleaire wapens. We willen voornamelijk inzoomen op het ontstaan hiervan. Wij hebben specifiek dit onderwerp gekozen omdat we het een zeer actueel onderwerp vinden dat zich de laatste jaren veel afspeelt in de wereld. Verder willen we later in de toekomst ook de kant van defensie op en vonden dit nu eenmaal een heel erg actueel onderwerp. Het is ook belangrijk dat iedereen weet wat het inhoud. Deze bommen hebben zo’n impact op deze planeet, dat vele het niet kunnen bevatten. De dreigingen lopen ook alleen maar op. Kijk maar naar vroeger tijdens de koude oorlog. En nu waar landen dreigen om de nucleaire wapens te gebruiken om zo maar de burgers te beïnvloeden en bang te maken. Het is zeer tragisch wat er allemaal gebeurd, het is daarom essentieel om te beseffen wat er allemaal speelt en hoe het tot stand is gekomen. Wij vinden dit onderwerp interessant omdat er zo weinig over bekend is. Bijna niemand op deze planeet weet hoe je een kernbom maakt. Dat trok onze nieuwsgierigheid om deze uitdaging toch aan te gaan. Verder vonden we de wetenschap achter deze bom ook zeer interessant. We gaan het hebben over hoe de bommen gemaakt zijn en daarbij de natuurkundige principes uitleggen. We willen de volgende mensen met veel liefde bedanken die we met samenwerkingen het PWS tot een mooi einde hebben kunnen breien bedankt voor uw steun.

PWS-begeleider: dr. H. Vuik
Deskundige: dr. D. Lathouwers

Inleiding

De eerste nucleaire bom betekende een keerpunt in de wereldgeschiedenis, omdat het een uiterst verwoestend wapen was. Niemand wist in die tijd wat voor soort wapen ze aan het ontwikkelen waren. Het Manhattanproject speelde daar een grote rol in. Men dacht zelf dat het een bom was die maar maximaal een paar duizend slachtoffers zou maken. Maar in werkelijkheid kunnen we nu hele provincies opblazen met de wapens van tegenwoordig (waterstofbom). De bom is ontwikkeld tijdens de Tweede Wereldoorlog. Duitsland had namelijk het ‘onmogelijke’ gedaan: ze konden isotopen splijten met neutronen. Het bleek theoretisch ‘onmogelijk’. Toen Oppenheimer hoorde dat het nazi-Duitsland toch gelukt was, raakte hij versteld. Het onderzoek startte daarom ook in de VS (Verenigde Staten). Dit werd ook wel het Manhattanproject genoemd. Ze waren bang dat Duitsland de bom eerder zou ontwikkelen en daarmee zou gaan bombarderen. Het maakt het zo schokkend omdat het zo’n verwoestende kracht heeft. Het is een te sterk wapen dat, als het in de verkeerde handen valt, het einde van de samenleving kan betekenen. Sommige mensen noemen het ook wel: “het wapen dat onszelf zal vernietigen”. Dit is onze hoofdvraag die we gaan behandelen in ons onderzoek naar de kernbom: ‘Hoe leidde de ontdekking van kernsplijting tot de ontwikkeling van de eerste atoombom?’ Verder zullen we dieper ingaan op dit onderwerp. Onder andere: