Sólin Sólin Rís 03:22 • sest 23:42 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:56 • Sest 07:31 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:31 • Síðdegis: 20:52 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:29 • Síðdegis: 14:33 í Reykjavík

Hvernig verka nifteindasprengjur og hver er munurinn á þeim og hefðbundnum kjarnavopnum?

Jón Tómas Guðmundsson og Þorsteinn Vilhjálmsson

Í kjarnorkuvopnakapphlaupinu á áttunda og níunda áratug 20. aldar þróuðu risaveldin tvö, Bandaríkin og Sovétríkin, meðal annars svokallaðar nifteindasprengjur. Þeim var ætlað að draga úr þeim ágalla sem "venjuleg" kjarnavopn hafa í augum herforingja að þau valda svo mikilli og varanlegri eyðileggingu kringum sprengjustað að "herfangið" varð harla lítils virði. Því þótti mönnum engan veginn henta að beita slíkum vopnum í minni háttar styrjöldum.

Þar gætu nifteindasprengjur hins vegar komið betur að notum þar sem þær mundu valda hlutfallslega meira tjóni á mönnum og lífríki en minna tjóni og ekki eins varanlegu á mannvirkjum og líflausu umhverfi. Þetta byggist aftur á þeim sérkennum þessara vopna sem rakin eru hér á eftir, en lesanda er bent á að kynna sér kannski fyrst svar Jóns Tómasar Guðmundssonar við spurningunni Hvernig verka venjulegar kjarnorkusprengjur?.

Í tveimur megingerðum kjarnorkuvopna er beitt bæði klofnun og samruna frumeindakjarna. Í báðum þessum gerðum eru hefðbundnar efnasprengjur látnar koma af stað klofnunarsprengingu. Hitinn og þrýstingurinn frá þeirri sprengingu er nægjanlegur til að koma af stað kjarnasamrunahvörfum milli samsætna vetnis. Við kjarnasamruna losnar gríðarmikil orka og nifteindir sem losna við samrunahvörf eru mun orkumeiri (14 MeV) en nifteindir sem losna við sundrum kjarna (< 3 MeV).

Í hefðbundinni vetnissprengju er hafður skjöldur úr úran-238 utan um hólfið þar sem kjarnasamruninn fer fram. Háhraða nifteindir frá kjarnasamrunanum eru gleyptar í skildinum og valda þar klofnun úransins með tilsvarandi orkumyndun og framleiðslu hægfara nifteinda. Þannig má auka sprengikraftinn til mikilla muna.

Sé skildinum sleppt höfum við nifteindasprengju. Í henni sleppur mestur hluti hraðfara nifteindanna út á kostnað sprengikraftsins. Frumeindir andrúmsloftsins gleypa hægfara nifteindir mun örar af en þær er hraðar fara. Ef eldsneyti 1 kT nifteindasprengju er skipt til helminga milli klofnunar- og samrunaeldsneytis fæst um sexfalt meira nifteindaflæði en frá sambærilegri hefðbundinni samrunasprengju.

Það er þetta nifteindaflæði sem veldur tjóni bæði á mönnum og öðrum lífverum. Mannvirki og líflaust náttúrlegt umhverfi verður hins vegar fyrst og fremst geislavirkt af þeirra völdum og þau áhrif hverfa aftur með tímanum.

Heimildir og lesefni:

F.M. Kaplan, "Enhanced-Radiation Weapons," Scientific American, 238 (maí 1978), 44 – 51.

Höfundar

fyrrum prófessor í rafmagns- og tölvuverkfræði við HÍ

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

26.4.2000

Spyrjandi

Þorvaldur S. Björnsson, f. 1983

Tilvísun

Jón Tómas Guðmundsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvernig verka nifteindasprengjur og hver er munurinn á þeim og hefðbundnum kjarnavopnum?“ Vísindavefurinn, 26. apríl 2000. Sótt 8. júlí 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=376.

Jón Tómas Guðmundsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 26. apríl). Hvernig verka nifteindasprengjur og hver er munurinn á þeim og hefðbundnum kjarnavopnum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=376

Jón Tómas Guðmundsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvernig verka nifteindasprengjur og hver er munurinn á þeim og hefðbundnum kjarnavopnum?“ Vísindavefurinn. 26. apr. 2000. Vefsíða. 8. júl. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=376>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig verka nifteindasprengjur og hver er munurinn á þeim og hefðbundnum kjarnavopnum?
Í kjarnorkuvopnakapphlaupinu á áttunda og níunda áratug 20. aldar þróuðu risaveldin tvö, Bandaríkin og Sovétríkin, meðal annars svokallaðar nifteindasprengjur. Þeim var ætlað að draga úr þeim ágalla sem "venjuleg" kjarnavopn hafa í augum herforingja að þau valda svo mikilli og varanlegri eyðileggingu kringum sprengjustað að "herfangið" varð harla lítils virði. Því þótti mönnum engan veginn henta að beita slíkum vopnum í minni háttar styrjöldum.

Þar gætu nifteindasprengjur hins vegar komið betur að notum þar sem þær mundu valda hlutfallslega meira tjóni á mönnum og lífríki en minna tjóni og ekki eins varanlegu á mannvirkjum og líflausu umhverfi. Þetta byggist aftur á þeim sérkennum þessara vopna sem rakin eru hér á eftir, en lesanda er bent á að kynna sér kannski fyrst svar Jóns Tómasar Guðmundssonar við spurningunni Hvernig verka venjulegar kjarnorkusprengjur?.

Í tveimur megingerðum kjarnorkuvopna er beitt bæði klofnun og samruna frumeindakjarna. Í báðum þessum gerðum eru hefðbundnar efnasprengjur látnar koma af stað klofnunarsprengingu. Hitinn og þrýstingurinn frá þeirri sprengingu er nægjanlegur til að koma af stað kjarnasamrunahvörfum milli samsætna vetnis. Við kjarnasamruna losnar gríðarmikil orka og nifteindir sem losna við samrunahvörf eru mun orkumeiri (14 MeV) en nifteindir sem losna við sundrum kjarna (< 3 MeV).

Í hefðbundinni vetnissprengju er hafður skjöldur úr úran-238 utan um hólfið þar sem kjarnasamruninn fer fram. Háhraða nifteindir frá kjarnasamrunanum eru gleyptar í skildinum og valda þar klofnun úransins með tilsvarandi orkumyndun og framleiðslu hægfara nifteinda. Þannig má auka sprengikraftinn til mikilla muna.

Sé skildinum sleppt höfum við nifteindasprengju. Í henni sleppur mestur hluti hraðfara nifteindanna út á kostnað sprengikraftsins. Frumeindir andrúmsloftsins gleypa hægfara nifteindir mun örar af en þær er hraðar fara. Ef eldsneyti 1 kT nifteindasprengju er skipt til helminga milli klofnunar- og samrunaeldsneytis fæst um sexfalt meira nifteindaflæði en frá sambærilegri hefðbundinni samrunasprengju.

Það er þetta nifteindaflæði sem veldur tjóni bæði á mönnum og öðrum lífverum. Mannvirki og líflaust náttúrlegt umhverfi verður hins vegar fyrst og fremst geislavirkt af þeirra völdum og þau áhrif hverfa aftur með tímanum.

Heimildir og lesefni:

F.M. Kaplan, "Enhanced-Radiation Weapons," Scientific American, 238 (maí 1978), 44 – 51....