Kernsplijtingsbommen
Een uranium-bom is gebaseerd op het bijeenvoegen en lang genoeg bij elkaar houden van een voldoende massa verrijkt uranium, d.w.z. uranium waar kunstmatig de isotoop 235U in veel grotere mate voorkomt dan in de natuur het geval is. Deze isotoop kan spontaan uiteen vallen, waarbij naast een grote hoeveelheid energie ook enige neutronen vrijkomen. Deze neutronen kunnen botsen met andere 235U kernen en daar ook splijting op gang brengen. Mits er voldoende metaal aanwezig is (meer dan de kritische massa, dat is een massa waarin per splijtingsreactie precies 1 nieuw splijting ontstaat), en er daardoor per splijting gemiddeld meer dan 1 nieuwe splijting wordt opgewekt (een superkritische hoeveelheid), ontstaat er dan door de uit de hand lopende kettingreactie een ontploffing. Bij deze ontploffing wordt de dichtheid van het materiaal snel kleiner waardoor de kritische dichtheid altijd heel snel weer verloren gaat. Als geen speciale maatregelen worden genomen wordt slechts een klein percentage van de aanwezige splijtbare kernen ook daadwerkelijk gespleten gedurende de ca. 1000 nanoseconden dat de kritische massa bij elkaar is. Het zo hoog mogelijk maken van dit percentage en daarmee gerelateerd het zo lang mogelijk bij elkaar houden van de kritische massa is een van de belangrijkste technische problemen bij het ontwerp van een atoombom. De eerste atoombommen hadden een rendement van slechts 2%. Door inzet van Beryllium als neutronenreflector en door het inspuiten van een klein beetje deuterium of tritium in het te splijten materiaal (bij de zo geënduceerde kernfusie komen ook geschikte neutronen vrij) wordt in modernere atoombommen een veel hoger rendement (in de orde van 20%) gehaald, en wordt bovendien de benodigde hoeveelheid van de splijtbare isotoop kleiner.
Een plutonium-bom werkt volgens hetzelfde principe als een uraniumbom, maar men gebruikt daarvoor het element plutonium dat verkregen wordt door in een kernreactor een andere natuurlijke uranium isotoop 238U aan neutronen bloot te stellen.
Het bereiken van de kritische massa kan op verschillende manieren. Eén manier is het inschieten van een kleine hoeveelheid splijtstof in een subkritische massa waardoor de kritische massa wordt bereikt. Een andere methode is de implosie: een subkritische massa wordt door een conventionele explosie sterk samengepakt waardoor de neutronen-efficiency toeneemt en de massa superkritisch wordt.
Kernfusiebommen
De waterstof-bom werkt volgens een ander principe. Hier is niet kernsplijting maar kernversmelting van waterstofisotopen zoals deuterium en tritium tot zwaardere elementen de drijvende kracht. Dit is hetzelfde proces dat de zon doet stralen. Overigens is de enige bekende manier om een voldoende hoge druk en temperatuur te bereiken om in een bom tot kernfusie te komen het ontsteken van een kernsplijtingsbon als detonator.
Eerste gebruik
Het eerste kernwapen dat in oorlogstijd is ingezet was de uraniumbom 'little boy' die door de Verenigde Staten in de Tweede Wereldoorlog op 6 augustus 1945 op Hiroshima in Japan is gegooid. Deze bom had een explosieve kracht die equivalent was aan ongeveer 12,5 kiloton TNT. 70.000-80.000 mensen werden gedood. Op 9 augustus 1945 werd een plutoniumbom ('fat man')op Nagasaki, waarbij 35.000-40.000 doden vielen hoewel de explosieve kracht van die laatste bom groter was (21 kiloton). Bij beide explosies is ook een grote hoeveelheid radioactiviteit vrijgekomen die nog tot lang na de Tweede Wereldoorlog veel dodelijke slachtoffers heeft gemaakt.
Geschiedenis
