54 - Stichting Vredescentrum Eindhoven

16
DE VERWANTSCHAP VAN KERNWAPENS
EN KERNENERGIE
1. Technologische achtergronden
De technologieën van kernenergie en kernwapens zijn voor een aanzienlijk deel identiek, althans voor
zover het om kernsplitsing gaat. Niet ten onrechte is Hoofdstuk 16 van het boek “De nucleaire erfenis” van
Willem de Ruiter en Bart van der Sijde (1985) getiteld met de vraag “Kernenergie en kernbewapening, een
Siamese tweeling?”
235 In 1938 ontdekten Otto Hahn en Fritz Strassmann, dat het element Uranium235 (U ) door beschieting
92
met neutronen uiteenviel in brokstukken. Daarbij kwam veel meer energie vrij dan in chemische reacties
en werd het aantal neutronen verdrievoudigd. Dat laatste feit kan leiden tot een kettingreactie. Vooral
door de analyse van de theoretisch natuurkundige Lisa Meitner werden de achtergronden van deze
verschijnselen en de enorme betekenis voor toepassingen snel begrepen. De werking van zowel
uraniumkernreactoren als uraniumatoombommen berust op kettingreacties. Die vereisen een massa van
het splijtingsmateriaal groter dan de zogenaamde kritieke massa. De kritieke massa is ongeveer 15 kg voor
235 zuiver U en neemt toe met de mate van onzuiverheid. Een uiterst belangrijke complicatie is namelijk,
92
235 dat U slechts 0,7 % uitmaakt van natuurlijk uraniumerts. De rest bestaat grotendeels uit Uranium238
92
238 235 238 (U ). De elementen U92 en U92 zijn zogenaamde isotopen, d.w.z. ze hebben hetzelfde atoomnummer
92
(92), maar verschillende atoomgewichten. Het atoomnummer bepaalt volledig het chemische karakter
van een element. Daarom zijn isotopen moeilijk van elkaar te scheiden. Die scheiding nu is essentiëel
voor uraniumverrijking: het vergroten van het bestanddeel U235. De verrijkingstechnologie is daarom van
wezenlijk belang voor zowel kernreactoren als kernwapens. Voor kernreactoren is verrijking tot ongeveer 3%
voldoende, voor kernwapens is een veel hoger percentage vereist, minstens 90%.
De meest voorkomende technologie voor de verrijking is de centrifuge, gebruikt door URENCO in Almelo en
van daaruit door spionage van de Pakistaan Khan verspreid naar Pakistan en later naar Noord Korea.
Een ander element, dat van eminent belang is voor kernwapens en kernenergie is Plutonium. Door
238 beschieting van een kern U met een neutron ontstaat onder uitzending van een elektron Plutonium,
92
239 Pu , een uiterst radioactieve en giftige stof.
93
Op grond hiervan kunnen plutoniumbommen gemaakt worden. Het ‘voordeel’ hiervan is, dat de
uraniumverrijking niet nodig is en dat de kritieke massa slechts 4,4 kg bedraagt voor zuiver Plutonium,
het ‘nadeel’ dat de technologische procedure veel moeilijker is dan die voor de uraniumbom. De
ontsteking van uraniumbommen berust eenvoudig op het afschieten van twee subkritieke massa’s op
elkaar, waardoor de kritieke massa wordt overschreden. Bij plutoniumbommen kan dat niet, omdat de
kettingreactie dan te snel van start zou gaan en tot onzekere resultaten zou leiden. Daar moet met een
uiterst nauwkeurige isotrope implosie gewerkt worden. Het mechanisme daarvoor werd in het Manhattenproject
(Amerikaans project voor de ontwikkeling van kernwapens, gestart in 1942) uitgevonden door
een team van briljante fysici waaronder Von Neumann, Tolman en Teller. Daarom is proliferatie van
uraniumbommen veel eerder te verwachten dan die van plutoniumbommen. Niettemin schijnt Noord
Korea daar reeds over te beschikken.
In een uraniumkernreactor wordt ook op deze wijze plutonium gevormd. Dat wordt normaliter als deel
van het afval afgevoerd naar opwerkingsfabrieken (La Hague in Frankrijk, Sellafield in Engeland), waar
zowel U235 als Pu239 uit afgewerkte reactorbrandstof gehaald wordt. Het kan echter ook ‘nuttig’ gebruikt
worden in zogenaamde kweekreactoren, waarvan er een dreigde te komen in Kalkar, een dreiging die
gelukkig is afgewend. Om kweekreactoren te starten is plutonium nodig, dat dus evenals het plutonium
voor bommen uit een opwerkingsfabriek gehaald kan worden. Kweekreactoren kunnen daarom tot
proliferatie van plutoniumbommen leiden.
Tot nu toe ging het hier over splijting van zware kernen, met name van Uranium en Plutonium. Daarnaast
kan nog veel meer energie worden opgewekt door kernfusie, de samensmelting van lichte kernen,
2 3 1 namelijk van Deuterium (H ) en Tritium (H1 ) Dat zijn isotopen van waterstof (H1 ). De waterstofbom is hierop
1
gebaseerd en die heeft een destructief vermogen van (tientallen) miljoenen tonnen TNT, de uraniumbom
op Hiroshima had een kracht van 15 kiloton (15000 ton). (De tonnen TNT geven het equivalent aan van de
hoeveelheid springstof zoals dynamiet, die nodig zou zijn om dezelfde destructie te bewerkstelligen.) De
technologie van waterstofbommen is zeer geavanceerd. De fusiereacties kunnen pas bij temperaturen
van de orde van honderd miljoen graden Celsius opgewekt worden. Daarom wordt een waterstofbom
ontstoken met behulp van stralingskoppeling met een splijtingsbom (Teller-Ulam-Sacharov principe), die dus
VredesTertsPeriodiek Stichting Vredescentrum Eindhoven Jaargang 20, februari 2011, nr. 54