De energie die vrijkomt bij een kernexplosie is enorm. Ze is in staat om hele steden in een paar minuten te vernietigen. Deze monsterlijke energie komt vrij als gevolg van een kernreactie.
Het mechanisme van een nucleaire kettingreactie
Uit het vak natuurkunde is bekend dat de nucleonen in de kern - protonen en neutronen - door sterke wisselwerkingen bij elkaar worden gehouden. Het overtreft aanzienlijk de krachten van Coulomb-afstoting, dus de kern als geheel is stabiel. In de 20e eeuw ontdekte de grote wetenschapper Albert Einstein dat de massa van individuele nucleonen iets groter is dan hun massa in gebonden toestand (wanneer ze een kern vormen). Waar gaat een deel van de massa heen? Het blijkt dat het verandert in de bindingsenergie van nucleonen en dankzij het kunnen kernen, atomen en moleculen bestaan.
De meeste bekende kernen zijn stabiel, maar er zijn ook radioactieve. Ze zenden continu energie uit, omdat ze onderhevig zijn aan radioactief verval. De kernen van dergelijke chemische elementen zijn onveilig voor mensen, maar ze stoten geen energie uit die hele steden kan vernietigen.
Kolossale energie ontstaat als gevolg van een nucleaire kettingreactie. De isotoop van uranium-235, evenals plutonium, worden gebruikt als nucleaire brandstof in een atoombom. Wanneer een neutron de kern binnengaat, begint het zich te delen. Een neutron, dat een deeltje is zonder elektrische lading, kan gemakkelijk doordringen in de structuur van de kern en de werking van de krachten van elektrostatische interactie omzeilen. Als gevolg hiervan begint het uit te rekken. De sterke interactie tussen nucleonen zal beginnen te verzwakken, terwijl de Coulomb-krachten hetzelfde zullen blijven. De uranium-235-kern zal in twee (zelden drie) fragmenten splitsen. Er verschijnen twee extra neutronen, die vervolgens een soortgelijke reactie kunnen aangaan. Daarom wordt het ketting genoemd: wat de splijtingsreactie (neutronen) veroorzaakt, is het product ervan.
Bij een kernreactie komt energie vrij, die de nucleonen in de moederkern van uranium-235 bindt (bindingsenergie). Deze reactie ligt ten grondslag aan de werking van kernreactoren en de explosie van de atoombom. Voor de implementatie moet aan één voorwaarde worden voldaan: de massa van de brandstof moet subkritisch zijn. Op het moment dat plutonium wordt gecombineerd met uranium-235, vindt er een explosie plaats.
Nucleaire explosie
Na de botsing van plutonium- en uraniumkernen ontstaat er een krachtige schokgolf die alle levende wezens binnen een straal van ongeveer 1 km treft. Een vuurbal die op de explosieplaats verschijnt, breidt zich geleidelijk uit tot 150 meter. De temperatuur daalt tot 8000 Kelvin wanneer de schokgolf ver genoeg reist. De verwarmde lucht vervoert radioactief stof over grote afstanden. Een nucleaire explosie gaat gepaard met krachtige elektromagnetische straling.
