Kiihdytetty fissiopommi

Kiihdytetty fissiopommi (engl. boosted fissionbomb) on ydinase, joka käyttää pientä määrää fuusiopolttoainetta kiihdyttämään, ja sitä kautta voimistamaan, pommissa tapahtuvaa fissioreaktiota. Neutronit, jotka fuusioreaktio vapauttaa, osallistuvat fissioon ja mahdollistavat useamman halkeamisreaktion tapahtumisen kuin ilman tällaista kiihdytystä. Tämän vuoksi suurempi osa pommin fissiilistä materiaalista osallistuu ydinräjähdykseen ennen kuin pommin ydin hajoaa. Fuusioreaktiot itsessään lisäävät räjähdyksen energiaa vain vähän, arviolta 1 %.

Orange Herald oli kiihdytetty fissiopommi (boosted fission bomb). Sen taistelulataus esiintyy tässä kuvassa. Iso-Britannia testasi asetta Tyynellämerellä 1950-luvun lopulla.

Kiihdytetty fissiopommi mahdollistaa atomipommien miniatyrisoinnin, koska entistä pienempi määrä fissiiliä materiaalia (uraania tai plutoniumia) tarvitaan teholtaan ekvivalenttiin räjähdykseen. Kriittinen massa on helpompi saavuttaa, kun räjähdyshetkellä on runsaasti nopeita neutroneita ilman että tarvitaan erillistä köyhdytetystä uraanista tehtyä "tamper"-osaa (pitämässä pommi koossa mahdollisimman pitkään räjähdyksen alkaessa). Ensimmäinen imploosiota käyttänyt ydinpommi, Fat Man, oli halkaisijaltaan 1,5 metriä ja käytti kolme tonnia tavanomaisia räjähteitä imploosion aikaansaamiseen. Nykyisten vetypommien primääriset fissioräjähteet taas käyttävät lähes aina kiihdytystä, joten esim. W88-ydinkärjet voidaan tehdä huomattavasti pienemmiksi ja keveämmiksi.

Atomipommin kiihdytyksen idea esitettiin ensi kerran Los Alamosissa vuonna 1947.

Nykyiset strategiset ydinaseet käyttävät lähes poikkeuksetta kiihdytystä niiden fissiota käyttävissä osissa. Käytetty fuusiopolttoaine on yleensä kaasumaista tritiumia tai deuteriumia tai niiden sekoitusta. Myös kiinteää litiumdeuteridia on käytetty joissain tapauksissa, mutta kaasumaiset aineen etuna on sen helppo varastointi aseen ytimen ulkopuolella. Vähän ennen imploosiota fuusiopolttoainetta suihkutetaan joko pommin onton plutoniumytimen sisään tai ytimen ja sen suojakuoren välissä olevaan tyhjään tilaan (ns. "levitated pit"-rakenne). Räjähdyksen aikana, kun noin 1 % fissioivasta aineesta on kulunut, lämpötila on noussut niin korkeaksi että fuusioreaktio polttoaineessa alkaa.

Kiihdytyksen vaikutuksesta saadaan jonkinlainen käsitys, kun huomataan että yhden moolin tritiumia (3 grammaa) ja yhden moolin deuteriumia (2 grammaa) täydellisen fuusioitumisen tuottavan yhden moolin neutroneita, jotka kykenevät fissioimaan yhden moolin plutoniumia (239 grammaa) - kun aseesta muualle karanneet neutronit jätetään huomioon ottamatta. Tämä tuottaa 4,6 moolia sekundäärisiä neutroneja, jotka taas kykenevät fissioimaan 4,6 moolia lisää plutoniumia (1 099 grammaa). Tämän yhteensä 1338 gramman plutoniumia näissä kahdessa fissioreaktion sukupolvessa tuottaisi 23 kilotonnia TNT:tä vastaavan räjähdystehon, ja käyttäisi 29,7 % 4,5 kg plutoniumia sisältävän pommin mahdollisesta fissiotuotosta (osa plutoniumista tarvitaan kriittisen massan muodostamiseen imploosiossa). Itse 5 gramman fuusiotehoaineen vapauttama energia olisi vain 1,73 % siitä mitä 1 338 gramman plutoniumin fissio tuottaisi. Tätäkin suuremmat tehokkuudet ja räjähdysvoimakkuudet ovat mahdollisia, koska ketjureaktio ei lopu vain kahden neutronisukupolven jälkeen.

Kiihdytetty fissio on eräiden arvioiden mukaan ollut pääasiallinen syy ydinaseiden tehokkuuden 100-kertaiseen kasvuun vuoden 1945 jälkeen.

Kiihdytettyjen ydinpommien toinen hyvä puoli on, että niistä voidaan tehdä immuuneja lähellä räjähtävien ydinaseiden neutronisäteilylle. Aikaisemmat ydinpommimallit saattaisivat tuottaa ydinräjähdyksen ennenaikaisesti ydinsodassa, jos niiden lähellä räjähtäisi toinen ydinase.

Katso myös

• Fuusioreaktori