Ydinase

Operaatio Ivyn Mike-pommin räjähdys.

Ydinase (aiemmin myös atomiase) on pommi, joka saa räjähdysvoiman ydinfissiosta tai ydinfuusiosta. Yhdellä ydinaseella voi tuhota tai tehdä vakavasti toimintakyvyttömäksi kokonaisen kaupungin, mikä tekee siitä yhden maailman vaarallisimmista aseista. Suurin osa ydinaseen tuhovoimasta on peräisin paine- ja lämpö­vaikutuksesta. Näiden lisäksi ydinaseilla on merkittävä, joskin yleensä tuhovoimaltaan edellä mainittuja vähäisempi säteily­vaikutus. Säteilyvaikutus voi aiheuttaa altistuneessa väestössä sairauksia, kuten säteilysairautta tai syöpää.

Nykyisin ydinaseita on tunnetusti käytössä Yhdysvalloilla, Venäjällä, Isolla-Britannialla, Ranskalla, Kiinalla, Intialla, Pohjois-Korealla ja Pakistanilla. Nämä maat ovat julistautuneet ydinasevaltioiksi. Lisäksi jotkin maat saattavat omistaa ydinaseita, mutta ne eivät ole julkisesti tunnustaneet niitä tai väitteitä ei ole pystytty todentamaan. Esimerkiksi Israelilla arvioidaan olevan huomattava määrä ydinaseita. Etelä-Afrikka on vapaaehtoisesti luopunut ydinaseistaan.

Ydinaseita on räjäytetty yli kaksituhatta kertaa. Näistä kaksi räjäytystä tapahtui toisessa maailman­sodassa, loput on suoritettu ydinkokeissa. Yhdysvallat pommitti japanilaisia kaupunkeja Hiroshimaa ja Nagasakia toisessa maailmansodassa. Suurin koskaan räjäytetty ydinase on Neuvostoliiton vuonna 1961 Novaja Zemljalla räjäyttämä Tsar-bomba.

Ydinaseiden sotilaallisen käytön lisäksi uhkana on valmistukseen, varastointiin ja kuljetukseen liittyvä ydinaseonnettomuuden riski.

Sotilaallisen käytön lisäksi ydinräjähteitä on käytetty tai esitetty käytettäväksi myös erilaisissa rauhanomaisissa sovelluksissa.

Ydinaseiden historia

Atomipommin periaatteen esitti vuonna 1934 fyysikko Leó Szilárd.

Käytännössä toimiviksi ydinaseet kehitettiin toisen maailmansodan aikana. Yhdysvallat aloitti vuonna 1939 Manhattan-projektin, jonka tuloksena atomipommit räjäytettiin Japanissa Hiroshimassa ja Nagasakissa elokuussa 1945.

Fissiopommit

Atomipommit saavat räjähdysvoimansa fissiosta, jossa raskaat ytimet (uraani tai plutonium) hajoavat kevyemmiksi atomiytimiksi, kun niitä pommitetaan neutroneilla. Ytimien halkeamisessa syntyvien neutronien halkaistessa jälleen uusia ytimiä syntyy räjähdysmäinen ketjureaktio, jossa vapautuu suunnattomasti energiaa. Toisinaan atomipommilla tarkoitetaan juuri fissiopommia, toisinaan taas mitä tahansa ydinasetta. Tämä sotkee jonkin verran käsitteitä.

Fissiopommin fysikaaliset perusteet

Atomipommi perustuu ydinreaktioon. Atomiytimissä tapahtuu muutoksia, jos niitä pommitetaan hiukkasilla, joilla on sopiva energia, yleensä neutroneilla. Joissain tapauksissa atomi absorboi tämän vapaan neutronin ja tulee itse epävakaaksi. Silloin atomi halkeaa ja lähettää säteilyä ja uusia vapaita neutroneita, jotka puolestaan rikkovat lisää ytimiä. Raskaimmat atomiytimet halkeavat helpoimmin, koska ne ovat luonnostaan epävakaita.

Varsinainen räjähdys johtuu siitä, että lähinnä valtavan röntgensädepulssin takia ympäröivä ilma kuumenee nopeasti, joten se laajenee räjähdysmäisesti ja lähettää sokkiaallon. Atomipommin räjähdys havaitaan välähdyksenä, jota seuraa tulipallon näkyminen ja lopulta sienipilven synty. Atomipommin tulipallon lämpötila on yli kymmenen miljoonaa astetta.

Suinkaan kaikki aineet eivät fissioidu eli halkea pommitettaessa neutroneilla, vaan ainoastaan raskaimmat aineet. Kevyempien aineiden siepatessa neutroneja syntyy muun muassa uusia alkuaineita. Fissiopommikelpoisia aineita on muutamia: luonnossa esiintyy uraania (U), ja ydinreaktorissa voi tuottaa plutoniumia (Pu). Muitakin vastaavia aineita on, mutta niitä ei tiedetä käytetyn ydinaseissa.

Isotoopit

Luonnonuraanista tai ydinpolttoaineesta on rikastusasteessa noin 90 %-yksikön matka ydinräjähteisiin

Isotoopit ovat alkuaineiden erimassaisia alalajeja, jotka eroavat toisistaan ytimessä olevien neutronien määrän perusteella. Uraanilla on useita isotooppeja, joista vain tietyt sopivat ydinpolttoaineeksi tai pommimateriaaliksi. Luonnonuraanista on rikastettava erilleen se uraani, joka sopii ydinpommiin.

Uraaniatomissa on 92 protonia ja plutoniumissa 94. Luonnonuraani sisältää pääasiassa kahta isotooppia, uraani-238:aa ja uraani-235:tä. Halkeamiskelpoinen uraani-235 (²³⁵U) on harvinaista luonnonuraanissa: siinä sitä on vain noin 0,7 %.

Jotta uraani kelpaisi atomipommiin, sitä on rikastettava siten, että se sisältää halkeamiskelpoista ²³⁵U:tä ainakin noin 93,5 %. Yli 80-prosenttista rikastettua uraania sanotaan vahvasti rikastetuksi uraaniksi. Jotta ketjureaktio olisi jossain uraanikappaleessa mahdollinen, siinä on oltava riittävä määrä halkeamiskelpoista uraani-235:tä. Tätä määrää sanotaan kriittiseksi massaksi. Tämä siksi, etteivät ensimmäisen halkeamisen tuloksena olevat neutronit karkaisi uraanikimpaleesta jatkamatta ketjureaktiota. Jos kaikki ensimmäisessä halkeamisessa syntyneet neutronit sattumalta karkaavat uraanista ulos, tulee kuitenkin joskus jokin neutroni, joka käynnistää ketjureaktion.

Kriittinen massa

Pääartikkeli: Kriittinen massa

Puhtaalle ²³⁵U:lle kriittinen massa on noin 52 kg. Tämä vastaa 17 cm:n läpimittaista palloa. 93,5-prosenttiselle aseluokan uraanille kriittinen massa on 56 kg. Jos uraani kutistetaan räjähteillä tiheäksi, kriittinen massa pienenee 8 kg:aan. Vastaava massa plutoniumilla on noin 4 kg. Hiroshiman pommissa käytettiin 80-prosenttisesti rikastettua uraania, jonka kriittinen massa on 60 kg.

Plutonium-239:llä kriittinen massa on vain noin 11 kg. Aseluokan plutoniumiin suositellaan sellaista plutonium-239:ää (²³⁹Pu), jonka puhtausaste on yli 90 %. 13–35 kg:sta plutoniumoksidia voi tehdä alkeellisen ydinaseen, jonka räjähdysteho on pieni ja vaikeasti ennustettava, korkeintaan 0,1–1,0 kt.

Plutoniumin kriittinen massa vaihtelee sen isotooppikoostumuksen mukaan. Niin sanotulla reaktoriluokan plutoniumilla se lienee 13–18 kg, ja puhtaalla ²³⁹Pu:lla se on 10–11 kg. Jos plutoniumkappale ympäröidään 15 cm paksulla luonnonuraanikerroksella, kriittinen massa alenee hieman yli 4 kg:aan. Nykyaikaisia puristustekniikoita käytettäessä pommissa tarvitaan aseluokan plutoniumia vain 2–4 kg ja reaktoriluokankin plutoniumia vain noin 5 kg.

Kriittistä massaa kasvattavat halkeamiskelpoisessa aineessa olevat satunnaiset epäpuhtaudet ja ”väärät” isotoopit sekä neutroneita imevät aineet. Jos ²³⁵U-kappaletta ympäröi berylliumista koostuva riittävän paksu neutroniheijastin, kriittinen massa pienenee 15 kg:aan. Fissioituvaa ainetta tihentää atomipommissa yleensä tavanomainen räjähdys.

Ydinpommin koosta ja sen rajoituksista

Davy Crockett -pommi laukaisutelineessään.

Tykistön W48-ydinkranaatin malli

Fissiopommia ei voi rakentaa rajattoman suureksi, koska suuret pommit vaativat enemmän fissioituvaa ainetta kuin ”normaalit” atomipommit. Fissioituvan aineen määrän kasvaessa tulee yhä vaikeammaksi estää ennenaikainen fissiopommin räjähdys. Jos fissioreaktio alkaa liian aikaisin, pommin räjähdysteho jää pieneksi. Toisaalta suurta uraanimäärää on vaikeampi pitää pienehkössä tilavuudessa alikriittisenä. Fissiopommin voiman käytännön yläraja lienee 500 kt. Pommi ei voi myöskään olla rajattoman pieni, koska silloin kriittinen massa jää saavuttamatta. Vuonna 1951 yhdysvaltalaiset räjäyttivät ensimmäisen alle 0,1 kilotonnin (100 TNT-tonnin) ydinräjähteen ja 1958 vain 200:aa trotyylikiloa vastaavan ydinräjähteen. Yksi pienimmistä ydinaseista oli Yhdysvalloissa valmistettu fissiopommi ”Davy Crockett”, jonka teho oli alle 0,1 kilotonnia. Vuodesta 1963 vuoteen 1992 käytössä olleen tykistökranaatti W48:n kärki oli räjähdysvoimaltaan vain 0,072 kilotonnia.

Molemmilla suurvalloilla oli myös ydinkärkisiä torpedoja ja merimiinoja. Niiden räjähdysteho oli yleensä noin 0,3 kilotonnia. Tällaisia aseita epäillään olleen venäläisessä sukellusveneessä, joka ajoi karille Karlskronassa vuonna 1981, joskin Neuvostoliitto kiisti asian ja sanoi säteilyhavaintojen olleen peräisin mittaajien tritiumia sisältäneistä kellotauluista.

0,1–200 kilotonnin räjähdettä sanotaan kilotonniluokan aseeksi, ja yli 0,5 megatonnin aseet ovat selvästi megatonniluokan aseita. Näin ollen atomipommit ovat aina melko ”pieniä”, kilotonniluokan aseita. Nykyajan mannertenvälisissä ohjuksissakin ydinkärkien räjähdysteho on yleensä alle 500 kilotonnia, esimerkiksi ”Peacekeeperissä” 340 kilotonnia. Tosin Peacekeeper oli MIRV-ohjus, joka kantoi kymmentä ydinkärkeä. Yhteenlaskettu teho siis oli 3,4 megatonnia. Venäläisen Topol-ohjuksen kärjen räjähdysteho on 750 kilotonnia. Toisen maailmansodan aikana Saksaa pommitettiin 1,6 megatonnin voimalla käyttäen tavanomaisia räjähteitä.^lähde?

Fissiopommin toiminta

Tykkityyppinen uraanipommi

Karkea tykkityyppisen uraanipommin rakennekaavio. Uraanikappaleet ammutaan yhteen, jolloin kriittinen massa saavutetaan ja pommin räjäyttävä ketjureaktio alkaa.

Uraanipommin rakenne on yksinkertainen. Pommin runkona on putki. Putken toisessa päässä on painava uraanikappale, ja toisessa kevyempi, joka ammutaan räjähdyspanoksella isompaan kappaleeseen kiinni. Isommassa kappaleessa on pienemmän kappaleen kokoinen lovi. Kriittinen massa saavutetaan, kun pienempi kappale iskeytyy paikalleen ja ketjureaktio alkaa. Joskus molemmat kappaleet on kuorrutettu sopivalla tavalla neutroneja heijastavalla aineella (muun muassa beryllium, volframi, luonnonuraani). Mukana voi olla myös poloniuminen erillinen neutronilähde, mutta se ei ole välttämätön.

Hiroshiman pommi pohjautui tähän tykkityyppiseen rakenteeseen, joka on helppo rakentaa ja jota kehiteltäessä ei tarvita suuria määriä monimutkaisia testejä.

Imploosioperiaatteinen plutoniumpommi

Imploosioon perustuva plutoniumpommi, jossa räjähdelinssit (keltainen, ruskea) puristavat plutoniumin kasaan (sisin vaaleansininen). Välissä on räjähdelinssien paineaaltoa tasaavia ja ketjureaktiota tehostavia kerroksia. Pommin keskustassa oleva vihreä pallo on ketjureaktion käynnistävä neutronilähde.

Plutoniumpommi on tykkityyppistä uraanipommia huomattavasti vaikeampi valmistaa, koska tykkityyppisessä plutoniumpommissa ketjureaktio pyrkii alkamaan liian aikaisin ja tuottamaan vain pienen räjähdyksen. Ketjureaktion alku johtuu fissiokelpoisen Pu-239:n seassa olevan Pu-240:n ja muiden plutoniumin isotooppien itsestään tapahtuvasta fissiosta. Pu-240 on siis niin epävakaa, että se pystyy fissioitumaan ilman neutronipommitusta. Tämä neutronintuotanto on ongelma tehokkaan plutoniumpommin suunnittelijalle.

Tykkityyppinen rakenne plutoniumpommissa on teoriassa mahdollinen, mutta silloin pommi kasvaa liian suureksi ja raskaaksi, jotta se soveltuisi käytännön aseeksi.

Plutoniumpommissa kutistetaan ontto plutoniumpallo räjäyttämällä niin pieneksi ja tiheäksi, että ketjureaktio alkaa. Tällä menetelmällä kriittinen massa saavutetaan 1/10:llä siitä ajasta, jonka tykkityyppinen pommi vaatii. Plutoniumpommi räjähtää aluksi "sisään”, eli siinä tapahtuu ns. imploosio (eli eksploosion eli räjähdyksen vastakohta).

Imploosiomenetelmässä on käytännön ongelmana se, että plutoniumkappaleen kutistavan sokkiaallon on oltava tarkoin pallomainen, joten pommi on koottava alle millimetrin tarkkuudella. Räjähde on sytytettävä useista kohdin täysin samanaikaisesti.

Koska pommissa on useita sytyttimiä, syntyy monta erillistä toistensa kanssa ristiin menevää sokkiaaltoa.

Eri sytytyspaikoista lähtevät sokkiaallot on siis yhdistettävä. Tämä tapahtuu käyttämällä kahta räjähdysainetta. Toisessa sokkiaalto etenee nopeasti, toisessa hitaasti. Hidas räjähdysaine on sisempänä ja nopea räjähde, jossa sytytys tapahtuu, ulompana. Näistä kahdesta kootaan pallon osa, ”linssi”.

Hidas aine on karkeasti ulospäin osoittava pehmeä kartio. Näiden rajapinta taittaa sokkiaaltoa rajapintaa vastaan kohtisuorassa olevaan suuntaan, normaaliin päin. Kun rajapinta on muotoiltu oikein, sokkiaalto saadaan keskitettyä kuten valonsäteet linssillä menemään pommin keskusta kohti. Eri imploosiorakenteissa on vaihteleva määrä linssejä. Linssien sisällä on vielä ohuehko nopean räjähteen kerros, vahvistin.

Linssien jälkeen on oltava yleensä sokkiaaltoa vahvistava nopean räjähteen pallomainen kerros tai toinen linssikerros.

Teoriassa imploosio on yksinkertainen, mutta sen toteuttaminen käytännössä vaikeaa. Yhdysvallat käytti vuosina 1944–1945 imploosiomenetelmän kehittämiseen tuhansia henkilötyövuosia. Nykyään tehtävä on helpompi, imploosiota voi simuloida supertietokoneilla.

Räjähdysaine on sytytettävä monilla eri puolilla tarkoin yhtäaikaisesti. Plutoniumydintä ympäröi räjähdysaaltoa (sokkiaaltoa) tasaava aine, ja sen keskellä on neutronilähde.

Imploosiomenetelmää voidaan tietysti käyttää myös uraanipommin tekemisessä. Yleensä atomipommia kehittelevä maa joutuu testaamaan imploosiota laboratoriossa. Alamogordossa räjäytetty koelataus ja Nagasakin pommi ”Fat Man” pohjautuivat imploosioon. Imploosio toteutetaan yleensä eri ”räjähdysainelinsseillä”, joissa on kaksi räjähdysainetta.

Imploosiopommi on oikein tehtynä voimakkaampi kuin tykkityyppinen pommi, koska siinä fissioituvan aineen tiheys kasvaa suuremmaksi kuin tykkityyppisessä. Huonosti tehty imploosiopommi on pienitehoinen, sen voima voi olla muutamista tonneista yhteen kilotonniin.

Plutoniumpommin pohjamateriaali on myrkyllistä ja kemiallisesti reaktiivista ja siksikin vaikeaa käsitellä. Plutoniumiin lisätään yleensä galliumia, jotta se säilyisi sopivassa metallin allotrooppisessa muodossa, delta-faasissa, ja se kuorrutetaan sopivalla aineella, esimerkiksi kullalla, jottei gallium reagoisi ympäristön kanssa. Plutonium-240:n itsestään tapahtuva eli spontaani hajoaminen lämmittää plutoniumia. Lämpeneminen voi olla pommia rakentavalle ongelma, jos lämpöä ei johdeta pois.

Imploosiopommeissa on onton plutoniumpallon välissä kaksi kerrosta: sisempänä alumiini-, beryllium- tai alumiiniberylliumseoskerros ja luonnonuraanikerros. Sisempi kerros on pienitiheyksistä, ulompi suuritiheyksistä. Sisempi heijastaa sokkiaaltoa takaisin ja pienentää sen jälkeen tapahtuvaa paineen laskua, ulompi pitää pommia koossa ketjureaktion alkaessa. Näin pommin voima kasvaa.

Keltaruskeat räjähdelinssit puristavat plutoniummassan kriittiseen tilavuuteen ja tiheyteen.

Räjähdekerros koostuu räjähdelinsseistä, jotka on liitetty yhteen jalkapallomaisesti: esimerkiksi 20 kuusikulmiota, 12 viisikulmiota. Linssissä on hitaan räjähteen kartio, joka osoittaa ulospäin, ja sisäänpäin osoittava nopean räjähteen kartiomainen kolo, joka sopii hitaaseen räjähteeseen saumattomasti. Linssejä saattaa olla kaksi kerrosta päällekkäin. Sytytys tapahtuu esimerkiksi voimakkaalla virralla räjähtävällä langalla. Sytyttiminä käytetään krytroneja, jotka pystyvät kytkemään 4 000 voltin voimakasvirtaisen pulssin muutamassa sekunnin miljardisosassa. Parhaaksi pommin kuorimateriaaliksi on todettu luja alumiiniseos duralumiini (dural).

Violetti: räjähde, vaaleansininen: plutonium.

Pallomaisen plutoniumpommin (esimerkkinä Fat Man) rakenne on seuraava:

1. neutronilähde, esimerkiksi beryllium/polonium 1 cm, 7 g
2. ontto plutoniumpallo 4,5 cm, 6,2 kg
3. neutroniheijastin: alumiini ja boori 11,5 cm, 120 kg
4. tehostin: luonnonuraani 23 cm, 120 g
5. paksu räjähdekerros sytyttimineen 65 cm, 2 500 kg.

Atomipommi on toteutettu myös muuttamalla räjähteellä soikean plutoniumkappaleen muoto räjähdyksellä pallomaiseksi. Plutonium on tässä lieriömäisen räjähdekappaleen sisällä. Tämä ratkaisu on verraten harvinainen.

Atomipommin räjähtäessä vain pieni osa kriittistä massaa vastaavasta määrästä vapauttaa energiaa haljetessaan. Fat Manille tämä oli vain 1,4 % ja parhaimmille pommeille 20 %. Koska on vaikeaa pitää suurta määrää fissioituvaa ainetta pienessä tilavuudessa, atomipommin käytännön raja räjähdysvoimalle on muutamia satoja kilotonneja.

Muut räjähdetyypit

Fuusiopommit

Pääartikkeli: Vetypommi

Fuusiopommit saavat räjähdysenergiansa keveiden aineiden (vety tai helium) fuusioituessa raskaammiksi aineiksi vapauttaen suuren määrän energiaa. Näitä pommeja kutsutaan yleensä vetypommeiksi tai lämpöydinpommeiksi. Käytännössä fuusiopommin yhteydessä tarvitaan aina myös fissiopommia, joka synnyttää fuusioon tarvittavan korkean lämpötilan. Fuusiopommi on fissiopommia räjähdysvoimaltaan huomattavasti tehokkaampi.

Fuusiopommin toiminta

Fuusiopommin karkea rakennekaavio
1. Keltainen: säteilykanava, esimerkiksi polystyreeniä
2. Punainen: fissiokelpoinen aine
3. Harmaa: tavanomainen räjähde
4. Turkoosi: fuusioaineen suojus
5. Vihreä: fuusioituva aine
6. Valkoinen: tyhjää
7. Musta: pommin kuori

Vasemmalla puolella on fissiovaihe, oikealla fuusiovaihe. Fuusiovaiheen keskellä oleva ontto fissioituva ainesauva on ns. sytytystulppa.

Ideana on se että fissiopommin aiheuttama räjähdys luo riittävän suuren paineen ja kuumuuden, eli sopivat olosuhteet häiriöttömälle fuusioreaktion alkamiselle.

Kiihdytetty fissiopommi

Pääartikkeli: Kiihdytetty fissiopommi

Kiihdytetyt fissiopommit perustuvat siihen, että fissiopommissa fissioituvan aineen keskelle sijoitetaan pieni määrä fuusioituvaa ainetta, josta lähtevä neutronisäteily saa aikaan lisää fissiota pommin ytimessä kasvattaen räjähdystehoa noin kaksinkertaiseksi. Itse fuusio tuottaa lisäystä räjähdystehoon vain mitättömän pienen määrän.

Kobolttipommi

Kobolttipommien kuoret on valmistettu koboltista, joka räjähdyksessä muuttuu radioaktiiviseksi. Tarkoituksena on tehdä pommin laskeumasta myrkyllisempi, ja saastuttaa ympäristöä pitempään. Puhutaan ”suolatuista pommeista”. Vaikutuksen saamiseksi eri pituisille ajoille kuoriin on käytetty myös muun muassa sinkkiä.

Mikäli kobolttipommi räjäytettäisiin korkealla ilmakehässä, koboltti muuttuisi pieniksi hiukkasiksi ja saastuttaisi maapallon hyvin laajalti hiukkasten levitessä tuulten mukana. Koboltin radioaktiivisen isotoopin koboltti-60:n puoliintumisaika on 5,27 vuotta.

Neutronipommi

Pääartikkeli: Neutronipommi

Neutronipommi antaa fissiossa vapautuvien neutronien karata pommista, mikä lisää säteilyvaikutusta huomattavasti. Tämä suuntaa pommin tuhovaikutuksen entistä selkeämmin elollisia olentoja kohtaan, rakennelmien selvitessä vähäisemmillä tuhoilla.

”Likaiset pommit”

Pääartikkeli: Likainen pommi

Likaiset pommit eli radiologiset aseet ovat aseita, joissa tavanomainen räjähdys levittää radioaktiivista ainetta ympäristöön. Vaikutus on sama kuin ydinaseen radioaktiivisella laskeumalla. Kyse ei ole siis varsinaisesta ydinaseesta. Likainen pommi soveltuu hyvin terroristin aseeksi, sillä säteily pieninäkin määrinä lisää pommin kauhuvaikutusta. Periaatteessa likainen pommi voi saastuttaa jonkin alueen asumiskelvottomaksi kymmeniksi vuosiksi ja lisätä syöpäriskiä laajemmalla alueella.

Ydinaseen merkitys

Ydinase on ollut tähän mennessä ainoa ase, jota ei ole käytetty sen jälkeen, kun se on ollut vähintään kahden maan hallussa. Aikanaan muun muassa jalkajousta, konekivääriä ja ruutia tehokkaampia räjähdysaineita pidettiin aseina, jotka joko vaikuttaisivat sodankäynnin loppumiseen tai joiden käyttö ”sivistyneiden” maiden välillä olisi tuomittavaa. Japanissa ruutiin perustuvien aseiden omistaminen kiellettiin 1600-luvulla kuolemanrangaistuksen uhalla.

Yhdysvaltain halun taustaksi rajoittaa joukkotuhoaseita on esitetty sitä, että se rajoittaa Yhdysvaltain toimintamahdollisuuksia maailmassa. Edelleen Mao Zedongin kerrotaan sanoneen, että kymmenellä ydinaseella Kiina saavuttaisi koskemattomuuden. Ilmiö näkyy myös Yhdysvaltain ja Pohjois-Korean suhteissa.

Eri maiden ydinaseohjelmat

Valtio	Lukumäärä yhteensä	Aktiiviset ydinkärjet	Ensimmäinen ydinkoevuosi (Kokeen nimi)	Ensimmäisen kokeen sijainti	Ydinkoekieltosopimus status	Laukaisutapa	Kokeiden määrä
Viisi ydinasevaltiota, jotka ovat allekirjoittaneet ja ratifioineet Ydinsulkusopimuksen
Yhdysvallat	5 244	1 770	1945 (Trinity)	Alamogordo, New Mexico	allekirjoittanut	triadi	1 054
Venäjä	5 889	1 674	1949 (RDS-1)	Semey, Kazakstan	allekirjoittanut	triadi	715
Britannia	225	120	1952 (Hurrikaani)	Montebellosaaret Korallimeri, Australia	ratifioinut	mereltä (Trident)	45
Ranska	290	280	1960 (Gerboise Bleue)	Reggane, Ranskan Algeria	ratifioinut	mereltä ja ilmasta	210
Kiina	410		1964 (Projekti 596)	Lopjärvi, Xinjiang	allekirjoittanut	triadi	45
Ydinsulkusopimuksen ulkopuolella olevat valtiot
Intia	164		1974 (Hymyilevä Buddha)	Thar, Rajasthan	ei allekirjoittanut	triadi	6
Pakistan	170		1998 (Chagai-I)	Ras Koh-vuori, Sulaimanin vuoristo Balochistan	ei allekirjoittanut	maalta ja ilmasta	6
Pohjois-Korea	30		9. lokakuuta 2006 (Pohjois-Korean ydinkokeet)	Kilju, Pohjois-Hamgyeong	ei allekirjoittanut	maalta ja mereltä (todennäköisesti)	6
Kiistanalaiset ydinasevaltiot
Israel	todennäköisesti noin 90		1960–1979	Katso Etelä-Atlantin välähdys	allekirjoittanut	triadi (todennäköisesti)	ei tietoa
	Yhteensä: ~12 512
Huomautuksia taulukkoon: Triadi = valtio voi laukaista ydinaseita kaikilla kolmella perinteisellä tavalla: sekä maalta (joko kiinteistä siiloista tai liikkuvilta ajoneuvoalustoilta), mereltä (taulukossa se tarkoittaa sukellusveneitä) kuin ilmastakin (lentokoneista). Tarkoituksena on suojella niitä vihollisen ensi-iskulta ja säilyttää kostoiskuun perustuva ydinasepelote. Ydinaseiden sijoittamista kiertoradalle avaruuteen on toistaiseksi (2020) estänyt 1967 solmittu Ulkoavaruuden sopimus.

Ydinaseita on ainakin Yhdysvalloilla, Venäjällä, Isolla-Britannialla, Ranskalla, Kiinalla, Intialla, Pakistanilla ja Pohjois-Korealla. Lisäksi Israelilla on melko varmasti ydinase. Sotilasliittoutumien, muun muassa Naton, johdosta ydinaseita on sijoitettuna myös muihin valtioihin.

Manhattan-projektin tuloksena Hiroshimaa ja Nagasakia ydinpommitettiin kesällä 1945. Neuvostoliitto sai ensimmäisen ydinaseensa todennäköisesti vakoilemalla Yhdysvaltain aseohjelmaa. Iso-Britannia oli mukana Manhattan-ohjelmassa yhdessä Kanadan kanssa. Ranska lienee aloittanut ydinaseohjelmansa 1956. Vielä 1930-luvulla Saksa oli ollut ydintutkimuksen edelläkävijä, mutta toisen maailmansodan aikana Yhdysvallat, Britannia ja Neuvostoliitto ohittivat sen.

Kiinassakin ydinasetutkimus aloitettiin jo vuonna 1953, ja päätös ydinaseistuksen hankkimisesta tehtiin vuonna 1955 tai 1956. Sosialistiset Kiina ja Neuvostoliitto aloittivat 1950-luvulla tiiviin yhteistyön muun muassa ydinteknologian alalla salaisten sopimusten siivittämänä. Neuvostoliitto jopa lupasi toimittaa Kiinalle ydinaseen mallikappaleen sekä apua ydinaseen rakentamisessa. Maiden välien viilentyessä Kiinalle ei toimitettu ydinasetta ja vuonna 1960 Neuvostoliitto veti neuvonantajansa pois. Ensimmäisen kerran Kiina kokeili ydinasetta 16. lokakuuta 1964. Kiina antoi 20. kesäkuuta 1966 lausunnon, jonka mukaan se ei missään olosuhteissa liity osittaiseen ydinkoekieltosopimukseen eikä osallistu mihinkään aseidenriisuntakonferenssiin.

Israel on hyvin todennäköisesti omistanut 1960-luvulta asti ydinaseen, mutta sen viranomaiset ovat antaneet tästä vain epämääräisiä lausuntoja. Israel on jarruttanut ja estänyt Irakin todennäköistä ydinaseohjelmaa Israelin ilmavoimien tuhotessa 1981 Al-Tuwaithan Osirak-ydinreaktorin. Irakin ydinaseohjelma alkoi 1971 huolimatta siitä, että maa liittyi ydinsulkusopimukseen 1969. Irakin oletettiin olleen muutaman vuoden tai kuukausien päässä ydinaseen valmistumisesta Persianlahden sodassa 1991.

Video Ydinaseräjäytyksiä Yhdysvaltain 1948 Tyynenmeren Marshall-saarilla tekemästä koesarjasta. • Tiedoston koko: 2,72 Mt • Kesto: 1 min37 s

Manhattan-projektin tulos, Plutoniumpommi The Gadget, oli ensimmäinen räjäytetty ydinase

Intian ydinase kertoo kehitysmaiden kyvystä rakentaa oma ydinase julkisten tietojen pohjalta, mutta myös suurista vaikeuksista, joita ydinaseiden suunnittelemisessa ja rakentamisessa on. Arviot Intian ydinasearsenaalin koosta vaihtelevat huomattavasti. Intialla lienee jonkinlainen reaalinen kyky iskeä ydinaseilla Kiinaan ja Pakistaniin. Arviot pommien määristä vaihtelevat kymmenestä muutamiin kymmeniin. Pakistanin tiedetään kauan havitelleen ydinasetta ja olleen pitkällä ohjelmassa jo 1980-luvulla. Pakistanin atomienergiakomissio perustettiin vuonna 1965. Pakistan alkoi kehittää ydinasetta 1972 vastavetona Intian uhkaan. Maalla arvioidaan olevan vähintään parikymmentä ellei jopa useita kymmeniä ydinpommeja. Nyttemmin, hieman yllättäen poiketen aikaisemmasta tiukasta politiikasta, Yhdysvallat on tunnustanut Intian vastuulliseksi ydinasevaltioksi.

Pohjois-Korea on ilmoittanut ydinaseohjelmastaan ja väittänyt, että sillä on ydinase. Aikaisempien vihjailujen on väitetty olleen pelkkää retoriikkaa. Pohjois-Korealla on pieni Yongbyonin reaktori, joka tuottaa plutoniumia. Yongbyonissa on rakenteilla toinen reaktori. Maan epäillään hankkineen uraaninrikastustekniikkaa Pakistanista.

Iran on rakentanut uudelleen Bushehrin ydinvoimalan Venäjän avulla vuodesta 1995. Iran on rakentanut laitoksia, joilla se pystyy rikastamaan uraania. Maalla on myös useita ydintutkimuslaitoksia. Yhdysvallat väittää Iranin kehittelevän ydinasetta.

Etelä-Afrikka kehitti melko alkeellisen tykkityyppisen uraaniin perustuvan ydinpommin. Etelä-Afrikassa on suuret uraanivarat, mikä on ollut tiedossa pitkään. Pommin tuotanto-ohjelma kesti parikymmentä vuotta ja maalla oli muutamia pommeja, jotka on nyttemmin purettu.

Ydinaseiden leviäminen

Neuvostoliiton/Venäjän ydinkärkien määrä 1949–2002

Ydinsulkusopimus estää virallisesti ydin­aseiden leviämistä. Sopimusta valvoo tarkastuksin kansainvälinen atomienergiajärjestö IAEA. Moni sopimusta allekirjoittamaton maa on hankkinut itselleen ydinaseen. On maita, jotka ovat havitelleet ydinasetta ydinsulkusopimuksesta huolimatta.

On helpompaa rakentaa vähemmän korkealuokkainen ydinase kuin mitä yhdysvaltalaiset kehittivät Manhattan-projektissa. Ydinaseen valmistaminen vie teollisuusmaalta kymmenestä viiteentoista vuotta. Aika voi olla lyhyempikin, jos ydinpolttoainekierto on pommintekoon sopiva. Japania pidetään maana, joka pystyisi helposti valmistamaan ydinaseen, jos haluaisi. Kehitysmaa tarvitsee tekniikkaa valmistaakseen ydinaseen. Uraanin rikastamiseen tai plutoniumin jälleenkäsittelyyn soveltuvan ydintekniikan ostoyritykset voivat kertoa ydinaseen havittelusta. Tietyntyyppiset reaktorit soveltuvat pommituotantoon paremmin kuin toiset. Toimiva tutkimusreaktori saattaa kertoa ydinaseen kehittelystä.

Siviilikäyttöisen hyötöreaktorin avulla voidaan tuottaa ydinaseisiin kelpaavaa materiaalia, ja ainakin Pakistanin, Intian, Iranin sekä Pohjois-Korean epäillään näin jo tehneen.

Fissiopommeja voidaan myös tuhota laimentamalla ne ydinpolttoaineeksi sopivaksi ja ”polttaa” ne ydinvoimalassa.

Suurvallat ja kansainväliset järjestöt seuraavat monesti ydinaseiden kehittelystä epäiltyjen maiden, esimerkiksi Iranin toimia. Jonkun maan pinnalla tai ilmakehässä tekemiä ydinkokeita voidaan havaita esimerkiksi yhdysvaltalaisilla Vela-satelliiteilla, jotka havaitsevat valonvälähdykset ja gammasäteilyn. Yllättävä maanjäristys alueella, jossa niitä ei yleensä esiinny, voi liittyä maanalaiseen ydinkokeeseen. Myös maanalaisesta ydinkokeesta voi vuotaa joskus ulos säteilyä, jonka vakoilijat voivat mitata paikan päällä. Maanalaisten ydinkokeiden aiheuttamia maanjäristyksiä voidaan vaimentaa tai eliminoida suorittamalla ydinkoe suolakupoliin öljyllä syövytetyssä ontossa tilassa. Tarkoitukseen sopivat puhtaat suolakerrostumat ovat harvinaisia.

Ydinaseiden käyttö

Erilaisia ydinräjäytyksiä. 1. Ilmakehässä, 2. Maan alla, 3. Yläilmakehässä. 4. Veden alla

Ydinaseita on käytetty taistelutoimissa vain kaksi kertaa, Nagasakissa ja Hiroshimassa, mutta niitä on usein aiottu käyttää myös muissa kriiseissä ja sodissa. Korean sodan aikana YK:n joukkojen yhdysvaltalaiskomentaja kenraali Douglas MacArthur ehdotti kirjeessään kongressinjäsen Martinille ydinaseiden käyttämistä pohjoiskorealaisia ja kiinalaisia vapaaehtoisia vastaan.

Ydinpommien räjähdysvoimat mitataan vastaavana trotyylimäärinä. Trotyyli (TNT, Trinitrotolueeni) on tavallinen räjähde sotilaskäytössä. Kahdenkymmenen kilotonnin (kt) räjähdys vapauttaa siis yhtä paljon energiaa kuin kahdenkymmenentuhannen trotyylitonnin räjäyttäminen. Erikoissuurten tavanomaisten pommien voima on vain noin 0,044 kt eli 44 t. Suurten vetypommien voima mitataan miljoonina trotyylitonneina eli megatonneina (Mt).

Strategisia ydinaseita käytetään toisiaan täydentävissä järjestelmässä eli ”triadissa”. Ydinkärkiä voidaan sijoittaa pommikoneisiin, mannertenvälisiin- ja SLBM-ohjuksiin.

Hiroshiman ja Nagasakin pommitukset

Pääartikkeli: Hiroshiman ja Nagasakin pommitukset

Little Boy

Little Boy sisältä

Fat Man

Hiroshiman ja Nagasakin tuhonneet pommit pudotettiin molemmat B-29 Superfortress -pommikoneista. Ensimmäinen pommi pudotettiin Enola Gay -nimisestä koneesta 6. elokuuta 1945, jota ohjasi eversti Paul Tibbets. Pommi pudotettiin 31 000 jalan korkeudesta (9 450 m) ja pommi räjähti kello 8:15 (JST) pudottuaan vapaasti 1 800 jalan korkeuteen (550 m). Pommin teho vastasi noin 13 kilotonnia TNT:tä, nykymittapuilla varsin vaatimattomasti, mutta se tappoi välittömästi noin 75 000 ihmistä. Tämän Little Boy -pommin paino oli 4 000 kg ja siinä käytettiin uraani-235-isotooppia. Vastaavaa pommia ei ollut koskaan ennen testattu.

Nagasakin yllä 9. elokuuta 1945 räjäytetty Fat Man -pommi oli täysin erilainen, siinä käytettiin fissioituvana aineena plutoniumia. Tämäntyyppinen pommi oli jo kerran räjäytetty 16. heinäkuuta Trinity-koealueella New Mexicossa. Pommi painoi 4 545 kg ja se pudotettiin Bockscar-nimisestä B-29-koneesta, jota ohjasi majuri Charles Sweeney. Pommin teho oli noin 20 kt ja räjähdyskorkeus sama kuin Little Boyn, eli 550 m. Nagasakin mäkisen maaston vuoksi tuhovaikutus jäi pienemmäksi, mutta pommi tappoi silti 73 900 ihmistä.

Pommien käytön tukijat uskovat, että ihmishenkiä ennemminkin säästettiin, sillä tavanomaisissa pommituksissa ja Yhdysvaltain maihinnousussa olisi todennäköisesti kuollut enemmän ihmisiä.

Japani oli päättänyt taistella loppuun asti, mutta keisarin esitettyä diplomaattisen ratkaisun etsimistä ja liittoutuneiden lievennettyä ehdottoman antautumisen vaatimusta muotoon, että keisari voisi jäädä valtaistuimelleen, päättivät japanilaiset olla vastaamatta Potsdamin julistukseen ja odottaa tuloksia neuvostoliittolaisten kautta käydyille keskusteluille. Japanin vastaamattomuus tulkittiin liittoutuneiden johdossa siten, että Japani oli hylännyt julistuksen ehdot.

Pommien vaikutukset näkyvät yhä

Ihmiset ympäri maailman muistavat vuosittain Hiroshiman ja Nagasakin atomipommitusten uhreja. Yhdysvaltalaisten pudotettua atomipommit vuonna 1945 Japanissa kuoli 200 000 siviiliä.

40-vuotisen tutkimuksen perusteella Hiroshiman ja Nagasakin ydinpommit eivät aiheuttaneet geneettistä vahinkoa, joka tuottaisi jälkeläisissä mutaatioita. Tutkimuksessa ydinpommista selviytyneiden saamista lapsista ei löytynyt lisääntyneesti kromosomivirheitä, syöpiä, veriproteiinimutaatioita eikä synnynnäisiä vaivoja. Atomipommeista huomattavalle säteilyannokselle altistuneiden naisten lasten poikkeamat ja synnynnäisvaivat eivät olleet yleisempiä kuin Japanin keskiarvo.

Pitkäaikaisessa seurantatutkimuksessa pommien säteilyn laskettiin olleen syynä n. tuhanteen syöpätapaukseen. Säteilylle altistuneiden ja siltä säästyneiden vanhempien jälkeläisten sairastuvuudessa ei havaittu eroa.

Katso myös

• Joukkotuhoase
• Kauhun tasapaino
• Luigi Romersa
• Ydinaseiden vaikutukset
• Ydinterrorismi
• Ydinaseriisunta
• Ydinaseohjelmat eri maissa
• Ydinräjähteen rauhanomainen käyttö
• Ydinsota

Lähteet

• Gerard J. DeGroot: "The Bomb – A Life"
• Eddy Bauer: Toinen maailmansota, osa 6. WSOY 1977
• Scott C. Zeman & Michael A. Amundson (toim.): "Atomic Culture"
• Richard Rhodes: "The Making of the Atomic Bomb"
• Spencer R. Weart: "Nuclear Fear"
• Joyce A. Evans: "Celluloid Mushroom"
• Gordon Thomas: Enola Gay – pommikone Hiroshiman yllä
• The Manhattan Project: The Atomic Bombings of Hiroshima and Nagasaki
• Valittujen palojen julkaisema kirja "Ratkaisun hetket – Sata tapahtumaa jotka muuttivat maailmaa"
• Toby Archer:"Ydinaseet ja terrorismi uhkaavat USA:n hegemoniaa" Helsingin Sanomat 27.7.2005 s. A 4
• Kari Salminen: "Sienipilven varjossa" Ilta-Sanomat Plussa 30.7.2005 s. 6
• Tauno Kuosa: Oman aikamme maailmantapahtumat 1 : 1945–1953, WSOY 1962
• Ydinaseiden rajoitussopimuksista englanniksi

Kirjallisuutta

• Green, Robert: Kohti ydinaseetonta maailmaa. ((Fast track to zero nuclear weapons, 1998.) Suomentanut Lassi Salvi) Helsinki: Like: Suomen rauhanpuolustajat, 1999. ISBN 951-578-689-4

Aiheesta muualla

• Piiroinen, Mikko: Kuvaraportti ydinkokeista – katso historian hurjimmat sienipilvet Tekniikka ja Talous. 19.7.2009. Viitattu 11.10.2018.
• Notre Damen yliopiston verkkokurssi: Nuclear Warfare (PHYS 20061) (englanniksi)
• Linkkejä aiheista ydinaseet, -fysiikka, -teknologia ja -lainsäädäntö (englanniksi)

Ydinaseiden vaikutusaluelaskimia

• Nuclear weapon effects calculator
• Nuclear Bomb effects computer

Ydintekniikka

Ydinfysiikka	Atomi Fissio Fuusio Säteily Radioaktiivisuus Ionisoiva säteily Ydinräjähdys Fissiili Vaikutusala Kriittinen massa
Ydinvoima	Ydinvoiman käyttökohteet Ydinpolttoainekierto Säteilyturvallisuus Ydinturvallisuus Ydinjätehuolto Geologinen loppusijoitus Uraani Uraanin esiintyminen Uraanikaivos Uraanin väkevöinti Plutonium Torium Torium-ydinpolttoainekierto
Ydinreaktori	Kevytvesireaktori Kiehutusvesireaktori Painevesireaktori VVER-reaktori EPR-reaktori RBMK-reaktori MKER-reaktori CANDU-raskasvesireaktori AP1000-reaktori Pieni modulaarinen reaktori Hyötöreaktori Kiihdytinreaktori SCWR-reaktori Nestemäisellä metallilla jäähdytetty reaktori Sulasuolareaktori Kaksoisfluidireaktori Fuusioreaktori
Ydinaseet	Ydinsota Vetypommi Neutronipommi Ydinaseriisunta Vaikutukset
Ydinonnettomuus	Fukushiman ydinvoimalaonnettomuus Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus Three Mile Islandin ydinvoimalaonnettomuus Luettelo ydinonnettomuuksista Luettelo ydinlaitostapahtumista Ydinvoimalan sydämen sulamisonnettomuus Ydinaseonnettomuus INES-asteikko
Ydinvoima Suomessa	Olkiluodon ydinvoimalaitos Loviisan ydinvoimalaitos Hanhikiven ydinvoimalaitos