Wasserstoffbombe und Atombombe: der Unterschied erklärt
Eine Atombombe gewinnt ihre Energie aus der Spaltung schwerer Atomkerne. Eine Wasserstoffbombe gewinnt den größten Teil aus der Verschmelzung leichter Kerne, und sie braucht eine Atombombe in ihrem Inneren, um zu zünden. Das ist die kurze Antwort. Der praktische Unterschied ist die Sprengkraft: Die beiden 1945 im Krieg eingesetzten Bomben setzten 15 und 21 Kilotonnen frei, die erste Wasserstoffbombe, sieben Jahre später getestet, 10.400 Kilotonnen.
| Atombombe (Kernspaltung) | Wasserstoffbombe (thermonuklear) | |
|---|---|---|
| Reaktion | Schwere Kerne spalten sich in einer Kettenreaktion | Leichte Kerne verschmelzen, dazu viel Kernspaltung |
| Brennstoff | Uran-235 oder Plutonium-239 | Lithiumdeuterid und Tritium, mit einem Spaltungszünder |
| Zündung | Konventioneller Sprengstoff fügt eine kritische Masse zusammen | Eine Atombombe (die Primärstufe) zündet die Fusionsstufe |
| Typische Sprengkraft | 1 bis einige zehn Kilotonnen; der größte Test brachte 500 kt | Hunderte Kilotonnen bis Megatonnen; 50 Mt getestet |
| Erster Test | Trinity, Juli 1945 | Ivy Mike, November 1952 |
| Im Krieg eingesetzt | Hiroshima und Nagasaki | Nie |
Spalten und verschmelzen
Trifft ein Neutron einen Kern von Uran-235 oder Plutonium-239, zerbricht der Kern in zwei leichtere Bruchstücke und schleudert zwei oder drei neue Neutronen heraus. Ist genug Material dicht an einem Ort versammelt, spalten diese Neutronen weitere Kerne, und die Zahl der Spaltungen verdoppelt sich etwa alle hundertstel Mikrosekunde. Die gesamte Energiefreisetzung dauert weniger als eine Millionstelsekunde.
Die Fusion läuft in die andere Richtung. Kerne von schwerem Wasserstoff, Deuterium und Tritium, werden zu Helium zusammengepresst, und die dabei verlorene Masse wird zu Energie. Kilogramm für Kilogramm setzt die Deuterium-Tritium-Fusion etwa viermal so viel Energie frei wie die Spaltung von Uran. Der Haken ist die Temperatur: einige zehn Millionen Grad, die kein chemischer Sprengstoff erzeugen kann.
Warum in einer Wasserstoffbombe eine Atombombe steckt
Die einzige praktikable Quelle für die Hitze, die die Fusion braucht, ist eine Spaltungsexplosion. In der zweistufigen Konstruktion, die Edward Teller und Stanisław Ulam 1951 ausarbeiteten, geht zuerst eine Spaltungsbombe los, die Primärstufe. Ihre Röntgenstrahlen füllen mit Lichtgeschwindigkeit das Gehäuse und pressen die zweite Stufe zusammen, bevor die Druckwelle die Waffe zerreißen kann. Der verdichtete Brennstoff zündet.
Die Sekundärstufe ist in Uran gehüllt, und der Schwall schneller Neutronen aus der Fusion spaltet auch dieses Uran. Bei vielen thermonuklearen Waffen stammt etwa die Hälfte der gesamten Sprengkraft aus diesem letzten Spaltungsschritt. Der Name «Wasserstoffbombe» ist also nur halb richtig: Es ist eine Spaltungs-Fusions-Spaltungs-Bombe.
Von 1945 bis 1952
Die Spaltungsbombe war das Produkt des Manhattan-Projekts im Krieg. Hiroshima wurde von einer nie getesteten Uranbombe nach dem Kanonenprinzip zerstört, Nagasaki von einer Plutonium-Implosionsbombe, baugleich mit dem Trinity-Sprengsatz. Spaltungsbomben wurden nach dem Krieg schnell stärker, stießen aber an eine Grenze. Je mehr Spaltmaterial in einer Waffe steckt, desto schwerer lässt sich verhindern, dass es zu früh reagiert. Die größte je getestete reine Spaltungsbombe, Ivy King im Jahr 1952, brachte 500 Kilotonnen.
Zwei Wochen zuvor hatten die Vereinigten Staaten Ivy Mike getestet, eine 74 Tonnen schwere, gekühlte Apparatur voller flüssigem Deuterium. Sie erzeugte 10,4 Megatonnen und löschte eine Insel aus. Binnen zwei Jahren war der flüssige Brennstoff durch festes Lithiumdeuterid ersetzt, und die Wasserstoffbombe passte in ein Flugzeug. Eine echte sowjetische zweistufige Waffe folgte 1955, Großbritannien zog 1957 nach, China 1967 und Frankreich 1968.
Was heute in den Arsenalen liegt
Fast jeder strategische Sprengkopf, den die Vereinigten Staaten, Russland, Großbritannien, Frankreich und China stationiert haben, ist thermonuklear. Die Konstruktion hat neben der schieren Sprengkraft einen weiteren Vorteil: Sie ist effizient. Ein moderner zweistufiger Sprengkopf von einigen hundert Kilogramm liefert mehrere hundert Kilotonnen, sodass eine Rakete mehrere davon tragen kann. Reine Spaltungswaffen bleiben der Einstieg für neue Atommächte, und die Primärstufen moderner Sprengköpfe sind selbst Spaltungssprengsätze, geboostet mit einer kleinen Ladung Deuterium-Tritium-Gas.
Häufige Verwechslungen
Ist eine Kernwaffe dasselbe wie eine Atombombe? «Kernwaffe» umfasst beide Arten. «Atombombe» meint in der Regel nur Spaltungswaffen.
Ist eine Wasserstoffbombe radioaktiver? Nicht unbedingt. Der radioaktive Niederschlag hängt vor allem davon ab, wie viel Kernspaltung stattfindet und ob der Feuerball den Boden berührt. Eine saubere Konstruktion mit wenig Uran in der Sekundärstufe erzeugt weniger Fallout pro Kilotonne; eine Bodendetonation großer Sprengkraft erzeugt sehr viel davon.
Lässt sich eine Wasserstoffbombe beliebig groß bauen? Im Prinzip lassen sich die Stufen aneinanderreihen; die sowjetische Zar-Bombe hatte drei und war für 100 Megatonnen ausgelegt. In der Praxis gibt es für eine solche Waffe keinen militärischen Nutzen, wie die Geschichte der Zar-Bombe zeigt.
Um beide Arten auf der Karte zu vergleichen, wählen Sie im Simulator Little Boy und danach einen modernen 800-Kilotonnen-Sprengkopf. Die Einzelheiten jeder Konstruktion erklärt die Seite Wie Kernwaffen funktionieren.