35: Drie schuddingen

De timer net buiten de bomkast bereikte het tijdstip 17:00:00 uur en toen werden er dingen in werking gezet.
Om te beginnen laadden hoogspanningscondensatoren met hoog voltage zich en kleine pyrotechnieken, verbonden aan de tritiumreservoirs aan beide kanten van de bom, kwamen tot ontbranding. Hierdoor werden stangen aangedreven die het tritium door smalle, metalen pijpjes stuwden. Een buis ging de primaire in, de andere de secundaire. Hier was geen haast bij. Het doel was om de diverse hoeveelheden lithiumdeuteride te mengen met de fusie-vriendelijke tritiumatomen. De verstreken tijd was tien seconden.
Om 17:00: 10 uur zond de timer een tweede signaal uit. Tijd Nul.
De condensators ontlaadden zich en zonden via een kabel een impuls naar een verdeler. De lengte van de eerste draad bedroeg 50 centimeter. Dit duurde twee derde van een nanoseconde. De impuls schoot in een verdeler die gebruik maakte van kryptonschakelaars — elk op zich een klein en uitzonderlijk snel apparaatje dat zelfgeïoniseerd en radioactief kryptongas gebruikte om zijn ontladingen met opmerkelijke precisie te verrichten. Met gebruikmaking van puls-compressie om de stroomsterkte op te voeren, verdeelde de verdeler de impuls over zeventig draden, die elk precies een meter lang waren. De overgeseinde impulsen hadden drie tiende (drie nanoseconden) van een schudding nodig om deze afstand te overbruggen. De draden moesten natuurlijk allemaal precies even lang zijn, omdat alle zeventig explosieve blokken geacht werden op hetzelfde ogenblik te detoneren. Dat was gemakkelijk te bewerkstelligen met het krypton en de eenvoudige truc om alle draden exact even lang af te snijden. De impulsen bereikten de detonators gelijktijdig. Elk explosief blok bezat drie aparte detonators en geen daarvan weigerde dienst. De detonators waren kleine filamentjes, zo dun, dat de aankomende stroom ze elk tot explosie bracht. De impuls werd overgebracht naar de explosieve blokken en het fysieke detonatieproces begon 4,4 nanoseconden nadat het signaal door de timer was verzonden. Het resultaat was geen explosie, maar een implosie, aangezien de explosieve kracht grotendeels naar binnen was gericht. De blokken van hoog explosief gehalte waren in werkelijkheid uiterst geavanceerde laminaten van twee materialen, elk bestoven met stof van lichte en zware metalen. De buitenste laag van elk blok was een betrekkelijk traag explosief met een detonatiesnelheid van iets meer dan zevenduizend meter per seconde. De explosiegolf straalde in elk blok radiaal van de detonator weg en bereikte snel de rand van het blok. Aangezien de blokken van buiten naar binnen gedetoneerd werden, reisde de schokgolf door de blokken naar binnen. De grens tussen de trage en de snelle explosieven bevatte belletjes — caviteiten genaamd — die de vorm van de schokgolf veranderden van een bol in een planar, of wel platte golf, die gericht werd, zodat hij precies overeenkwam met zijn metalige doelwit, ‘drivers’ genaamd.
De ‘driver’ was een precisiewerkstuk dat uit wolfraam-rhenium was vervaardigd. De drivers werden getroffen door een schokgolf die met een snelheid van negenduizend achthonderd meter per seconde reisde. Binnen het wolfraam-rhenium bevond zich een laag beryllium van een centimeter dikte. Daarachter was een laagje uranium 235 van een millimeter dik dat, hoewel dun, bijna evenveel woog als het veel dikkere beryllium. De volledige metaalmassa werd door een vacuüm geperst, en aangezien de explosie geconcentreerd was op een centraal punt, bedroeg de eindsnelheid van de botsende segmenten in de bom 18.600 meter per seconde.
Het centrale doelwit van de explosieven en de metalige projectielen was een massa van 10 kilo radioactief plutonium 239. Dat was gevormd als een glazen bokaal waarvan de bovenkant naar buiten was gebogen en weer omlaag, waardoor er twee evenwijdige metalen wanden werden gevormd. Het plutonium, doorgaans dichter dan lood, werd verder samengedrukt door de druk van één miljoen atmosfeer veroorzaakt door de implosie. Dat moest heel snel gebeuren. De massa plutonium 239 bevatte tevens een kleine, maar hinderlijke hoeveelheid plutonium 240, dat zo mogelijk nog onstabieler was en de neiging bezat te vroeg te ontsteken. De buiten- en binnenkanten werden tegen elkaar geslagen en op hun beurt naar het geometrische centrum van het wapen gedreven.
De laatste externe daad kwam van een apparaat dat een ‘ritssluiting’ werd genoemd. De rits, die in werking trad door het derde signaal van de nog steeds intacte elektronische timer, was een miniatuur deeltjesversneller, een uitermate compacte mini-cyclotron die opmerkelijk veel leek op een haardroger. Deze schoot deuterium-atomen op een beryllium doelwit. Neutronen, die reisden met een snelheid van een tiende van de lichtsnelheid, werden in ontzaglijke hoeveelheden gegenereerd en reisden door een metalen buis naar het hart van de primaire, die de kuil werd genoemd. De neutronen waren zo getimed dat ze pas aankwamen toen het plutonium de helft van zijn maximale dichtheid had bereikt.
Het plutonium, gewoonlijk een metaal met een massa die ongeveer tweemaal zo groot was als die van lood, was al tienmaal zo dicht geworden en dat proces ging steeds sneller door. Het neutronenbombardement drong in een massa van zich nog steeds samenballend plutonium.
Splijting.
Het plutonium-atoom heeft een atoomgewicht van 239. Dit is het totaal van neutronen en protonen in de atoomkern. Wat nu gebeurde, gebeurde letterlijk op miljoenen plaatsen tegelijk, maar elke gebeurtenis was exact hetzelfde. Een binnendringende ‘trage’ neutron kwam zo dicht langs een plutoniumkern, dat hij werd aangetrokken door de sterke nucleaire kracht die atoomkernen bijeenhoudt. Het neutron werd in het hart van het atoom getrokken. Het veranderde daardoor de energiestatus van de gast-kern, die nu onstabiel werd. De eens symmetrische atoomkern begon wild te draaien en werd door krachtfluctuaties uit elkaar gerukt. In de meeste gevallen verdween een neutron of proton in zijn geheel en werd volgens de wet van Einstein E = MC² in energie omgezet. De energie die voortkwam uit het verdwijnen van de deeltjes kwam vrij in de vorm van gamma- en röntgenstraling, of via een dertigtal min of meer belangrijke routes. Ten slotte liet de atoomkern twee tot drie toegevoegde neutronen los. Dit was het belangrijkste gedeelte. Het proces dat voor het begin slechts één neutron nodig had gehad, maakte er nu twee tot drie vrij, die elk met een tiende van de lichtsnelheid reisden — 30.000 kilometer per seconde — hoewel de ruimte, ingenomen door een plutoniummassa, tweehonderd maal zo dicht is als die van water. Het merendeel van de pas bevrijde atoomdeeltjes vond wel een doelwit. Een kettingreactie betekent alleen dat het proces zichzelf voortzet, dat de vrijgekomen energie voldoende is om het proces voortgang te laten vinden zonder hulp van buitenaf. De splijting van het plutonium vond in stappen plaats die ‘verdubbelingen’ werden genoemd. De energie, vrijgekomen door elke stap, bedroeg het dubbele van de voorafgaande en elke volgende was weer het dubbele daarvan. Wat als een triviale hoeveelheid energie en slechts een handjevol deeltjes begon, verdubbelde en verdubbelde zich, en de pauze tussen de stappen werden in onderdelen van een nanoseconde uitgedrukt. De mate van snelheidsvermeerdering — dat wil zeggen de acceleratie van de kettingreactie — wordt ‘alfa’ genoemd en is de belangrijkste variabele in het splijtingsproces. Een alfa van 1000 betekent dat het aantal verdubbelingen per microseconde ontzaglijk hoog is: 2 tot de macht 1000, het cijfer 2 vermenigvuldigd met zichzelf, en dat duizend maal. Op het hoogtepunt van de splijting — 2 tot de macht 50 en 53 — kon de bom 10 miljard Watt genereren, honderdduizend maal de totale elektriciteitsproduktie van de hele wereld. Fromm had de bom precies hierop afgesteld, en dat was nog slechts tien procent van het totale vermogen van de bom. De secundaire moest nog in werking worden gezet. Geen deel daarvan was nog aangeraakt door de krachten die slechts enkele centimeters verderop in werking waren getreden.
Maar het splijtingsproces was amper begonnen.
Sommige gammastralen, reizend met de snelheid van het licht, bevonden zich buiten de bomkast terwijl het plutonium nog steeds samengedrukt werd door de explosieven. Zelfs nucleaire reacties hebben hun tijd nodig. Andere gammastralen sloegen op de secundaire neer. Het grootste deel van de gamma’s flitste door een gaswolk, die slechts enkele microseconden geleden de chemische explosieve blokken waren geweest, en verhitte de wolk ver boven de maximale temperaturen die alleen chemicaliën konden bereiken. De wolk, gevormd uit uiterst lichte atomen als kooistof en zuurstof, stootte voorts een ontzaglijke hoeveelheid ‘zachte’ röntgenstralen uit van lage frequentie. Tot aan dit punt functioneerde het toestel precies zoals Fromm en Ghosn hadden gepland.
Het splijtingsproces was zeven nanoseconden — 0,7 ‘schuddingen’ — oud toen er iets misging.
Straling vanuit het splijtende plutonium ramde op het met tritium verzadigde lithium-deuteride dat het geometrische centrum van de kuil vulde. De reden dat Manfred Fromm de tritiumextractie als laatste in werking had gesteld, vond zijn oorsprong in zijn ingenieursconservatisme. Tritium is een onstabiel gas met een halfwaardetijd van 12,3 jaar, hetgeen betekent dat een hoeveelheid zuiver tritium na die tijd bestaat uit de helft tritium en de helft helium. Dit wordt ‘helium drie’ genoemd. “He is een vorm van het op één na lichtste element waarvan de kern een extra neutron mist en daarnaar hunkert. Door het gas via een dun blok palladium te filteren, was dit ³He er gemakkelijk uit te halen, maar dat had Ghosn niet geweten. Dientengevolge bestond meer dan een vijfde van het tritium uit het verkeerde materiaal. Het had nauwelijks een slechter materiaal geweest kunnen zijn.
Het intense bombardement uit de aangrenzende splijtingsreactie verzengde het lithium. Normaliter een materiaal met de helft van de dichtheid van zout, werd het nu samengeperst tot een metalige staat die de dichtheid van die van de aardkern overschreed. Wat nu begon, was in wezen een fusiereactie, hoewel een kleintje, waardoor ontzaglijke hoeveelheden nieuwe neutronen vrijkwamen, die afgebroken werden — ‘splijting’ — onder de intense druk en op hun beurt meer neutronen lieten gaan. De toegevoegde neutronen hadden strikt genomen de plutoniummassa moeten binnendringen, waardoor de alfa werd opgepept en het vermogen van het wapen via splijting op zijn minst werd verdubbeld. Dit was de eerste methode geweest om het vermogen van kernwapens van de tweede generatie te verhogen.
Maar de aanwezigheid van ³He verziekte de reactie, en bijna een kwart van de hogeenergie neutronen werd gevangen in nutteloze stabiele helium-atomen. Enkele nanoseconden lang deed dit er niet toe. Het plutonium verhoogde nog steeds zijn reactiesnelheid, die nog steeds verdubbelde en de alfa verhoogde in een snelheid die uitsluitend numeriek kon worden uitgedrukt.
Energie stroomde nu naar de secundaire. De met metaal beklede rietjes flitsen weg in plasma dat naar binnen werd gedrukt, richting secundaire. Uitgestraalde energie, in hoeveelheden die op het oppervlak van de zon niet gevonden konden worden, verdampte niet alleen, maar schampte ook op bolle oppervlakten af, waardoor nog meer energie werd geleverd aan de secundaire en omgeving, het Holraum genaamd. Het plasma van de omgezette rietjes stroomde naar binnen naar het tweede reservoir van lithium-bestanddelen. De dichte uranium 238-vinnen net buiten de secundaire spatten ook in plasma uiteen en dreven naar binnen toe, naar het vacuüm. Daar perste het de cirkelvormige hoeveelheid uranium 238 rond de centrale container die de grootste hoeveelheid lithium-deuteride/tritium bevatte. De krachten waren immens en de structuur werd gebeukt door een druk die groter was dan die van een kern van een gezonde ster.
Maar het was niet voldoende.
De reactie van de primaire was al aan het afnemen. Beroofd van neutronen door de aanwezigheid van het helium3-vergif, dreef de explosieve kracht van de bom de reactiemassa uiteen, zodra de fysieke machten in evenwicht waren. De kettingreactie bereikte even een ogenblik van stabiliteit en werd daarna onstabiel. De geometrische groei was niet meer te handhaven; de laatste twee verdubbelingen van de kettingreactie hadden geen effect meer, en wat een totaal primair vermogen van zeventigduizend ton TNT had moeten zijn, werd gehalveerd, en gehalveerd, en ten slotte bleef er slechts een totale explosieve kracht over van elfduizend tweehonderd ton. Fromms ontwerp was zo volmaakt geweest als de omstandigheden en materialen dat mogelijk hadden gemaakt. Een gelijkwaardig wapen minder dan een kwart van het formaat was mogelijk geweest, maar zijn specificaties waren meer dan voldoende geweest. Hij had rekening gehouden met een enorme veiligheidsfactor in de energie-uitgifte. Zelfs een explosief vermogen van dertig kiloton was voldoende geweest om de secundaire tot ontsteking te brengen, waardoor een massieve fusie-‘verbranding’ ontstond, maar die dertig-K werd niet bereikt. De bom zou technisch gesproken een ‘sisser’ genoemd kunnen worden.
Maar dan wel een sisser die gelijkwaardig was aan elfduizend tweehonderd ton TNT. Dat kon uitgedrukt worden in een kubus van zware explosieven van vijfentwintig meter hoog, vijfentwintig meter lang en vijfentwintig meter dik. Om die te vervoeren zouden bijna vierhonderd vrachtwagens of een middelgroot schip nodig zijn. Conventionele explosieven zouden nooit met deze dodelijke precisie ontploffen; een conventionele explosie van deze grootte was trouwens praktisch onmogelijk. Desondanks was het toch een sisser.
Maar nog steeds was er geen fysiek effect merkbaar vanuit de bomkast en zeker niet vanuit de bestelwagen. De stalen kast bleef grotendeels intact, hoewel dat snel zou veranderen. Gammastraling was al ontsnapt, samen met röntgenstralen, maar die waren onzichtbaar. Er was nog geen zichtbaar licht voortgekomen uit de plasmawolk die slechts drie ‘schuddingen’ daarvoor meer dan vijfhonderd kilo exquisiet ontworpen hardware was... en toch, alles wat zou gebeuren, was al gebeurd. Het enige dat nu nog restte, was de verspreiding van de energie die al door natuurlijke wetten vrijgekomen was, wetten die niets wisten van of gaven om het van hun manipulators.