Wasserstoffbombe

Ein grundlegendes Diagramm einer thermonuklearen Waffe.
Anmerkung: Einige Konstruktionen verwenden kugelförmige Sekundärteile.
A) Spaltungs-Primärstufe
B) Fusionssekundärstufe
1) Hochexplosive Linsen
2) Uran-238 ("Tamper"), ausgekleidet mit einem Berylliumreflektor
3) Vakuum ("levitierter Kern")
4) Tritium-"Boost"-Gas (blau) im Plutonium- oder Uran-Hohlkern
5) Mit Polystyrolschaum gefüllter Strahlungskanal
6) Uran ("Pusher/Stampfer")
7) Lithium-6-Deuterid (Fusionsbrennstoff)
8) Plutonium ("Zündkerze")
9) Strahlenhülle (schließt thermische Röntgenstrahlen durch Reflexion ein) ⓘ

Eine thermonukleare Waffe, Fusionswaffe oder Wasserstoffbombe (H-Bombe) ist ein Kernwaffendesign der zweiten Generation. Durch ihre höhere Ausgereiftheit verfügt sie über eine weitaus größere Zerstörungskraft als die Atombomben der ersten Generation, eine kompaktere Größe, eine geringere Masse oder eine Kombination dieser Vorteile. Die Eigenschaften der Kernfusionsreaktionen ermöglichen die Verwendung von nicht spaltbarem abgereichertem Uran als Hauptbrennstoff der Waffe und damit eine effizientere Nutzung des knappen spaltbaren Materials wie Uran-235 (²³⁵
U
) oder Plutonium-239 (²³⁹
Pu
). Der erste groß angelegte thermonukleare Test wurde 1952 von den Vereinigten Staaten durchgeführt; seitdem haben die meisten Atommächte der Welt das Konzept bei der Entwicklung ihrer Waffen verwendet. ⓘ

Moderne Fusionswaffen bestehen im Wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten: einer Primärstufe aus Kernspaltung (mit ²³⁵
U
oder ²³⁹
Pu
) und einer separaten Kernfusions-Sekundärstufe, die thermonuklearen Brennstoff enthält: die schweren Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium bzw. in modernen Waffen Lithiumdeuterid. Aus diesem Grund werden thermonukleare Waffen umgangssprachlich oft als Wasserstoffbomben oder H-Bomben bezeichnet. ⓘ

Eine Fusionsexplosion beginnt mit der Detonation der Spaltvorstufe. Ihre Temperatur steigt auf über 100 Millionen Kelvin, wodurch sie intensiv mit thermischer Röntgenstrahlung leuchtet. Diese Röntgenstrahlen durchfluten den Hohlraum (den "Strahlungskanal", der häufig mit Polystyrolschaum gefüllt ist) zwischen der Primär- und der Sekundärstufe, die sich in einem Gehäuse, dem so genannten Strahlungsgehäuse, befinden, das die Röntgenenergie einschließt und ihrem Druck nach außen widersteht. Der Abstand zwischen den beiden Baugruppen stellt sicher, dass Trümmerteile aus der Primärspaltung (die sich viel langsamer bewegen als Röntgenphotonen) die Sekundärspaltung nicht zerlegen können, bevor die Fusionsexplosion abgeschlossen ist. ⓘ

Die sekundäre Fusionsstufe - bestehend aus äußerem Stößel/Stampfer, Fusionsbrennstoff-Einfüllstutzen und zentraler Plutonium-Zündkerze - wird durch die auf den Stößel/Stampfer auftreffende Röntgenenergie implodiert. Dadurch wird die gesamte Sekundärstufe komprimiert und die Dichte der Plutonium-Zündkerze erhöht. Die Dichte des Plutoniumbrennstoffs steigt so stark an, dass die Zündkerze in einen überkritischen Zustand getrieben wird und eine Kernspaltungs-Kettenreaktion auslöst. Die Spaltprodukte dieser Kettenreaktion erhitzen den hochkomprimierten und damit superdichten thermonuklearen Brennstoff, der die Zündkerze umgibt, auf etwa 300 Millionen Kelvin und zünden Fusionsreaktionen zwischen den Brennstoffkernen. In modernen, mit Lithiumdeuterid betriebenen Waffen emittiert die spaltende Plutonium-Zündkerze auch freie Neutronen, die mit Lithiumkernen kollidieren und den Tritiumanteil des thermonuklearen Brennstoffs liefern. ⓘ

Der relativ massive Stöpsel des Sekundärteils (der sich bei der Explosion nicht nach außen ausdehnt) dient auch als thermische Barriere, um zu verhindern, dass der Fusionsbrennstoff zu heiß wird, was die Kompression stören würde. Wenn der Tamper aus Uran, angereichertem Uran oder Plutonium besteht, fängt er schnelle Fusionsneutronen ein und spaltet sich selbst, wodurch sich die Gesamtexplosionsleistung erhöht. Bei den meisten Entwürfen besteht auch der Strahlenbehälter aus spaltbarem Material, das durch schnelle thermonukleare Neutronen zur Spaltung gebracht wird. Solche Bomben werden als zweistufige Waffen eingestuft, und die meisten aktuellen Teller-Ulam-Konstruktionen sind solche Spaltungs-/Fusionsspaltungswaffen. Die schnelle Spaltung des Tampers und des Strahlungsgehäuses trägt am meisten zur Gesamtausbeute bei und ist der wichtigste Prozess, der radioaktiven Spaltproduktfallout erzeugt. ⓘ

Vor Ivy Mike war die Operation Greenhouse von 1951 die erste amerikanische Nukleartestreihe, in der die Prinzipien erprobt wurden, die zur Entwicklung von thermonuklearen Waffen führten. Es wurde genügend Kernspaltung erreicht, um die zugehörige Fusionsvorrichtung zu verstärken, und man lernte genug, um innerhalb eines Jahres eine voll funktionsfähige Vorrichtung zu bauen. Das Design aller modernen thermonuklearen Waffen in den Vereinigten Staaten ist als Teller-Ulam-Konfiguration bekannt, nach den beiden Hauptautoren Edward Teller und Stanislaw Ulam, die sie 1951 für die Vereinigten Staaten entwickelten, wobei bestimmte Konzepte unter Mitwirkung des Physikers John von Neumann entwickelt wurden. Ähnliche Geräte wurden von der Sowjetunion, dem Vereinigten Königreich, Frankreich und China entwickelt. Die thermonukleare Zar-Bombe war die stärkste jemals getestete Bombe. ⓘ

Da thermonukleare Waffen bei Waffen mit einer Sprengkraft von mehr als 50 Kilotonnen TNT (210 TJ) das effizienteste Waffenkonzept darstellen, sind praktisch alle Kernwaffen dieser Größenordnung, die von den fünf Kernwaffenstaaten im Rahmen des Atomwaffensperrvertrags eingesetzt werden, thermonukleare Waffen nach dem Teller-Ulam-Konzept. ⓘ

1. WEITERLEITUNG Kernwaffentechnik#Wasserstoffbombe

• Wikidata: (Q625107) (eintragen) ⓘ

Öffentliches Wissen über die Konstruktion von Kernwaffen

Edward Teller im Jahr 1958 ⓘ

Detaillierte Kenntnisse über Kernspaltungs- und Kernfusionswaffen sind in fast allen Industriestaaten bis zu einem gewissen Grad geheim. In den Vereinigten Staaten kann solches Wissen standardmäßig als "Restricted Data" eingestuft werden, selbst wenn es von Personen geschaffen wurde, die nicht bei der Regierung angestellt sind oder mit Waffenprogrammen in Verbindung stehen, und zwar im Rahmen einer Rechtslehre, die als "born secret" bekannt ist (obwohl die Verfassungsmäßigkeit dieser Lehre gelegentlich in Frage gestellt wurde; siehe Vereinigte Staaten gegen Progressive, Inc.) Bei privaten Spekulationen wird der Grundsatz des "born secret" nur selten geltend gemacht. Die offizielle Politik des US-Energieministeriums besteht darin, das Durchsickern von Konstruktionsinformationen nicht zuzugeben, da ein solches Eingeständnis die Informationen möglicherweise als korrekt bestätigen würde. In einigen wenigen früheren Fällen hat die US-Regierung versucht, Informationen über Waffen in der öffentlichen Presse zu zensieren, allerdings mit begrenztem Erfolg. Nach Angaben der New York Times widersetzte sich der Physiker Kenneth W. Ford den Anweisungen der Regierung, geheime Informationen aus seinem Buch Building the H Bomb: A Personal History" zu entfernen. Ford behauptet, er habe nur bereits vorhandene Informationen verwendet und sogar ein Manuskript bei der Regierung eingereicht, die ganze Abschnitte aus dem Buch entfernen wollte, weil sie befürchtete, dass ausländische Nationen die Informationen nutzen könnten. ⓘ

Obwohl große Mengen vager Daten offiziell veröffentlicht wurden und noch größere Mengen vager Daten von ehemaligen Bombenkonstrukteuren inoffiziell durchsickern ließen, beruhen die meisten öffentlichen Beschreibungen von Details der Kernwaffenkonstruktion bis zu einem gewissen Grad auf Spekulationen, Reverse-Engineering von bekannten Informationen oder Vergleichen mit ähnlichen Bereichen der Physik (die Fusion mit Trägheitseinschluss ist das wichtigste Beispiel). Solche Prozesse haben zu einem Bestand an nicht klassifiziertem Wissen über Atombomben geführt, der im Allgemeinen mit den offiziellen nicht klassifizierten Informationsveröffentlichungen und der verwandten Physik übereinstimmt und von dem man annimmt, dass er in sich konsistent ist, obwohl es einige Interpretationspunkte gibt, die noch als offen gelten. Der Stand des öffentlichen Wissens über die Teller-Ulam-Konstruktion wurde hauptsächlich durch einige spezifische Vorfälle geprägt, die in einem Abschnitt unten beschrieben werden. ⓘ

Grundprinzip

Das Grundprinzip der Teller-Ulam-Konfiguration ist die Idee, dass verschiedene Teile einer thermonuklearen Waffe in "Stufen" aneinandergereiht werden können, wobei die Detonation jeder Stufe die Energie für die Zündung der nächsten Stufe liefert. Das bedeutet, dass es zumindest einen primären Teil gibt, der aus einer implosionsartigen Spaltbombe (einem "Zünder") besteht, und einen sekundären Teil, der aus Fusionsbrennstoff besteht. Die vom Primärteil freigesetzte Energie komprimiert den Sekundärteil durch einen Prozess, der als "Strahlungsimplosion" bezeichnet wird, wodurch dieser erhitzt wird und eine Kernfusion durchläuft. Dieser Prozess könnte fortgesetzt werden, wobei die Energie aus dem Sekundärteil eine dritte Fusionsstufe zündet; man nimmt an, dass es sich bei der russischen AN602 "Zar-Bombe" um einen dreistufigen Spaltungs-/Fusions-Fusionsapparat handelte. Theoretisch könnten durch Fortführung dieses Prozesses thermonukleare Waffen mit beliebig hoher Ausbeute gebaut werden. Dies steht im Gegensatz zu Spaltungswaffen, deren Ausbeute begrenzt ist, da sich nur eine bestimmte Menge Spaltbrennstoff an einem Ort ansammeln lässt, bevor die Gefahr besteht, dass er versehentlich überkritisch wird. ⓘ

Eine mögliche Version der Teller-Ulam-Konfiguration ⓘ

Die anderen Komponenten sind von einem Hohlraum oder Strahlungsgehäuse umgeben, einem Behälter, in dem die Energie der ersten Stufe oder des Primärzünders vorübergehend eingeschlossen wird. Die Außenseite dieses Strahlungsgehäuses, das normalerweise auch die Außenhülle der Bombe ist, ist der einzige direkte, öffentlich zugängliche visuelle Beweis für die Konfiguration einer Komponente der thermonuklearen Bombe. Zahlreiche Fotos von verschiedenen Thermonuklearbomben sind freigegeben worden. ⓘ

Man geht davon aus, dass es sich bei der Primärbombe um eine Standard-Implosionsspaltungsbombe handelt, allerdings wahrscheinlich mit einem Kern, der zur Erhöhung der Effizienz mit geringen Mengen an Fusionsbrennstoff (in der Regel 50/50% Deuterium/Tritium-Gas) angereichert ist; der Fusionsbrennstoff setzt beim Erhitzen und Komprimieren überschüssige Neutronen frei, die eine zusätzliche Spaltung bewirken. Bei der Zündung werden die ²³⁹
Pu
oder ²³⁵
U
Kern durch spezielle Schichten von konventionellem Sprengstoff, die in einem explosiven Linsenmuster um ihn herum angeordnet sind, zu einer kleineren Kugel komprimiert, wodurch die nukleare Kettenreaktion ausgelöst wird, die die konventionelle "Atombombe" antreibt. ⓘ

Die Sekundärbombe wird in der Regel als eine Säule aus Fusionsbrennstoff und anderen Komponenten dargestellt, die in vielen Schichten verpackt ist. Um die Säule herum befindet sich zunächst ein "Stoßdämpfer", eine schwere Schicht aus Uran-238 (²³⁸
U
) oder Blei, die dazu beiträgt, den Fusionsbrennstoff zu komprimieren (und, im Falle von Uran, möglicherweise selbst gespalten wird). Darin befindet sich der eigentliche Fusionsbrennstoff, in der Regel eine Form von Lithiumdeuterid, das verwendet wird, weil es sich leichter als verflüssigtes Tritium-/Deuteriumgas als Waffe einsetzen lässt. Dieser trockene Brennstoff erzeugt beim Beschuss mit Neutronen Tritium, ein schweres Wasserstoffisotop, das zusammen mit dem in der Mischung enthaltenen Deuterium eine Kernfusion eingehen kann. (Siehe den Artikel über die Kernfusion für eine detailliertere technische Diskussion der Fusionsreaktionen). Im Inneren der Brennstoffschicht befindet sich die "Zündkerze", eine hohle Säule aus spaltbarem Material (²³⁹
Pu
oder ²³⁵
U
), die häufig durch Deuteriumgas verstärkt wird. Die Zündkerze kann, wenn sie komprimiert wird, selbst eine Kernspaltung erfahren (aufgrund ihrer Form ist sie ohne Kompression keine kritische Masse). Die Tertiärkerze, sofern vorhanden, befindet sich unterhalb der Sekundärkerze und besteht wahrscheinlich aus denselben Materialien. ⓘ

Die Zwischenstufe trennt die Sekundärstufe von der Primärstufe. Die spaltende Primärbombe erzeugt vier Arten von Energie: 1) sich ausdehnende heiße Gase aus den hochexplosiven Ladungen, die die Primärbombe implodieren lassen; 2) überhitztes Plasma, das ursprünglich das spaltbare Material der Bombe und deren Zünder war; 3) die elektromagnetische Strahlung; und 4) die Neutronen aus der Kerndetonation der Primärbombe. Die Zwischenstufe ist für die genaue Modulation des Energietransfers von der Primär- zur Sekundärbombe verantwortlich. Sie muss die heißen Gase, das Plasma, die elektromagnetische Strahlung und die Neutronen zur richtigen Zeit an den richtigen Ort leiten. Eine nicht optimale Konstruktion der Zwischenstufe hat dazu geführt, dass die Sekundärstufe bei mehreren Schüssen nicht vollständig funktioniert hat, was als "fissile fizzle" bekannt ist. Der Castle-Koon-Schuss im Rahmen der Operation Castle ist ein gutes Beispiel dafür; ein kleiner Fehler ermöglichte es dem Neutronenfluss aus der Primärstufe, die Sekundärstufe vorzeitig zu erhitzen, wodurch die Kompression so geschwächt wurde, dass keine Fusion möglich war. ⓘ

Klassifiziertes Papier von Teller und Ulam vom 9. März 1951: On Heterocatalytic Detonations I: Hydrodynamic Lenses and Radiation Mirrors (Über heterokatalytische Detonationen I: Hydrodynamische Linsen und Strahlungsspiegel), in dem sie ihre revolutionäre Idee der gestaffelten Implosion vorschlagen. Diese freigegebene Fassung ist stark redigiert. ⓘ

In der offenen Literatur gibt es nur sehr wenige detaillierte Informationen über den Mechanismus der Zwischenstufe. Eine der besten Quellen ist ein vereinfachtes Diagramm einer britischen thermonuklearen Waffe, die dem amerikanischen W80-Sprengkopf ähnelt. Es wurde von Greenpeace in einem Bericht mit dem Titel "Dual Use Nuclear Technology" veröffentlicht. Die wichtigsten Komponenten und ihre Anordnung sind in dem Diagramm dargestellt, obwohl Details fast völlig fehlen; die verstreuten Details, die es enthält, sind wahrscheinlich absichtlich ausgelassen oder ungenau. Sie sind mit "Endkappe und Neutronenfokuslinse" und "Reflektorhülle" bezeichnet; erstere leitet die Neutronen in den ²³⁵
U
/²³⁹
Pu
Zündkerze, während sich letzteres auf einen Röntgenreflektor bezieht; typischerweise ein Zylinder aus einem röntgenundurchlässigen Material wie Uran mit Primär- und Sekundärteil an beiden Enden. Er reflektiert nicht wie ein Spiegel, sondern wird durch den Röntgenstrahl des Primärstrahls auf eine hohe Temperatur aufgeheizt und sendet dann gleichmäßigere Röntgenstrahlen aus, die zum Sekundärstrahl gelangen und eine so genannte Strahlungsimplosion verursachen. In Ivy Mike wurde Gold als Beschichtung über dem Uran verwendet, um den Schwarzkörpereffekt zu verstärken. Als Nächstes kommt der "Reflektor/Neutronenkanonen-Wagen". Der Reflektor schließt den Spalt zwischen der Neutronenfokuslinse (in der Mitte) und dem Außengehäuse in der Nähe des Primärstrahlers. Er trennt das Primärteil vom Sekundärteil und erfüllt die gleiche Funktion wie der vorherige Reflektor. Es gibt etwa sechs Neutronenkanonen (hier von den Sandia National Laboratories), die jeweils mit einem Ende in jedem Abschnitt durch den äußeren Rand des Reflektors ragen; alle sind am Schlitten befestigt und mehr oder weniger gleichmäßig um den Umfang des Gehäuses angeordnet. Die Neutronenkanonen sind so geneigt, dass das neutronenemittierende Ende jedes Kanonenendes auf die zentrale Achse der Bombe gerichtet ist. Die Neutronen aus jeder Neutronenkanone werden von der Neutronenfokussierungslinse auf das Zentrum der Primärbombe fokussiert, um die erste Spaltung des Plutoniums zu beschleunigen. Ein "Polystyrol-Polarisator/Plasmaquelle" ist ebenfalls abgebildet (siehe unten). ⓘ

Das erste Dokument der US-Regierung, in dem die Zwischenstufe erwähnt wird, wurde erst kürzlich der Öffentlichkeit zugänglich gemacht, um den Start des Programms für einen zuverlässigen Ersatzsprengkopf im Jahr 2004 zu fördern. In einer Grafik werden die potenziellen Vorteile eines RRW für jedes einzelne Teil beschrieben, wobei der Klappentext zur Zwischenstufe besagt, dass eine neue Konstruktion "giftiges, sprödes Material" und "teures 'Spezial'-Material" ersetzen würde... [die] einzigartige Einrichtungen erfordern". Bei dem "giftigen, spröden Material" wird allgemein angenommen, dass es sich um Beryllium handelt, das zu dieser Beschreibung passt und auch den Neutronenfluss aus dem Primärteil dämpfen würde. Möglicherweise wird auch ein Material verwendet, das die Röntgenstrahlen auf besondere Weise absorbiert und wieder abstrahlt. ⓘ

Kandidaten für das "besondere Material" sind Polystyrol und eine Substanz namens "Fogbank", ein nicht klassifizierter Codename. Die Zusammensetzung von "Fogbank" ist geheim, obwohl Aerogel als Möglichkeit vorgeschlagen wurde. Sie wurde erstmals in thermonuklearen Waffen mit dem thermonuklearen Sprengkopf W76 verwendet und in einer Anlage im Y-12-Komplex in Oak Ridge, Tennessee, für die Verwendung in der W76 hergestellt. Die Produktion von Fogbank wurde nach dem Ende des W76-Produktionslaufs eingestellt. Für das Programm zur Verlängerung der Lebensdauer der W76 musste mehr Fogbank hergestellt werden. Dies wurde dadurch erschwert, dass die Eigenschaften der ursprünglichen Fogbank nicht vollständig dokumentiert waren, so dass ein großer Aufwand betrieben wurde, um den Prozess neu zu erfinden. Eine Verunreinigung, die für die Eigenschaften der alten Fogbank entscheidend war, wurde bei dem neuen Verfahren weggelassen. Erst eine genaue Analyse der neuen und alten Chargen brachte Aufschluss über die Art dieser Verunreinigung. Bei dem Herstellungsverfahren wurde Acetonitril als Lösungsmittel verwendet, was im Jahr 2006 zu mindestens drei Evakuierungen der Fogbank-Anlage führte. Acetonitril, das in der Erdöl- und Pharmaindustrie weit verbreitet ist, ist brennbar und giftig. Y-12 ist der einzige Hersteller von Fogbank. ⓘ

Zusammenfassung

Eine vereinfachte Zusammenfassung der obigen Erklärung lautet wie folgt:

1. Eine (relativ) kleine Spaltbombe, die so genannte "Primärbombe", explodiert.
2. Die in der Primärstufe freigesetzte Energie wird auf die Sekundärstufe (oder Fusionsstufe) übertragen. Diese Energie komprimiert den Fusionsbrennstoff und die Zündkerze; die komprimierte Zündkerze wird überkritisch und durchläuft eine Spaltungskettenreaktion, die den komprimierten Fusionsbrennstoff weiter auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um die Fusion einzuleiten.
3. Die durch die Fusionsereignisse freigesetzte Energie heizt den Brennstoff weiter auf und hält die Reaktion in Gang.
4. Der Fusionsbrennstoff der Sekundärstufe kann von einer Schicht aus zusätzlichem Brennstoff umgeben sein, der spaltet, wenn er von den Neutronen aus den Reaktionen im Inneren getroffen wird. Diese Spaltungsereignisse machen etwa die Hälfte der Gesamtenergie aus, die bei typischen Konstruktionen freigesetzt wird. ⓘ

Komprimierung des Sekundärbrennstoffs

Die Grundidee der Teller-Ulam-Konfiguration besteht darin, dass jede "Stufe" eine Spaltung oder Fusion (oder beides) durchläuft und Energie freisetzt, von der ein Großteil auf eine andere Stufe übertragen wird, um diese auszulösen. Wie genau die Energie von der primären zur sekundären Stufe "transportiert" wird, ist in der Presse umstritten, aber man geht davon aus, dass sie durch die Röntgen- und Gammastrahlen übertragen wird, die von der spaltenden primären Stufe ausgesandt werden. Diese Energie wird dann zur Kompression des Sekundärkerns verwendet. Das entscheidende Detail, wie die Röntgenstrahlen den Druck erzeugen, ist der wichtigste noch strittige Punkt in der nicht klassifizierten Presse. Es gibt drei vorgeschlagene Theorien:

• Strahlungsdruck, der durch die Röntgenstrahlen ausgeübt wird. Dies war die erste Idee, die Howard Morland in dem Artikel in The Progressive vorstellte.
• Röntgenstrahlen, die in der Füllung des Strahlungskanals (einem Polystyrol- oder "Fogbank"-Plastikschaum) ein Plasma erzeugen. Dies war eine zweite Idee, die von Chuck Hansen und später von Howard Morland vorgebracht wurde.
• Manipulations-/Drückerablation. Dies ist das Konzept, das am besten durch eine physikalische Analyse unterstützt wird. ⓘ

Strahlungsdruck

Der Strahlungsdruck, der durch die große Menge an Röntgenphotonen im Inneren des geschlossenen Gehäuses ausgeübt wird, könnte ausreichen, um das Sekundärteil zu komprimieren. Elektromagnetische Strahlung wie Röntgenstrahlen oder Licht hat einen Impuls und übt auf jede Oberfläche, auf die sie trifft, eine Kraft aus. Der Druck der Strahlung ist bei alltäglichen Intensitäten, wie z. B. Sonnenlicht, das auf eine Oberfläche trifft, in der Regel nicht spürbar, aber bei den extremen Intensitäten, die in einer thermonuklearen Bombe auftreten, ist der Druck enorm. ⓘ

Für zwei thermonukleare Bomben, deren allgemeine Größe und primäre Eigenschaften gut bekannt sind, nämlich die Ivy-Mike-Testbombe und die moderne W-80-Variante des W-61-Gefechtskopfes für Marschflugkörper, wurde ein Strahlungsdruck von 73×10⁶ bar (7,3 TPa) für die Ivy-Mike-Bombe und 1.400×10⁶ bar (140 TPa) für die W-80 berechnet. ⓘ

Schaumplasmadruck

Das Konzept des Schaumplasmadrucks wurde von Chuck Hansen während des Progressive-Falles eingeführt und basiert auf Nachforschungen, bei denen deklassierte Dokumente gefunden wurden, in denen spezielle Schäume als Auskleidungskomponenten im Strahlungsgehäuse von thermonuklearen Waffen aufgeführt sind. ⓘ

Die Abfolge der Zündung der Waffe (mit dem Schaumstoff) würde wie folgt aussehen:

1. Der den Kern der Primärwaffe umgebende Sprengstoff wird gezündet, wodurch das spaltbare Material in einen überkritischen Zustand komprimiert wird und die Spaltungskettenreaktion beginnt.
2. Das spaltende Primärteil sendet thermische Röntgenstrahlen aus, die an der Innenseite des Gehäuses "reflektiert" werden und den Polystyrolschaum bestrahlen.
3. Der bestrahlte Schaum wird zu einem heißen Plasma, das gegen den Stößel des Sekundärteils drückt, ihn fest zusammendrückt und die Spaltungskettenreaktion in der Zündkerze auslöst.
4. Der Lithium-Deuterid-Brennstoff wird von beiden Seiten (von der Primär- und der Zündkerze) stark komprimiert und auf thermonukleare Temperaturen erhitzt. Außerdem spaltet sich jedes Lithium-6-Atom (⁶Li) durch den Beschuss mit Neutronen in ein Tritiumatom und ein Alphateilchen. Dann beginnt eine Fusionsreaktion zwischen dem Tritium und dem Deuterium, bei der noch mehr Neutronen und eine enorme Energiemenge freigesetzt werden.
5. Der Brennstoff, der die Fusionsreaktion durchläuft, emittiert einen großen Strom hochenergetischer Neutronen (17,6 MeV [2,82 pJ]), die den ²³⁸
   U
   Tamper (oder die ²³⁸
   U
   Bombenhülle), wodurch eine schnelle Spaltungsreaktion ausgelöst wird, die etwa die Hälfte der Gesamtenergie liefert.

Damit wäre die Sequenz Kernspaltung - Fusion - Spaltung abgeschlossen. Im Gegensatz zur Kernspaltung ist die Fusion relativ "sauber" - sie setzt Energie frei, aber keine schädlichen radioaktiven Produkte oder große Mengen an radioaktivem Niederschlag. Bei den Spaltungsreaktionen hingegen, insbesondere bei der letzten, werden enorme Mengen an Spaltprodukten und Fallout freigesetzt. Lässt man die letzte Spaltstufe weg, indem man z. B. den Urankolben durch einen Bleikolben ersetzt, so verringert sich die Gesamtsprengkraft um etwa die Hälfte, aber die Menge des Fallouts ist relativ gering. Die Neutronenbombe ist eine Wasserstoffbombe mit einem absichtlich dünnen Stopfer, damit möglichst viele der schnellen Fusionsneutronen entweichen können. ⓘ

Abfolge der Zündung des Schaumplasma-Mechanismus.

1. Gefechtskopf vor dem Zünden; oben die primäre (Spaltbombe), unten die sekundäre (Fusionsbrennstoff), alle in Polystyrolschaum aufgehängt.
2. Hochexplosiver Sprengstoff wird im Primärteil gezündet, wodurch der Plutoniumkern überkritisch wird und eine Spaltungsreaktion einsetzt.
3. Die Primärspaltung sendet Röntgenstrahlen aus, die an der Innenseite des Gehäuses gestreut werden und den Polystyrolschaum bestrahlen.
4. Der Polystyrolschaum wird zu Plasma, das den Sekundärteil komprimiert, und die Plutoniumzündkerze beginnt zu spalten.
5. Der komprimierte und erhitzte Lithium-6-Deuterid-Brennstoff erzeugt Tritium (³
   H
   ) und beginnt die Fusionsreaktion. Der erzeugte Neutronenfluss führt zur Spaltung des ²³⁸
   U
   Tamper zur Spaltung. Ein Feuerball beginnt sich zu bilden. ⓘ

Die derzeitige technische Kritik an der Idee des "Schaumplasmadrucks" konzentriert sich auf nicht klassifizierte Analysen aus ähnlichen Bereichen der Hochenergiephysik, die darauf hindeuten, dass der von einem solchen Plasma erzeugte Druck nur ein kleiner Multiplikator des grundlegenden Photonendrucks innerhalb des Strahlungsgehäuses wäre und dass die bekannten Schaummaterialien von Natur aus eine sehr niedrige Absorptionsleistung für die Gammastrahlung und Röntgenstrahlung des Primärstrahls haben. Der größte Teil der erzeugten Energie würde entweder von den Wänden des Strahlungsgehäuses oder von der Umhüllung des Sekundärteils absorbiert werden. Die Analyse der Auswirkungen dieser absorbierten Energie führte zu einem dritten Mechanismus: der Ablation. ⓘ

Tamper-Pusher-Ablation

Das äußere Gehäuse der sekundären Baugruppe wird als "Tamper-Pusher" bezeichnet. Der Tamper in einer Implosionsbombe dient dazu, die Ausdehnung des reagierenden Treibstoffs (der aus sehr heißem, dichtem Plasma besteht) zu verzögern, bis der Treibstoff vollständig verbraucht ist und die Explosion zu Ende geht. Dasselbe Tamper-Material dient auch als Pusher, da es das Medium ist, durch das der Außendruck (Kraft, die auf die Oberfläche des Sekundärteils wirkt) auf die Masse des Fusionsbrennstoffs übertragen wird. ⓘ

Der vorgeschlagene Tamper-Pusher-Ablationsmechanismus sieht vor, dass die äußeren Schichten des Tamper-Pusher des thermonuklearen Sekundärkerns durch den Röntgenfluss des Primärkerns so stark erhitzt werden, dass sie sich heftig ausdehnen und abblättern (wegfliegen). Da der Gesamtimpuls erhalten bleibt, treibt diese Masse an Hochgeschwindigkeitsauswurf den Rest des Tamper-Pusher mit enormer Kraft nach innen und zerdrückt dabei den Fusionsbrennstoff und die Zündkerze. Der Tamper-Pusher ist robust genug gebaut, um den Fusionsbrennstoff von der extremen Hitze draußen zu isolieren; andernfalls würde die Kompression gestört werden. ⓘ

Zündungssequenz des Ablationsmechanismus.

1. Sprengkopf vor dem Zünden. Die ineinander verschachtelten Kugeln oben sind die primäre Spaltvorrichtung, die Zylinder darunter sind die sekundäre Fusionsvorrichtung.
2. Der Sprengstoff des Spaltprimärteils ist detoniert und hat den Spaltpilz des Primärteils zum Einsturz gebracht.
3. Die Spaltungsreaktion des Primärgeräts ist abgeschlossen, und das Primärgerät hat jetzt eine Temperatur von mehreren Millionen Grad und strahlt Gamma- und harte Röntgenstrahlen ab, die das Innere des Hohlraums und die Abschirmung sowie den Tamper des Sekundärgeräts aufheizen.
4. Die Reaktion des Primärteils ist beendet und es hat sich ausgedehnt. Die Oberfläche des Schiebers für den Sekundärkern ist nun so heiß, dass sie ebenfalls ablatiert oder sich ausdehnt und den Rest des Sekundärkerns (Tamper, Fusionsbrennstoff und spaltbare Zündkerze) nach innen drückt. Die Zündkerze beginnt zu spalten. Nicht abgebildet: Die Strahlungshülse blättert ebenfalls ab und dehnt sich nach außen aus (aus Gründen der Übersichtlichkeit des Diagramms weggelassen).
5. Der Brennstoff des Sekundärteils hat die Fusionsreaktion gestartet und wird in Kürze verglühen. Ein Feuerball beginnt sich zu bilden. ⓘ

Die groben Berechnungen für den grundlegenden Ablationseffekt sind relativ einfach: Die Energie des Primärbrennstoffs wird gleichmäßig auf alle Oberflächen des äußeren Strahlungsgehäuses verteilt, wobei die Komponenten ein thermisches Gleichgewicht erreichen, und die Auswirkungen dieser thermischen Energie werden dann analysiert. Die Energie wird größtenteils innerhalb von etwa einer röntgenoptischen Dicke der Tamper/Pusher-Außenfläche deponiert, und die Temperatur dieser Schicht kann dann berechnet werden. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Oberfläche dann nach außen ausdehnt, wird berechnet, und aus einer grundlegenden Newtonschen Impulsbilanz ergibt sich die Geschwindigkeit, mit der der Rest des Stempels nach innen implodiert. ⓘ

Wendet man die detailliertere Form dieser Berechnungen auf das Ivy-Mike-Gerät an, so ergibt sich eine Expansionsgeschwindigkeit des verdampften Drückergases von 290 Kilometern pro Sekunde und eine Implosionsgeschwindigkeit von vielleicht 400 km/s, wenn +3⁄4 der gesamten Tamper-/Drückermasse abgetragen werden, was der energieeffizienteste Anteil ist. Bei der W-80 beträgt die Gasausdehnungsgeschwindigkeit etwa 410 km/s (250 mi/s) und die Implosionsgeschwindigkeit 570 km/s (350 mi/s). Der durch das abtragende Material verursachte Druck beträgt 5,3 Milliarden Bar (530 Billionen Pascal) in der Ivy-Mike-Vorrichtung und 64 Milliarden Bar (6,4 Billionen Pascal) in der W-80-Vorrichtung. ⓘ

Vergleich der Implosionsmechanismen

Vergleicht man die drei vorgeschlagenen Mechanismen, so ergibt sich folgendes Bild:

Mechanismus	Druck (TPa) ⓘ
	Efeu Mike	W80
Strahlungsdruck	7.3	140
Plasma-Druck	35	750
Ablationsdruck	530	6400

Der berechnete Ablationsdruck ist um eine Größenordnung größer als die höheren vorgeschlagenen Plasmadrücke und fast zwei Größenordnungen größer als der berechnete Strahlungsdruck. Es wurde kein Mechanismus vorgeschlagen, um die Absorption von Energie in der Wand des Strahlungsgehäuses und dem sekundären Tamper zu vermeiden, was die Ablation offensichtlich unvermeidlich macht. Die anderen Mechanismen scheinen überflüssig zu sein. ⓘ

Aus offiziellen Deklassifizierungsberichten des US-Verteidigungsministeriums geht hervor, dass geschäumte Kunststoffe für die Auskleidung von Strahlenschutzgehäusen verwendet werden oder verwendet werden könnten, und trotz des geringen direkten Plasmadrucks könnten sie dazu beitragen, die Ablation zu verzögern, bis sich die Energie gleichmäßig verteilt hat und ein ausreichender Anteil den sekundären Tamper/Schieber erreicht hat. ⓘ

In Richard Rhodes' Buch Dark Sun heißt es, dass eine 25 mm dicke Kunststoffschaumschicht mit Kupfernägeln an der Bleieinlage im Inneren der Ivy-Mike-Stahlhülle befestigt wurde. Rhodes zitiert mehrere Konstrukteure dieser Bombe, die erklären, dass die Kunststoffschaumschicht im Inneren des Außengehäuses die Ablation und damit den Rückstoß des Außengehäuses verzögern soll: Wäre der Schaum nicht vorhanden, würde das Metall mit einem großen Impuls von der Innenseite des Außengehäuses abplatzen, wodurch das Gehäuse schnell nach außen zurückstoßen würde. Der Zweck der Hülle ist es, die Explosion so lange wie möglich einzudämmen und so viel Röntgenablation der metallischen Oberfläche der Sekundärstufe wie möglich zu ermöglichen, so dass die Sekundärstufe effizient komprimiert und die Fusionsausbeute maximiert wird. Kunststoffschaum hat eine geringe Dichte und verursacht daher beim Abtrag einen geringeren Impuls als Metall. ⓘ

Konstruktionsvarianten

Es gibt eine Reihe von Vorschlägen für mögliche Variationen des Waffendesigns:

• Es wurde vorgeschlagen, entweder den Tamper oder das Gehäuse aus ²³⁵
  U
  (hochangereichertes Uran) im endgültigen Spaltmantel. Das weitaus teurere ²³⁵
  U
  ist ebenfalls mit schnellen Neutronen spaltbar wie das ²³⁸
  U
  in abgereichertem oder natürlichem Uran, aber sein Spaltwirkungsgrad ist höher. Dies liegt daran, dass ²³⁵
  U
  Kerne auch durch langsame Neutronen gespalten werden können (²³⁸
  U
  Kerne benötigen eine Mindestenergie von etwa 1 Megaelektronenvolt (0,16 pJ)), und weil diese langsameren Neutronen von anderen spaltenden ²³⁵
  U
  Kernen im Mantel erzeugt werden (mit anderen Worten: ²³⁵
  U
  unterstützt die nukleare Kettenreaktion, ²³⁸
  U
  nicht). Außerdem fördert ein ²³⁵
  U
  Mantel die Neutronenvermehrung, während ²³⁸
  U
  Kerne Fusionsneutronen bei der schnellen Spaltung verbrauchen. Die Verwendung eines endgültigen spaltbaren/spaltbaren Mantels aus ²³⁵
  U
  würde somit die Ausbeute einer Teller-Ulam-Bombe gegenüber einem Mantel aus abgereichertem Uran oder Natururan erhöhen. Dies wurde speziell für die W87-Sprengköpfe vorgeschlagen, die in die derzeit eingesetzten LGM-30 Minuteman III ICBMs nachgerüstet werden.
• In einigen Beschreibungen gibt es zusätzliche interne Strukturen, die den Sekundärkopf vor übermäßiger Neutroneneinwirkung durch den Primärkopf schützen.
• Das Innere des Gehäuses kann speziell bearbeitet sein, um die Röntgenstrahlen zu "reflektieren", muss es aber nicht. Die "Reflexion" von Röntgenstrahlen ist nicht mit der Reflexion von Licht an einem Spiegel vergleichbar, sondern das Reflektormaterial wird durch die Röntgenstrahlen erhitzt, wodurch das Material selbst Röntgenstrahlen aussendet, die dann zum Sekundärteil gelangen. ⓘ

Es gibt zwei spezielle Varianten, die in einem späteren Abschnitt erörtert werden: das kryogenisch gekühlte Flüssigdeuterium-Gerät, das für den Ivy-Mike-Test verwendet wurde, und das mutmaßliche Design des W88-Kernsprengkopfs - eine kleine, mit MIRV bestückte Version der Teller-Ulam-Konfiguration mit einer länglichen (ei- oder wassermelonenförmigen) Primär- und einer elliptischen Sekundärbombe. ⓘ

Die meisten Bomben haben offenbar keine Tertiär-"Stufen", d. h. dritte Kompressionsstufen, bei denen es sich um zusätzliche Fusionsstufen handelt, die durch eine vorherige Fusionsstufe komprimiert werden. (Die Spaltung des letzten Uranmantels, die bei großen Bomben etwa die Hälfte der Sprengkraft ausmacht, zählt in dieser Terminologie nicht als "Stufe"). ⓘ

Die USA haben in mehreren Explosionen dreistufige Bomben getestet (siehe Operation Redwing), aber es wird angenommen, dass sie nur ein einziges solches tertiäres Modell eingesetzt haben, d. h. eine Bombe, bei der eine Spaltungsstufe, gefolgt von einer Fusionsstufe, schließlich eine weitere Fusionsstufe komprimiert. Bei dieser US-Bauart handelte es sich um die schwere, aber hocheffiziente (d. h. Kernwaffenausbeute pro Gewichtseinheit) B41-Kernwaffenbombe mit 25 Tonnen (100 PJ). Es wird angenommen, dass die Sowjetunion mehrere Stufen (einschließlich mehr als einer tertiären Fusionsstufe) in ihrer 50-Mt-Bombe (210 PJ) (100-Mt-Bombe (420 PJ) im beabsichtigten Einsatz) Zar-Bomba verwendet hat (wie bei anderen Bomben konnte der spaltbare Mantel in einer solchen Bombe durch Blei ersetzt werden, was in dieser Bombe zur Demonstration auch geschah). Wenn Wasserstoffbomben mit anderen Konfigurationen als denen, die auf dem Teller-Ulam-Entwurf beruhen, hergestellt wurden, so ist dies nicht öffentlich bekannt. (Eine mögliche Ausnahme ist der frühe sowjetische Sloika-Entwurf.) ⓘ

Im Wesentlichen beruht die Teller-Ulam-Konfiguration auf mindestens zwei Implosionsereignissen: Erstens würden die konventionellen (chemischen) Sprengstoffe im Primärteil den spaltbaren Kern komprimieren, was zu einer Spaltungsexplosion führt, die um ein Vielfaches stärker ist als diejenige, die mit chemischen Sprengstoffen allein erreicht werden könnte (erste Stufe). Zweitens würde die Strahlung aus der Spaltung der Primärstufe zur Kompression und Zündung der sekundären Fusionsstufe genutzt, was zu einer Fusionsexplosion führt, die um ein Vielfaches stärker ist als die Spaltungsexplosion allein. Diese Verdichtungskette ließe sich mit einer beliebigen Anzahl von tertiären Fusionsstufen fortsetzen, wobei jede Stufe mehr Fusionsbrennstoff in der nächsten Stufe zündet, obwohl dies umstritten ist (siehe auch: Debatte über eine beliebig hohe Ausbeute). Schließlich enden effiziente Bomben (nicht jedoch so genannte Neutronenbomben) mit der Spaltung des letzten natürlichen Uranstampfers, was ohne den Neutronenfluss, der durch die Fusionsreaktionen in den sekundären oder tertiären Stufen entsteht, normalerweise nicht möglich wäre. Es wird vermutet, dass solche Konstruktionen auf eine beliebig hohe Ausbeute (mit offenbar beliebig vielen Fusionsstufen) hochskaliert werden können, möglicherweise bis hin zu einer "Weltuntergangsmaschine". In der Regel waren solche Waffen jedoch nicht mehr als ein Dutzend Megatonnen stark, was im Allgemeinen als ausreichend angesehen wurde, um selbst die härtesten praktischen Ziele zu zerstören (z. B. eine Kontrollanlage wie den Cheyenne Mountain Complex). Selbst diese großen Bomben wurden durch Atombomben vom Typ Bunkerbuster mit geringerer Sprengkraft ersetzt (siehe mehr: Nukleare Bunkerbuster). ⓘ

Wie bereits erörtert, ist es für die Zerstörung von Städten und nicht gehärteten Zielen weitaus effizienter, die Masse einer einzelnen Raketennutzlast in kleinere MIRV-Bomben aufzuteilen, um die Energie der Explosionen auf ein "Pfannkuchen"-Gebiet zu verteilen, was die Flächenzerstörung pro Einheit der Bombenenergie angeht. Dies gilt auch für einzelne Bomben, die von Marschflugkörpern oder anderen Systemen wie Bombern abgeworfen werden können, was dazu führt, dass die meisten einsatzfähigen Sprengköpfe im US-Programm eine Sprengkraft von weniger als 500 kt (2.100 TJ) haben. ⓘ

Geschichte

Vereinigte Staaten

Die Idee einer thermonuklearen Fusionsbombe, die durch eine kleinere Spaltbombe gezündet wird, wurde erstmals von Enrico Fermi seinem Kollegen Edward Teller vorgeschlagen, als sie sich im September 1941 an der Columbia University unterhielten, zu Beginn dessen, was das Manhattan-Projekt werden sollte. Teller verbrachte einen Großteil des Manhattan-Projekts damit, herauszufinden, wie das Design funktionieren könnte, und zog es der Arbeit an der Atombombe vor. Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs gab es jedoch kaum noch Anreize, dem Superprojekt, wie es damals genannt wurde, viele Ressourcen zu widmen. ⓘ

Der erste Atombombentest der Sowjetunion im August 1949 kam früher als von den Amerikanern erwartet, und in den folgenden Monaten gab es in der US-Regierung, im Militär und in der Wissenschaft eine intensive Debatte darüber, ob die Entwicklung des weitaus leistungsfähigeren Super fortgesetzt werden sollte. Die Debatte betraf sowohl strategische, pragmatische als auch moralische Fragen. In ihrem Bericht des Allgemeinen Beratenden Ausschusses kamen Robert Oppenheimer und seine Kollegen zu dem Schluss, dass "die extreme Gefahr für die Menschheit, die mit dem Vorschlag [zur Entwicklung thermonuklearer Waffen] verbunden ist, jeglichen militärischen Vorteil völlig überwiegt". Trotz der vorgebrachten Einwände traf Präsident Harry S. Truman am 31. Januar 1950 die Entscheidung, die Entwicklung der neuen Waffe voranzutreiben. ⓘ

Operation Castle Thermonuklearer Test, Castle Romeo Schuss ⓘ

Doch mit dieser Entscheidung war es noch nicht getan, und Teller und andere US-Physiker bemühten sich, einen brauchbaren Entwurf zu finden. Stanislaw Ulam, ein Mitarbeiter Tellers, machte die ersten entscheidenden konzeptionellen Sprünge auf dem Weg zu einem funktionsfähigen Fusionsdesign. Ulams zwei Innovationen, die die Fusionsbombe praktikabel machten, waren die Erkenntnis, dass die Komprimierung des thermonuklearen Brennstoffs vor der extremen Erhitzung ein praktischer Weg zu den für die Fusion erforderlichen Bedingungen war, und die Idee, eine separate thermonukleare Komponente außerhalb einer primären Spaltungskomponente zu platzieren und die primäre Komponente irgendwie zur Komprimierung der sekundären zu nutzen. Teller erkannte dann, dass die in der Primärkomponente erzeugte Gamma- und Röntgenstrahlung genügend Energie auf die Sekundärkomponente übertragen könnte, um eine erfolgreiche Implosion und einen Fusionsbrenner zu erzeugen, wenn die gesamte Baugruppe in einen Hohlraum oder Strahlungsbehälter gehüllt würde. Teller und seine verschiedenen Befürworter und Gegner bestritten später, inwieweit Ulam zu den Theorien, die diesem Mechanismus zugrunde liegen, beigetragen hatte. In der Tat behauptete Teller kurz vor seinem Tod in einem letzten Versuch, Ulams Beiträge zu diskreditieren, dass einer seiner eigenen "Doktoranden" den Mechanismus vorgeschlagen habe. ⓘ

Der "George"-Schuss der Operation Greenhouse vom 9. Mai 1951 testete das Grundkonzept zum ersten Mal in einem sehr kleinen Maßstab. Als erste erfolgreiche (unkontrollierte) Freisetzung von Kernfusionsenergie, die nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtausbeute von 225 kt (940 TJ) ausmachte, weckte sie die Erwartung, dass das Konzept funktionieren würde, bis zur Gewissheit. ⓘ

Am 1. November 1952 wurde die Teller-Ulam-Konfiguration in vollem Umfang in der "Ivy Mike"-Sprengung auf einer Insel im Enewetak-Atoll getestet, mit einer Sprengkraft von 10,4 Mt (44 PJ) (mehr als 450 Mal so stark wie die im Zweiten Weltkrieg auf Nagasaki abgeworfene Bombe). Der "Sausage" genannte Sprengkörper verwendete eine extragroße Spaltbombe als "Auslöser" und flüssiges Deuterium als Fusionsbrennstoff, das durch 20 kurze Tonnen (18 t) kryogener Ausrüstung in flüssigem Zustand gehalten wurde, und wog insgesamt etwa 80 kurze Tonnen (73 t). ⓘ

Der flüssige Deuterium-Brennstoff von Ivy Mike war für eine einsatzfähige Waffe unpraktisch, und der nächste Fortschritt bestand darin, stattdessen einen festen Lithium-Deuterid-Fusionsbrennstoff zu verwenden. Dieser wurde 1954 in der "Castle Bravo"-Sprengung getestet (das Gerät trug den Codenamen Shrimp), die eine Sprengkraft von 15 Mt (63 PJ) (das 2,5-fache der erwarteten Sprengkraft) hatte und die größte jemals getestete US-Bombe ist. ⓘ

Die Bemühungen in den Vereinigten Staaten verlagerten sich bald auf die Entwicklung miniaturisierter Teller-Ulam-Waffen, die in Interkontinentalraketen und U-Boot-gestützte ballistische Raketen eingebaut werden konnten. Bis 1960 waren die Sprengköpfe der Megatonnen-Klasse mit dem W47-Sprengkopf, der auf den Polaris-U-Booten für ballistische Raketen eingesetzt wurde, nur noch 0,46 m (18 Zoll) groß und 330 kg (720 Pfund) schwer. Weitere Innovationen bei der Miniaturisierung von Sprengköpfen wurden Mitte der 1970er Jahre erreicht, als Versionen des Teller-Ulam-Designs entwickelt wurden, die zehn oder mehr Sprengköpfe am Ende einer kleinen MIRV-Rakete unterbringen konnten (siehe den Abschnitt über die W88 weiter unten). ⓘ

Sowjetunion

Der erste sowjetische Fusionsentwurf, der 1949 von Andrej Sacharow und Witali Ginzburg entwickelt wurde (bevor die Sowjets über eine funktionierende Spaltbombe verfügten), trug den Namen Sloika, nach einem russischen Schichtkuchen, und entsprach nicht der Teller-Ulam-Konfiguration. Sie bestand aus abwechselnden Schichten von spaltbarem Material und Lithium-Deuterid-Fusionsbrennstoff, der mit Tritium angereichert war (später wurde sie als Sacharows "Erste Idee" bezeichnet). Obwohl die Kernfusion technisch machbar gewesen wäre, hatte sie nicht die Skalierungseigenschaften einer "abgestuften" Waffe. Mit einer solchen Konstruktion konnten also keine thermonuklearen Waffen hergestellt werden, deren Sprengkraft beliebig groß sein konnte (im Gegensatz zu den damaligen US-Konstruktionen). Die um den Spaltungskern gewickelte Fusionsschicht konnte die Spaltungsenergie nur mäßig vervielfachen (moderne Teller-Ulam-Konstruktionen können sie um das 30-fache erhöhen). Außerdem musste die gesamte Fusionsstufe zusammen mit dem Spaltungskern mit konventionellen Sprengstoffen gesprengt werden, was die Menge der benötigten chemischen Sprengstoffe erheblich vervielfachte. ⓘ

Der erste Test des Sloika-Designs, RDS-6s, wurde 1953 mit einer Ausbeute von 400 kt (1.700 TJ) gezündet (15%-20% durch Fusion). Versuche, mit einer Sloika-Konstruktion Ergebnisse im Megatonnenbereich zu erzielen, erwiesen sich als nicht durchführbar. Nachdem die Vereinigten Staaten im November 1952 den thermonuklearen Sprengsatz "Ivy Mike" getestet und damit bewiesen hatten, dass eine Multimegatonnen-Bombe gebaut werden konnte, suchten die Sowjets nach einer alternativen Konstruktion. Die "Zweite Idee", wie Sacharow sie in seinen Memoiren nannte, war ein früherer Vorschlag von Ginzburg vom November 1948, in der Bombe Lithiumdeuterid zu verwenden, das beim Beschuss mit Neutronen Tritium und freies Deuterium erzeugen würde. Ende 1953 gelang dem Physiker Viktor Dawidenko der erste Durchbruch, indem er die Primär- und Sekundärteile der Bomben in getrennten Teilen aufbewahrte ("staging"). Der nächste Durchbruch wurde Anfang 1954 von Sacharow und Jakow Zeldowitsch entdeckt und entwickelt: die Nutzung der Röntgenstrahlen der Spaltbombe zur Komprimierung des Sekundärteils vor der Fusion ("Strahlenimplosion"). Sacharows "Dritte Idee", wie der Teller-Ulam-Entwurf in der UdSSR genannt wurde, wurde im November 1955 in der "RDS-37" mit einer Sprengkraft von 1,6 Mt (6,7 PJ) getestet. ⓘ

Die Sowjets demonstrierten die Leistungsfähigkeit des "Staging"-Konzepts im Oktober 1961, als sie die massive und unhandliche Zar-Bomba zündeten, eine 50-Mt-Wasserstoffbombe (210 PJ), die fast 97 % ihrer Energie aus der Fusion gewann. Es handelte sich um die größte von einem Land entwickelte und getestete Kernwaffe. ⓘ

Vereinigtes Königreich

Die Operation Grapple auf der Weihnachtsinsel war der erste britische Wasserstoffbombentest. ⓘ

1954 begannen in Aldermaston unter der Leitung von Sir William Penney die Arbeiten zur Entwicklung der britischen Fusionsbombe. Das britische Wissen über die Herstellung einer thermonuklearen Fusionsbombe war rudimentär, und die Vereinigten Staaten tauschten damals aufgrund des Atomic Energy Act von 1946 kein nukleares Wissen aus. Die Briten durften jedoch die amerikanischen Castle-Tests beobachten und setzten in den Atompilzen Probenahmeflugzeuge ein, die ihnen eindeutige und direkte Beweise für die in den Sekundärstufen durch Strahlenimplosion erzeugte Kompression lieferten. ⓘ

Aufgrund dieser Schwierigkeiten stimmte der britische Premierminister Anthony Eden 1955 einem geheimen Plan zu, wonach die Fusionsbombe durch eine extrem große Spaltbombe ersetzt werden sollte, falls die Wissenschaftler in Aldermaston bei der Entwicklung der Fusionsbombe scheitern oder sich stark verzögern würden. ⓘ

Im Jahr 1957 wurden die Operation Grapple-Tests durchgeführt. Beim ersten Test, Green Granite, handelte es sich um den Prototyp einer Fusionsbombe, die jedoch im Vergleich zu den USA und den Sowjets keine gleichwertige Sprengkraft erreichte, sondern nur etwa 300 kt (1.300 TJ). Der zweite Test, Orange Herald, war eine modifizierte Spaltbombe, die 720 kt (3.000 TJ) erzeugte und damit die größte Spaltungsexplosion aller Zeiten war. Damals dachte fast jeder (einschließlich der Piloten des Flugzeugs, das sie abwarf), dass es sich um eine Fusionsbombe handelte. Diese Bombe wurde 1958 in Dienst gestellt. Ein zweiter Prototyp der Fusionsbombe, Purple Granite, wurde im dritten Test verwendet, erzeugte aber nur etwa 150 kt (630 TJ). ⓘ

Eine zweite Testreihe wurde angesetzt, und die Tests wurden im September 1957 wieder aufgenommen. Der erste Test basierte auf einer "... neuen, einfacheren Konstruktion. Eine zweistufige thermonukleare Bombe mit einem viel stärkeren Zünder". Dieser Test, Grapple X Round C, wurde am 8. November gezündet und hatte eine Sprengkraft von etwa 1,8 Mt (7,5 PJ). Am 28. April 1958 wurde eine Bombe mit einer Sprengkraft von 3 Mt (13 PJ) abgeworfen - der stärkste Test Großbritanniens. Bei zwei letzten Tests am 2. September und 11. September 1958 wurden kleinere Bomben abgeworfen, die jeweils etwa 1 Mt (4,2 PJ) abwarfen. ⓘ

Amerikanische Beobachter waren zu diesen Tests eingeladen worden. Nach der erfolgreichen Detonation eines Sprengkörpers mit einer Megatonnen-Reichweite durch Großbritannien (und dem damit verbundenen praktischen Einblick in das "Geheimnis" der Teller-Ulam-Konstruktion) erklärten sich die Vereinigten Staaten bereit, einige ihrer nuklearen Konstruktionen mit dem Vereinigten Königreich auszutauschen, was 1958 zum gegenseitigen Verteidigungsabkommen zwischen den USA und Großbritannien führte. Anstatt ihre eigenen Entwürfe weiterzuentwickeln, erhielten die Briten Zugang zu den Entwürfen des kleineren amerikanischen Gefechtskopfs Mk 28 und konnten Kopien davon herstellen. ⓘ

Das Vereinigte Königreich hatte im Rahmen des Manhattan-Projekts eng mit den Amerikanern zusammengearbeitet. Der britische Zugang zu Informationen über Kernwaffen wurde von den Vereinigten Staaten aufgrund von Bedenken über sowjetische Spionage unterbunden. Erst mit der Unterzeichnung eines Abkommens, das den Umgang mit geheimen Informationen und andere Fragen regelte, wurde die Zusammenarbeit wieder vollständig hergestellt. ⓘ

China

Mao Zedong beschloss während der ersten Krise in der Taiwanstraße 1954-1955, ein chinesisches Atomwaffenprogramm zu starten. Die Volksrepublik China zündete ihre erste Wasserstoffbombe (thermonukleare Bombe) am 17. Juni 1967, 32 Monate nach der Zündung ihrer ersten Kernspaltungswaffe, mit einer Sprengkraft von 3,31 Tonnen. Die Zündung erfolgte auf dem Lop Nor-Testgelände im Nordwesten Chinas. China hatte umfangreiche technische Hilfe von der Sowjetunion erhalten, um sein Atomprogramm in Gang zu bringen, doch 1960 war die Kluft zwischen der Sowjetunion und China so groß geworden, dass die Sowjetunion jegliche Unterstützung für China einstellte. ⓘ

Einem Bericht von William Broad in der New York Times zufolge lieferte 1995 ein angeblicher chinesischer Doppelagent Informationen, die darauf hindeuteten, dass China geheime Details des W88-Sprengkopfes der USA kannte, angeblich durch Spionage. (Diese Ermittlungen führten schließlich zu dem gescheiterten Prozess gegen Wen Ho Lee.) ⓘ

Frankreich

Das französische Atomtestgelände wurde auf die unbewohnten französischen Atolle im Pazifischen Ozean verlegt. Der erste Test, der an diesen neuen Standorten durchgeführt wurde, war der "Canopus"-Test im Fangataufa-Atoll in Französisch-Polynesien am 24. August 1968, der erste mehrstufige thermonukleare Waffentest des Landes. Die Bombe wurde von einem Ballon aus in einer Höhe von 520 Metern gezündet. Das Ergebnis dieses Tests war eine erhebliche Kontamination der Atmosphäre. Über die Entwicklung der Teller-Ulam-Bombe in Frankreich ist nur wenig bekannt, abgesehen von der Tatsache, dass Frankreich im Canopus-Test eine 2,6-Mt-Bombe (11 PJ) zündete. Berichten zufolge hatte Frankreich anfangs große Schwierigkeiten bei der Entwicklung des Teller-Ulam-Konzepts, die es jedoch später überwinden konnte, und es wird angenommen, dass es über Kernwaffen verfügt, die den anderen großen Atommächten in puncto Raffinesse in nichts nachstehen. ⓘ

Frankreich und China haben den Teilvertrag über das Verbot von Kernwaffentests von 1963, der Testexplosionen in der Atmosphäre, unter Wasser oder im Weltraum verbietet, weder unterzeichnet noch ratifiziert. Zwischen 1966 und 1996 führte Frankreich mehr als 190 Atomtests durch. Der letzte französische Atomtest fand am 27. Januar 1996 statt, danach baute das Land seine polynesischen Testanlagen ab. Im selben Jahr unterzeichnete Frankreich den Vertrag über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen und ratifizierte den Vertrag innerhalb von zwei Jahren. ⓘ

Eines der französischen atomar bewaffneten U-Boote der Triomphant-Klasse, die Téméraire (S617) ⓘ

Frankreich bestätigte 2015, dass sein Atomwaffenarsenal rund 300 Sprengköpfe umfasst, die von ballistischen U-Boot-Raketen (SLBMs) und Jagdbombern getragen werden. Frankreich verfügt über vier ballistische Raketen-U-Boote der Triomphant-Klasse. Ein ballistisches Raketen-U-Boot wird in der Tiefsee eingesetzt, insgesamt müssen aber drei U-Boote ständig einsatzbereit sein. Die drei älteren U-Boote sind mit 16 M45-Raketen bewaffnet. Das neueste U-Boot, "Le Terrible", wurde 2010 in Dienst gestellt und verfügt über M51-Raketen, die TN 75 thermonukleare Sprengköpfe tragen können. Die Luftflotte besteht aus vier Staffeln auf vier verschiedenen Basen. Insgesamt gibt es 23 Mirage 2000N und 20 Rafales, die Atomsprengköpfe tragen können. Die M51.1-Raketen sollen ab 2016 durch den neuen M51.2-Sprengkopf ersetzt werden, der eine 3.000 Kilometer größere Reichweite als die M51.1 hat. ⓘ

Frankreich verfügt außerdem über etwa 60 luftgestützte Raketen mit TN 80/TN 81-Sprengköpfen mit einer Sprengkraft von jeweils etwa 300 kt (1.300 TJ). Das französische Nuklearprogramm wurde sorgfältig konzipiert, um sicherzustellen, dass diese Waffen noch Jahrzehnte in der Zukunft einsatzfähig sind. Gegenwärtig produziert Frankreich nicht mehr absichtlich Materialien mit kritischer Masse wie Plutonium und angereichertes Uran, setzt aber weiterhin auf Kernenergie zur Stromerzeugung, wobei ²³⁹
Pu
als Nebenprodukt. ⓘ

Indien

Shakti-1 ⓘ

Am 11. Mai 1998 gab Indien bekannt, dass es bei seinen Tests im Rahmen der Operation Shakti eine thermonukleare Bombe gezündet hat ("Shakti-I", in Hindi bedeutet das Wort "Shakti" nämlich Kraft). Dr. Samar Mubarakmand, ein pakistanischer Atomphysiker, behauptete, dass, wenn Shakti-I ein thermonuklearer Test gewesen wäre, die Bombe nicht gezündet hätte. Dr. Harold M. Agnew, ehemaliger Direktor des Los Alamos National Laboratory, sagte jedoch, dass die Behauptung Indiens, eine inszenierte thermonukleare Bombe gezündet zu haben, glaubhaft sei. Nach indischen Angaben wurde die thermonukleare Bombe mit einer kontrollierten Sprengkraft von 45 kt (190 TJ) getestet, weil sich das Dorf Khetolai in etwa 5 km Entfernung befand, um sicherzustellen, dass die Häuser in diesem Dorf keinen größeren Schaden erleiden. Als weiterer Grund wurde angeführt, dass die Radioaktivität, die bei Mengen von deutlich mehr als 45 Kilotonnen freigesetzt wurde, möglicherweise nicht vollständig eingedämmt werden konnte. Nach den Pokhran-II-Tests erklärte Dr. Rajagopal Chidambaram, ehemaliger Vorsitzender der indischen Atomenergiekommission, dass Indien in der Lage sei, nach Belieben thermonukleare Bomben mit beliebiger Sprengkraft zu bauen. ⓘ

Der Ertrag des indischen Wasserstoffbombentests ist unter den indischen Wissenschaftlern und den internationalen Gelehrten nach wie vor höchst umstritten. Die Frage der Politisierung und die Streitigkeiten zwischen indischen Wissenschaftlern haben die Angelegenheit weiter verkompliziert. ⓘ

In einem Interview im August 2009 behauptete der Direktor für die Vorbereitungen des Testgeländes 1998, Dr. K. Santhanam, dass die Ergiebigkeit der thermonuklearen Explosion geringer war als erwartet und dass Indien daher den CTBT nicht überstürzt unterzeichnen sollte. Andere indische Wissenschaftler, die an dem Test beteiligt waren, haben die Behauptung von Dr. K. Santhanam bestritten und argumentiert, Santhanams Behauptungen seien unwissenschaftlich. Der britische Seismologe Roger Clarke vertrat die Auffassung, dass die Größenordnungen auf eine Gesamtausbeute von bis zu 60 Kilotonnen TNT (250 TJ) hindeuten, was mit der von Indien angegebenen Gesamtausbeute von 56 Kilotonnen TNT (230 TJ) übereinstimmt. Der US-amerikanische Seismologe Jack Evernden hat argumentiert, dass man für eine korrekte Schätzung der Sprengstoffausbeute die geologischen und seismologischen Unterschiede zwischen den Teststandorten angemessen berücksichtigen sollte". ⓘ

Indien behauptet offiziell, dass es in der Lage ist, auf der Grundlage des Shakti-1-Tests thermonukleare Waffen mit einer Sprengkraft von bis zu 200 kt (840 TJ) zu bauen. ⓘ

Israel

Israel soll über thermonukleare Waffen der Teller-Ulam-Bauart verfügen, doch ist nicht bekannt, dass es Kernwaffen getestet hat, obwohl weithin spekuliert wird, dass es sich bei dem Vela-Zwischenfall von 1979 um einen gemeinsamen israelisch-südafrikanischen Atomtest gehandelt haben könnte. ⓘ

Es ist bekannt, dass Edward Teller das israelische Establishment rund zwanzig Jahre lang in allgemeinen Nuklearfragen beraten und angeleitet hat. Zwischen 1964 und 1967 besuchte Teller sechs Mal Israel, wo er an der Universität Tel Aviv Vorlesungen über allgemeine Themen der theoretischen Physik hielt. Es dauerte ein Jahr, bis er die CIA von Israels Fähigkeiten überzeugen konnte, und schließlich sagte Carl Duckett von der CIA 1976 vor dem US-Kongress aus, nachdem er von einem "amerikanischen Wissenschaftler" (Teller) glaubwürdige Informationen über Israels nukleare Fähigkeiten erhalten hatte. In den 1990er Jahren bestätigte Teller schließlich Spekulationen in den Medien, dass er bei seinen Besuchen in den 1960er Jahren zu dem Schluss kam, dass Israel im Besitz von Atomwaffen war. Nachdem er die Angelegenheit an die höhere Ebene der US-Regierung weitergeleitet hatte, soll Teller gesagt haben: "Sie [Israel] haben sie, und sie waren klug genug, ihrer Forschung zu vertrauen und nicht zu testen, weil sie wissen, dass ein Test sie in Schwierigkeiten bringen würde." ⓘ

Pakistan

Nach den wissenschaftlichen Daten, die von der PAEC, dem Ingenieurkorps und den Kahuta Research Laboratories (KRL) erhalten und veröffentlicht wurden, führte Pakistan im Mai 1998 sechs unterirdische Atomtests in den Chagai-Bergen und der Kharan-Wüste in der Provinz Belutschistan durch (siehe die Codenamen der Tests, Chagai-I und Chagai-II). Nach Angaben von KRL und PAEC handelte es sich dabei nicht um thermonukleare Waffen. ⓘ

Nordkorea

Nordkorea behauptete, am 6. Januar 2016 seine miniaturisierte thermonukleare Bombe getestet zu haben. Die ersten drei Atomtests Nordkoreas (2006, 2009 und 2013) hatten eine relativ geringe Sprengkraft und waren offenbar nicht als thermonukleare Waffen konzipiert. Im Jahr 2013 spekulierte das südkoreanische Verteidigungsministerium, dass Nordkorea möglicherweise versucht, eine "Wasserstoffbombe" zu entwickeln, und dass ein solches Gerät der nächste Waffentest Nordkoreas sein könnte. Im Januar 2016 behauptete Nordkorea, erfolgreich eine Wasserstoffbombe getestet zu haben, obwohl zum Zeitpunkt des Tests nur ein seismisches Ereignis der Stärke 5,1 festgestellt wurde, was einer ähnlichen Stärke wie beim Test einer Atombombe von 6-9 kt (25-38 TJ) im Jahr 2013 entspricht. Diese seismischen Aufzeichnungen lassen Zweifel an der Behauptung Nordkoreas aufkommen, dass eine Wasserstoffbombe getestet wurde, und deuten darauf hin, dass es sich um einen Nicht-Fusions-Atomtest handelte. ⓘ

Am 3. September 2017 berichteten die staatlichen Medien des Landes, dass ein Wasserstoffbombentest mit "perfektem Erfolg" durchgeführt worden sei. Nach Angaben des U.S. Geological Survey (USGS) führte die Explosion zu einem Erdbeben der Stärke 6,3, das zehnmal stärker war als frühere Atomtests Nordkoreas. Der US-Geheimdienst veröffentlichte eine frühe Einschätzung, wonach die geschätzte Sprengkraft 140 kt (590 TJ) betrug, mit einer Unsicherheitsspanne von 70 bis 280 kt (290 bis 1.170 TJ). ⓘ

Am 12. September korrigierte NORSAR seine Schätzung der Erdbebenstärke nach oben auf 6,1, was mit der Schätzung der CTBTO übereinstimmt, aber weniger stark ist als die USGS-Schätzung von 6,3. Die geschätzte Sprengkraft wurde auf 250 kt (1.000 TJ) revidiert, wobei darauf hingewiesen wurde, dass die Schätzung mit einer gewissen Unsicherheit und einer ungenannten Fehlermarge behaftet ist. ⓘ

Am 13. September wurde eine Analyse von Satellitenbildern des Testgeländes vor und nach dem Test veröffentlicht, aus denen hervorging, dass der Test unter 900 Metern Gestein stattfand und die Sprengkraft "mehr als 300 Kilotonnen" betragen haben könnte. ⓘ

Öffentliches Wissen

Der Teller-Ulam-Entwurf galt viele Jahre lang als eines der strengsten Nukleargeheimnisse und wird auch heute noch in offiziellen Veröffentlichungen, die ihren Ursprung "hinter dem Zaun" der Klassifizierung haben, nicht im Detail diskutiert. Es war und ist die Politik des Energieministeriums der Vereinigten Staaten (DOE), "undichte Stellen" nicht zu bestätigen, da dies die Richtigkeit der angeblich durchgesickerten Informationen bestätigen würde. Abgesehen von Bildern des Sprengkopfgehäuses beschränken sich die meisten öffentlich zugänglichen Informationen über diese Konstruktion auf einige knappe Erklärungen des DOE und die Arbeit einiger einzelner Forscher. ⓘ

Fotos von Gefechtskopfgehäusen, wie dieses vom W80-Kernsprengkopf, lassen einige Spekulationen über die relative Größe und Form der Primär- und Sekundärteile in US-Thermonuklearwaffen zu. ⓘ

DOE-Erklärungen

1972 gab die US-Regierung ein Dokument frei, in dem es heißt: "Bei thermonuklearen Waffen (TN-Waffen) wird ein Spaltungs-'Primärteil' verwendet, um eine TN-Reaktion in einem thermonuklearen Brennstoff auszulösen, der als 'Sekundärteil' bezeichnet wird", und 1979 fügte sie hinzu: "Bei thermonuklearen Waffen kann die Strahlung eines Spaltungssprengstoffs eingeschlossen und zur Übertragung von Energie verwendet werden, um eine physisch getrennte Komponente zu komprimieren und zu zünden, die thermonuklearen Brennstoff enthält." Zu diesem letzten Satz erklärte die US-Regierung: "Jegliche Ausarbeitung dieser Aussage wird als geheim eingestuft." Die einzige Information, die sich auf die Zündkerze beziehen könnte, wurde 1991 deklassiert: "Tatsache, dass spaltbare oder spaltbare Materialien in einigen Sekundärteilen vorhanden sind, Material nicht identifiziert, Ort nicht spezifiziert, Verwendung nicht spezifiziert und Waffen nicht benannt." 1998 deklassierte das DOE die Aussage, dass "die Tatsache, dass Materialien in Kanälen vorhanden sein können, und der Begriff 'Kanalfüller' ohne nähere Erläuterung", was sich auf den Polystyrolschaum (oder eine analoge Substanz) beziehen könnte. ⓘ

Ob diese Aussagen einige oder alle der oben vorgestellten Modelle rechtfertigen, bleibt der Interpretation überlassen, und die offiziellen Veröffentlichungen der US-Regierung über die technischen Details von Kernwaffen waren in der Vergangenheit absichtlich zweideutig (siehe z.B. Smyth Report). Andere Informationen, wie z. B. die Art des in einigen der frühen Waffen verwendeten Brennstoffs, wurden freigegeben, genaue technische Informationen jedoch nicht. ⓘ

Der Fall Progressive

Die meisten der heutigen Vorstellungen über die Funktionsweise der Teller-Ulam-Konstruktion gelangten an die Öffentlichkeit, nachdem das Energieministerium (DOE) 1979 versucht hatte, einen Zeitschriftenartikel des amerikanischen Antiwaffenaktivisten Howard Morland über das "Geheimnis der Wasserstoffbombe" zu zensieren. Morland hatte 1978 beschlossen, dass die Aufdeckung und Enthüllung dieses "letzten verbliebenen Geheimnisses" die Aufmerksamkeit auf das Wettrüsten lenken und den Bürgern das Gefühl geben würde, offizielle Erklärungen über die Bedeutung von Atomwaffen und die nukleare Geheimhaltung in Frage stellen zu können. Die meisten von Morlands Ideen über die Funktionsweise der Waffe stammten aus leicht zugänglichen Quellen - die Zeichnungen, die ihn am meisten inspirierten, stammten von niemand anderem als der Encyclopedia Americana. Morland befragte auch (oft informell) viele ehemalige Wissenschaftler aus Los Alamos (darunter Teller und Ulam, von denen er allerdings keine nützlichen Informationen erhielt) und nutzte eine Reihe von zwischenmenschlichen Strategien, um sie zu informativen Antworten zu bewegen (z. B. Fragen wie "Verwenden sie immer noch Zündkerzen?", auch wenn er nicht wusste, worauf sich dieser Begriff konkret bezog). ⓘ

Morland kam schließlich zu dem Schluss, dass das "Geheimnis" darin bestand, dass Primär- und Sekundärzündung voneinander getrennt waren und dass der Strahlungsdruck der Primärzündung die Sekundärzündung komprimierte, bevor sie gezündet wurde. Als ein früher Entwurf des Artikels, der in der Zeitschrift The Progressive veröffentlicht werden sollte, an das DOE geschickt wurde, nachdem er in die Hände eines Professors gefallen war, der Morlands Ziel ablehnte, verlangte das DOE, dass der Artikel nicht veröffentlicht wird, und drängte auf eine einstweilige Verfügung. Das DOE argumentierte, dass Morlands Informationen (1) wahrscheinlich aus geheimen Quellen stammten, (2) wenn sie nicht aus geheimen Quellen stammten, selbst als "geheime" Informationen im Sinne der "born secret"-Klausel des Atomic Energy Act von 1954 galten und (3) gefährlich seien und die Verbreitung von Atomwaffen fördern würden. ⓘ

Morland und seine Anwälte waren in allen Punkten anderer Meinung, aber die einstweilige Verfügung wurde erlassen, da der Richter es für sicherer hielt, die einstweilige Verfügung zu erlassen und Morland und anderen die Möglichkeit zu geben, in Berufung zu gehen, was sie dann auch taten (United States v. The Progressive, 1979). ⓘ

Aufgrund einer Reihe komplizierterer Umstände begann der Fall des DOE zu schwinden, als klar wurde, dass einige der Daten, die sie als "geheim" zu beanspruchen versuchten, einige Jahre zuvor in einer Studentenenzyklopädie veröffentlicht worden waren. Nachdem ein anderer H-Bomben-Spekulant, Chuck Hansen, seine eigenen Ideen über das "Geheimnis" (die sich von denen Morlands deutlich unterschieden) in einer Zeitung in Wisconsin veröffentlicht hatte, behauptete das DOE, der Fall The Progressive sei hinfällig, ließ die Klage fallen und erlaubte der Zeitschrift, ihren Artikel zu veröffentlichen, was sie im November 1979 auch tat. Morland hatte bis dahin jedoch seine Meinung über die Funktionsweise der Bombe geändert und behauptete, dass ein Schaumstoffmedium (das Polystyrol) und nicht der Strahlungsdruck verwendet wurde, um die Sekundärbombe zu komprimieren, und dass sich in der Sekundärbombe auch eine Zündkerze aus spaltbarem Material befand. Er veröffentlichte diese Änderungen, die zum Teil auf den Ergebnissen des Berufungsverfahrens beruhten, einen Monat später als kurzes Erratum in The Progressive. 1981 veröffentlichte Morland ein Buch über seine Erfahrungen, in dem er detailliert die Gedankengänge beschreibt, die ihn zu seinen Schlussfolgerungen über das "Geheimnis" führten. ⓘ

Man geht davon aus, dass Morlands Arbeit zumindest teilweise korrekt ist, da das DOE versucht hatte, sie zu zensieren, was eines der wenigen Male war, in denen es von seiner üblichen Vorgehensweise abwich, "geheimes" Material, das freigegeben wurde, nicht anzuerkennen; in welchem Maße es jedoch an Informationen mangelt oder falsche Informationen enthält, ist nicht mit Sicherheit bekannt. Die Schwierigkeiten, die eine Reihe von Nationen bei der Entwicklung des Teller-Ulam-Designs hatten (selbst wenn sie das Design anscheinend verstanden, wie z. B. das Vereinigte Königreich), machen es etwas unwahrscheinlich, dass diese einfachen Informationen allein die Fähigkeit zur Herstellung thermonuklearer Waffen liefern. Nichtsdestotrotz bilden die von Morland 1979 vorgetragenen Ideen die Grundlage für alle aktuellen Spekulationen über den Teller-Ulam-Entwurf. ⓘ

Reduzierung der Atomwaffen

Im Januar 1986 schlug der sowjetische Staatschef Michail Gorbatschow öffentlich ein dreistufiges Programm zur Abschaffung der Atomwaffen in der Welt bis zum Ende des 20. Zwei Jahre vor seinem Tod im Jahr 1989 trugen Andrej Sacharows Äußerungen auf einem Wissenschaftlerforum dazu bei, den Prozess der Abschaffung Tausender ballistischer Atomraketen aus den Arsenalen der USA und der Sowjetunion einzuleiten. Sacharow (1921-89) wurde 1948, ein Jahr nach Abschluss seiner Promotion, in das Kernwaffenprogramm der Sowjetunion aufgenommen. 1949 entdeckten die USA den ersten sowjetischen Test einer Spaltbombe, und die beiden Länder begannen einen verzweifelten Wettlauf um die Entwicklung einer thermonuklearen Wasserstoffbombe, die tausendmal stärker war. Wie seine amerikanischen Kollegen rechtfertigte auch Sacharow seine Arbeit an der Wasserstoffbombe mit der Gefahr einer Monopolisierung durch das andere Land. Doch wie einige der US-Wissenschaftler, die am Manhattan-Projekt gearbeitet hatten, fühlte er sich auch dafür verantwortlich, die Führung seines Landes und anschließend die Welt über die Gefahren von Kernwaffen zu informieren. Sacharows erster Versuch, Einfluss auf die Politik zu nehmen, wurde durch seine Besorgnis über mögliche genetische Schäden durch langlebiges radioaktives Kohlenstoff-14 ausgelöst, das in der Atmosphäre aus Stickstoff-14 durch die enormen Neutronenströme entsteht, die bei H-Bombentests freigesetzt werden. 1968 schlug ein Freund Sacharow vor, einen Essay über die Rolle der Intelligenz im Weltgeschehen zu schreiben. Damals war der Selbstverlag die Methode, um nicht genehmigte Manuskripte in der Sowjetunion zu verbreiten. Viele Leser erstellten mehrere Exemplare, indem sie mit mehreren Blättern Papier, die mit Kohlepapier durchschossen waren, tippten. Ein Exemplar von Sacharows Essay "Überlegungen zu Fortschritt, friedlicher Koexistenz und geistiger Freiheit" wurde aus der Sowjetunion herausgeschmuggelt und von der New York Times veröffentlicht. In den Jahren 1968-69 wurden mehr als 18 Millionen Nachdrucke hergestellt. Nach der Veröffentlichung des Aufsatzes durfte Sacharow nicht mehr im Kernwaffenprogramm arbeiten und nahm eine Forschungsstelle in Moskau an. Nach einem Interview mit der New York Times, in dem er die sowjetische Invasion in Afghanistan anprangerte, verbannte ihn die Regierung 1980 zusammen mit seiner Frau aus dem Blickfeld der westlichen Medien und verbannte ihn nach Gorki. Im März 1985 wurde Gorbatschow Generalsekretär der Kommunistischen Partei der Sowjetunion. Mehr als anderthalb Jahre später überredete er das Politbüro, das Exekutivkomitee der Partei, Sacharow und Bonner die Rückkehr nach Moskau zu gestatten. Sacharow wurde 1989 als Oppositionsmitglied in den sowjetischen Kongress der Volksdeputierten gewählt. Später im selben Jahr erlitt er eine Herzrhythmusstörung und starb in seiner Wohnung. Er hinterließ einen Entwurf für eine neue sowjetische Verfassung, in der Demokratie und Menschenrechte betont wurden. ⓘ

Bemerkenswerte Unfälle

Am 5. Februar 1958 ging während eines Übungsfluges mit einer B-47 eine Atombombe Mark 15, auch bekannt als Tybee-Bombe, vor der Küste von Tybee Island in der Nähe von Savannah, Georgia, verloren. Das Energieministerium ging davon aus, dass die Bombe unter einer mehrere Meter dicken Schlammschicht auf dem Grund des Wassaw Sound begraben lag. ⓘ

Am 17. Januar 1966 kam es zu einem tödlichen Zusammenstoß zwischen einer B-52G und einem KC-135 Stratotanker über Palomares, Spanien. Die konventionellen Sprengsätze in zwei der Wasserstoffbomben des Typs Mk28 detonierten beim Aufprall auf den Boden und verteilten das Plutonium über nahe gelegene Bauernhöfe. Eine dritte Bombe landete unversehrt in der Nähe von Palomares, während die vierte Bombe 12 Meilen (19 km) vor der Küste ins Mittelmeer fiel. ⓘ

Am 21. Januar 1968 stürzte eine B-52G, die im Rahmen der Operation Chrome Dome vier thermonukleare B28FI-Bomben an Bord hatte, beim Versuch einer Notlandung auf dem Luftwaffenstützpunkt Thule in Grönland auf dem Eis der North Star Bay ab. Das daraus resultierende Feuer verursachte eine starke radioaktive Verseuchung. Dem an den Aufräumarbeiten beteiligten Personal gelang es nicht, alle Trümmer von drei der Bomben zu bergen, und eine Bombe wurde nicht geborgen. ⓘ

Abwandlungen

Efeu Mike

In seinem 1995 erschienenen Buch Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb beschreibt der Autor Richard Rhodes detailliert die inneren Bestandteile des "Ivy Mike"-Würstchens, wobei er sich auf Informationen stützt, die er aus ausführlichen Interviews mit den Wissenschaftlern und Ingenieuren erhalten hat, die es zusammengebaut haben. Laut Rhodes war der eigentliche Mechanismus für die Kompression des Sekundärteils eine Kombination aus dem Strahlungsdruck, dem Plasmadruck des Schaums und den oben beschriebenen Theorien zur Ablation des Stopfers; die Strahlung des Primärteils erhitzte die Polyethylenschaumauskleidung des Gehäuses zu einem Plasma, das dann erneut Strahlung in den Stopfers des Sekundärteils abstrahlte, wodurch dessen Oberfläche ablatierte und nach innen getrieben wurde, wodurch das Sekundärteil komprimiert, die Zündkerze gezündet und die Fusionsreaktion ausgelöst wurde. Die allgemeine Anwendbarkeit dieses Prinzips ist unklar. ⓘ

W88

1999 berichtete ein Reporter der San Jose Mercury News, dass der US-Atomsprengkopf W88, ein kleiner MIRV-Sprengkopf, der auf der Trident II SLBM verwendet wurde, einen länglichen (ei- oder wassermelonenförmigen) Primärsprengkopf (Codename Komodo) und einen kugelförmigen Sekundärsprengkopf (Codename Cursa) in einem speziell geformten Strahlungsgehäuse (wegen seiner Form als "Erdnuss" bekannt) hatte. Der Wert eines eiförmigen Gefechtskopfes liegt offensichtlich in der Tatsache, dass ein MIRV-Gefechtskopf durch den Durchmesser des Gefechtskopfes begrenzt ist. Wenn ein eiförmiger Gefechtskopf richtig funktioniert, kann der MIRV-Gefechtskopf erheblich kleiner gemacht werden und trotzdem eine hochwirksame Explosion liefern - ein W88-Gefechtskopf kann bis zu 475 Kilotonnen TNT (1.990 TJ) mit einem Physikpaket von 68. Der Sprengkopf ist 1.750 mm lang, hat einen maximalen Durchmesser von 550 mm und wiegt nach verschiedenen Schätzungen zwischen 175 und 360 kg. Dank des kleineren Gefechtskopfes passen mehr von ihnen auf eine einzige Rakete und verbessern sich grundlegende Flugeigenschaften wie Geschwindigkeit und Reichweite. ⓘ