Een mislukte Bom is ook geslaagd

Experts noemen de kernproef in Noord-Korea een flop en politiek zelfs een gevaarlijke blunder. Maar voor technici is ook een falende Bom interessant.Door Martijn van Calmthout..

Voor iemand die een hele kernproef niet heeft zien aankomen, klinkt staflid Paul Kerr van de Arms Control Association in Washington nog behoorlijk zelfverzekerd.

Zondag had hij op verzoek nog laten weten wel te willen praten over de vraag welke concrete aanwijzingen er eigenlijk waren dat Noord-Korea een kernproef voorbereidde. Wat zeiden de geheime diensten? Waren er satellietbeelden? Wat was daarop te zien? Als er iemand zicht op kon hebben, was het Kerrs denktank, een particuliere Washingtonse lobbyclub voor wapenbeheersing.

Kerr had al aangegeven dat er op een aantal plaatsen in Noord-Korea een en ander aan het gebeuren leek. Maar ook dat hij persoonlijk de kans niet groot achtte dat de Noord-Koreanen daadwerkelijk snel een proef zouden doen. Onzekerheid over hun eventuele bom was in onderhandelingen minstens zo effectief als zekerheid, was zijn idee. ‘Ik zag de logica van een test niet’, aldus Kerr.

Anderen kennelijk wel. Maandagochtend 3.35 uur Nederlandse tijd wekte een beving van kracht 4,2 in het bergachtige noordoosten van Noord-Korea ook hem uit de droom. Pyongyang had het toch gedaan.

Weer een dag later, met de diplomatieke wereld inmiddels in rep en roer, klinkt Kerr nog steeds wat verbaasd. De Noord-Koreanen, zegt hij telefonisch, hebben gegokt. En fout gegokt, houdt hij vol.

De kernproef is blijkens de geringe explosieve kracht van hooguit een kiloton waarschijnlijk goeddeels een mislukking, en heeft de geloofwaardigheid in onderhandelingen met de VS en bondgenoten niet vergroot. ‘Intern heet het een demonstratie van kracht. Maar extern ziet het er niet zo uit, in elk geval niet op korte termijn. Al blijft op langere termijn het gegeven dat Pyongyang plutonium heeft en wil inzetten in wapens.’

Plutoniumbom

Volgens Kerr is namelijk, ondanks de flop, de belangrijkste les van de kernproef van maandag: het plutonium waarover de Noord-Koreanen sinds enkele jaren beschikken, wordt in kernwapens ingezet.

In zekere zin, zegt hij, is zelfs het falen van de proef daarvoor een aanwijzing. Kerr: ‘Plutoniumbommen zijn technisch veel gecompliceerder dan uraniumbommen. De kans dat een eerste test misloopt, is aanzienlijk. Dat is bekend uit de geschiedenis van het Amerikaanse kernwapenarsenaal.’

Die geschiedenis, zegt kernwapen-expert dr. Bart van der Sijde, tot voor kort TU Eindhoven, begon op 16 juli 1945 in de woestijn van New Mexico. Daar namen de Amerikanen de allereerste kernproef, gewoon bovengronds vanaf een stalen toren. Het was, zeiden ooggetuigen later, alsof de zon te vroeg opging. Een paddestoelwolk reikte kilometers hoog. De toren bleek verdampt.

Onder leiding van fysicus Robert Oppenheimer en generaal Lesley Groves was in het Manhattan Project in het grootste geheim jaren gewerkt aan de eerste atoombom, nadat in 1939 kernsplijting was ontdekt en de vrees rees dat de Duitsers daar een wapen mee zouden ontwikkelen. Twee ontwerpen waren in het Manhattan Project in omloop: een zogeheten gun type uraniumbom, en een plutoniumbom van het implosietype.

De uraniumbom is relatief simpel. Als er voldoende splijtbaar uranium-235 bij elkaar wordt gebracht, brengen de vrijkomende neutronen van natuurlijke kernsplijtingen steeds meer andere kernsplijtingen op gang en ontstaat een kettingreactie, waarbij enorm veel energie explosief vrijkomt. In het gun type wapen zijn twee op zichzelf subkritische delen uranium aanwezig. Het ene deel wordt met chemische explosieven in het andere deel geschoten, waardoor een massa ontstaat die wél kritisch is. Een explosie volgt.

Van der Sijde: ‘Dat ontwerp is zo rudimentair dat de Amerikanen hem in 1945 niet eens testten, maar meteen op Hiroshima gooiden. Dat was een gok. In zekere zin was Hiroshima zelfs een wetenschappelijk experiment.’

Het enige probleem aan een uraniumbom is de splijtstof U-235. Daarvan zit een minieme fractie in natuurlijk uranium. Splijtstof voor een bom moet daaruit moeizaam gewonnen worden in een grootschalig industrieel proces, tegenwoordig vooral via ultracentrifuge.

Noord-Korea verwierf jaren geleden via het netwerk van de in Nederland begonnen Pakistaanse atoomspion Abdul Kadir Kahn de ontwerpen van een ultracentrifuge. Maar westerse veiligheidsdiensten gaan er nog steeds van uit dat het land tot nog toe niet zelf uranium kan verrijken.

Wie eenmaal een kernreactor aan de praat heeft, zoals Noord-Korea sinds jaren, heeft wel betrekkelijk eenvoudig toegang tot plutonium. Dat ontstaat bij de splijtingsreacties in brandstofstaven. Via chemische opwerking – smerig maar haalbaar – is het eruit vrij te maken. Vier jaar geleden kondigde Noord-Korea aan, na jaren moratorium, weer op te werken. ‘Dat was natuurlijk eigenlijk al voldoende teken aan de wand’, zegt Kerr vanuit Washington.

Perfecte timing

Tegenover de betere bereikbaarheid van plutonium, staat een ingewikkelder bomontwerp. Plutonium is te explosief voor een gun type wapen, dat spat uit elkaar voor de kettingreacties alle splijtstof hebben bereikt.

In plaats daarvan bestaat een plutoniumbom in principe uit een centrale pit plutonium, met verder naar buiten een schil plutonium. Die schil moet via een perfect gecoördineerde symmetrische explosie van een buitenste laag explosieven op de pit worden geperst. Daar ontstaat weer de vereiste kritische massa, waarna de kernexplosie volgt.

Hoewel de finesses van zo'n ontwerp nog altijd strikt geheim zijn, is algemeen bekend dat perfecte timing er de crux van is, zegt de Eindhovense fysicus Van der Sijde. ‘Afwijkingen van een paar nanoseconde leiden tot enorme asymmetrieën waardoor de nucleaire explosie niet of nauwelijks op gang komt.’ Waarschijnlijk, schat hij, is dat ook wat er maandag is misgegaan in een schacht onder die afgelegen berg in Noord-Korea: een plutoniumbom waarvan de timing niet helemaal deugde.

Dat de Noord-Koreanen wilden testen, is historisch in elk geval begrijpelijk, denkt Van der Sijde. ‘Behalve dat een test een politiek signaal aan de buitenwereld is, willen regimes zelf ook zeker weten dat ze niet bluffen. Dat was in de VS zo, in de Sovjet-Unie, in India en Pakistan, Zuid-Afrika en Israël. Men wil een keer vaststellen: hij doet het echt.’

Koude-oorlogpolitiek speelde een doorslaggevende rol in de geschiedenis van de kernproeven sinds 1945. Vooral in de jaren vijftig testten de VS en Rusland om de haverklap bommen, aanvankelijk bovengronds en op zee, na 1963 alleen ondergronds na onrust over wereldwijde radioactieve fall-out. In 1996 werd een algeheel testverbod ingesteld, in een poging om nieuwe kernwapenstaten de pas af te snijden.

Spierballenwerk

In totaal zijn er wereldwijd sinds de Tweede Wereldoorlog ruim tweeduizend testexplosies uitgevoerd. Veelal spierballenwerk. Maar zeker niet alleen maar politiek, zegt Van der Sijde. ‘De tests spelen een belangrijke rol in het verfijnen van de kernarsenalen.’

Het rudimentaire principe van atoombommen mag namelijk bekend zijn, de kracht ervan is ook zo onstuimig dat het technisch lastig is die in de hand te houden.

Volgens Van der Sijde zijn veel testexplosies gericht geweest op het vinden van de balans tussen zekerheid en zo min mogelijk splijtstof per bom. Daarvoor is, voor zover het van buitenaf is in te schatten, veel geëxperimenteerd met chemische springstoffen, configuraties en constructies om zoveel mogelijk neutronen op de splijtstof te focusseren.

Dat laatste principe wordt, zo is het vermoeden, tegenwoordig ook omgekeerd ingezet. Vooral de Amerikanen zoeken sinds het aantreden van Bush naar extra kleine kernwapens, voor inzet op slagvelden en voor het vernietigen van ondergrondse bunkers (‘bunker busters’).

Daarvoor is het van belang om de kettingreacties net iets minder dan optimaal te laten verlopen. Van der Sijde: ‘Bijvoorbeeld door de timing van de springstofschil niet op twee nanoseconde nauwkeurig te doen, maar vijf of tien. Beheerst falen, eigenlijk.’

Veel van het verzet tegen het kernproefverbod uit 1996 komt voort uit de tweede functie die kernproeven traditioneel hebben: nagaan of oudere wapens blijven functioneren. Voorstanders van het verdrag zagen er een extra stimulans in voor kernwapenstaten om hun arsenalen daadwerkelijk af te schaffen, zoals in artikel 6 van het verdrag wordt bepleit.

Maar dat artikel is dood, schat Van der Sijde. ‘Kernwapenstaten, zeg maar de permanente leden van de Veiligheidsraad, schaffen helemaal niet af. In die zin is de hele ophef over Noord-Korea en Iran natuurlijk ook de hypocrisie ten top.’