Thermonuklearwaffe

Eine thermonukleare Waffe , Fusionswaffe oder Wasserstoffbombe ( H-Bombe ) ist eine Kernwaffe der zweiten Generation , die auf Kernfusion basiert . Sie ist die zerstörerischste Waffe, die je entwickelt wurde; ihre Sprengkraft übertrifft die von Kernwaffen der ersten Generation typischerweise um das Zwanzigfache, bei deutlich geringerem Massen- und Volumenbedarf. Die Eigenschaften von Fusionsreaktionen ermöglichen die Verwendung von nicht spaltbarem, abgereichertem Uran als Hauptbrennstoff und somit eine effizientere Nutzung des knappen spaltbaren Materials . Ihr mehrstufiges Design unterscheidet sich von der Nutzung der Fusion in einfacheren, verstärkten Spaltungswaffen . Der erste vollständige ^{thermonukleare} Test ( ^{Ivy Mike} ) wurde 1952 von den Vereinigten Staaten durchgeführt, und das Konzept wird seither von mindestens den fünf im Atomwaffensperrvertrag anerkannten Kernwaffenstaaten angewendet : den Vereinigten Staaten , Russland , dem Vereinigten Königreich , China und Frankreich . ^{[ 1 ]}

Man geht davon aus, dass alle thermonuklearen Waffen nach dem Teller-Ulam-Prinzip aufgebaut sind . Dieses Prinzip beruht auf der Strahlungsimplosion , bei der Röntgenstrahlen aus der Detonation der Primärstufe, einer Spaltbombe , auf eine separate Fusionsstufe gelenkt werden, die thermonuklearen Brennstoff, hauptsächlich Lithium-6-Deuterid , enthält . Während der Detonation wandeln Neutronen Lithium-6 in Helium-4 und Tritium um . Die schweren Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium reagieren anschließend miteinander und setzen dabei Energie und Neutronen frei. Aus diesem Grund werden thermonukleare Waffen umgangssprachlich oft als Wasserstoffbomben oder H-Bomben bezeichnet. ^{[ b ]}

Darüber hinaus verwenden die meisten Waffen einen Tamper und ein Gehäuse aus natürlichem oder abgereichertem Uran . Dieses wird durch schnelle Fusionsneutronen rasch gespalten und trägt maßgeblich zur Gesamtausbeute und zum radioaktiven Niederschlag der Spaltprodukte bei . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Thermonukleare Waffen galten 1941 als möglich und waren Gegenstand der Grundlagenforschung im Rahmen des Manhattan-Projekts . ^{[ 4 ]} Der erste sowjetische Atomtest löste in den USA trotz anfänglichen Widerstands vieler ehemaliger Wissenschaftler des Manhattan-Projekts ein umfassendes Streben nach einer thermonuklearen Waffe aus. Die Teller-Ulam-Konfiguration, benannt nach ihren Hauptentwicklern Edward Teller und Stanisław Ulam , wurde 1951 ^{[ 5 ]} unter Mitwirkung von John von Neumann entworfen . Die Operation Greenhouse untersuchte thermonukleare Reaktionen vor dem groß angelegten Mike- Test.

Mehrstufige Sprengkörper wurden später weitgehend unabhängig voneinander von der Sowjetunion (1955), dem Vereinigten Königreich (1957), China (1966) und Frankreich (1968) entwickelt und getestet ^. [ 6 ] Es liegen nicht genügend öffentliche Informationen ^{vor , um} festzustellen, ob ^{Indien ,} [ 7 ^{] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Israel ,} [ 12 ^{] [ 6 ] oder Nordkorea} [ 13 ^{] [ 6 ] über mehrstufige} Waffen verfügen. Pakistan wird nicht zugeschrieben, solche Waffen entwickelt zu haben. ^{[ 10 ] [ 14 ]} Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion 1991 gaben die Ukraine, Weißrussland und Kasachstan als erste und einzige Länder ihre thermonuklearen Waffen auf, obwohl diese nie aus der operativen Kontrolle russischer Streitkräfte herausgefallen waren . Nach dem 1996 geschlossenen Vertrag über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen erhalten die meisten Länder mit thermonuklearen Waffen ihre Bestände und ihr Fachwissen durch Computersimulationen, hydrodynamische Tests, Überwachung der Sprengköpfe und Experimente zur Trägheitsfusion aufrecht .

Thermonukleare Waffen sind die einzige künstliche Quelle für Explosionen mit einer Sprengkraft von über einer Megatonne TNT . Die Zar-Bombe war mit 50 Megatonnen TNT (210 PJ) die stärkste jemals gezündete Bombe ^{[ 15 ]} , obwohl der Uran-Tamper zur Reduzierung des radioaktiven Niederschlags durch Blei ersetzt wurde ^{[ 16 ]} . Da sie die effizienteste Bauweise für Sprengkräfte über 50 Kilotonnen TNT (210 TJ) darstellen und die Bedeutung taktischer Atomwaffen abnimmt , sind praktisch alle heute von den fünf anerkannten Atomwaffenstaaten eingesetzten Atomwaffen thermonuklear ^{[ 17 ]} . Ihre Entwicklung prägte das nukleare Wettrüsten des Kalten Krieges . Ihre Zerstörungskraft und die Möglichkeit, hohe Sprengkräfte zu miniaturisieren, beispielsweise in MIRV- Sprengköpfen, definieren die nukleare Abschreckung und die gegenseitige Abschreckung . Weiterentwicklungen des thermonuklearen Waffendesigns umfassen saubere Bomben mit geringem radioaktivem Niederschlag und Neutronenbomben mit erhöhter Durchdringungskraft. Dennoch beziehen die meisten entwickelten thermonuklearen Waffen, einschließlich aller derzeitigen US-amerikanischen und britischen Atomsprengköpfe, den größten Teil ihrer Energie aus schneller Kernspaltung, was zu hohem radioaktivem Niederschlag führt. ^{[ 18 ]}

Die Adjektive „thermonuklear“, „Fusion“ und „Wasserstoff“ werden hauptsächlich zur Beschreibung mehrstufiger Kernwaffen verwendet, die hohe Fusionsenergieausbeuten ermöglichen. Diese Waffen basieren auf dem Prinzip der Strahlungsimplosion und sind synonym mit dem Teller-Ulam-Design , das unabhängig voneinander von mindestens fünf Ländern entwickelt wurde.

„Thermonuklear“ bezeichnet die Kernfusion , bei der Atomkerne durch ihre hohen Kollisionsgeschwindigkeiten bei hohen Temperaturen verschmelzen. Im Gegensatz zu Spaltwaffen, deren Detonationen durch Neutronentransport vermittelt werden , hängt die thermonukleare Ausbeute direkter von den Temperaturen und Drücken ab, die während der Kompression des Sekundärkerns erreicht werden.

Diese stehen im Gegensatz zu verstärkten Spaltungsanlagen , die zwar die Kernfusion nutzen , aber eine einstufige Konstruktion detonieren, die theoretisch auf etwa eine Megatonne begrenzt ist. ^{[ 19 ]}

Trotz ihres Namens beziehen die einfachsten und gebräuchlichsten thermonuklearen Waffen den größten Teil ihrer Sprengkraft (>80 % bei US-Waffen) aus der schnellen Spaltung eines natürlichen oder abgereicherten Urans als Kernmaterial. Saubere thermonukleare Waffen (<10 % Kernspaltung) wurden ebenfalls getestet und möglicherweise eingesetzt. ^{[ 18 ]}

Das Grundprinzip der Teller-Ulam-Konfiguration beruht auf der Idee, dass verschiedene Komponenten einer thermonuklearen Waffe stufenweise miteinander verbunden werden können, wobei die Detonation jeder Stufe die Energie für die Zündung der nächsten liefert. Dies impliziert mindestens eine Primärstufe, bestehend aus einer Implosions- Spaltbombe (einem „Zünder“), und eine Sekundärstufe mit Fusionsbrennstoff . Die von der Primärstufe freigesetzte Energie komprimiert den Sekundärteil durch Strahlungsimplosion , wodurch dieser erhitzt wird und die Kernfusion einsetzt . Dieser Prozess kann fortgesetzt werden, wobei die Energie des Sekundärteils eine dritte Fusionsstufe zündet. Die sowjetische AN602 „Zar-Bombe“ gilt als dreistufige Spalt-Fusion-Fusion-Waffe. Theoretisch ließen sich durch die Fortsetzung dieses Prozesses thermonukleare Waffen mit beliebig hoher Sprengkraft konstruieren. Die Sprengkraft von Spaltwaffen ist begrenzt, da nur eine bestimmte Menge Spaltbrennstoff an einem Ort gelagert werden kann, bevor die Gefahr einer unbeabsichtigten Überkritik zu groß wird.

Die anderen Komponenten sind von einem Hohlraum oder Strahlungsgehäuse umgeben, einem Behälter, der die Energie der ersten Stufe oder des Primärbrenners vorübergehend einschließt. Die Außenseite dieses Strahlungsgehäuses, das normalerweise auch die Außenhülle der Bombe bildet, ist der einzige öffentlich zugängliche direkte visuelle Beweis für die Konfiguration einer thermonuklearen Bombenkomponente. Zahlreiche Fotografien verschiedener thermonuklearer Bombenaußenseiten wurden freigegeben. ^{[ 20 ]}

Die Primärbombe ist eine Standard-Implosionsspaltungsbombe, deren Kern jedoch wahrscheinlich mit geringen Mengen an Fusionsbrennstoff (üblicherweise 1:1 Deuterium : Tritium -Gas) für zusätzliche Effizienz verstärkt wird ; der Fusionsbrennstoff setzt beim Erhitzen und Komprimieren überschüssige Neutronen frei , die zusätzliche Spaltung auslösen. Beim Zünden²³⁹Pu oder²³⁵Der U- Kern würde durch spezielle Schichten konventioneller Sprengstoffe , 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 Sekundärschicht wird üblicherweise als Säule aus Fusionsbrennstoff und anderen Komponenten dargestellt, die in vielen Schichten umhüllt ist. Um die Säule herum befindet sich zunächst ein „Pusher- Tamper “, eine schwere Schicht aus Uran-238 (²³⁸U ) oder Blei , das zur Komprimierung des Fusionsbrennstoffs beiträgt (und im Falle von Uran selbst möglicherweise Kernspaltung erfährt). Darin befindet sich der Fusionsbrennstoff, üblicherweise eine Form von Lithiumdeuterid, das verwendet wird, weil es leichter zu waffenfähig zu machen ist als verflüssigtes Tritium/Deuterium-Gas. Dieser trockene Brennstoff erzeugt bei Beschuss mit Neutronen Tritium, ein schweres Wasserstoffisotop , das Kernfusion eingehen kann, zusammen mit dem im Gemisch vorhandenen Deuterium. Innerhalb der Brennstoffschicht befindet sich die „ Zündkerze “, eine hohle Säule aus spaltbarem Material (²³⁹Pu oder²³⁵U ) wird häufig mit Deuteriumgas verstärkt. Die Zündkerze kann im komprimierten Zustand Kernspaltung erfahren (aufgrund ihrer Form erreicht sie ohne Kompression keine kritische Masse). Die Tertiärstufe, falls vorhanden, wäre unterhalb der Sekundärstufe angeordnet und bestünde wahrscheinlich aus denselben Materialien. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Zwischen Primär- und Sekundärstufe befindet sich die Zwischenstufe . Die spaltende Primärstufe erzeugt vier Energiearten: 1) expandierende heiße Gase aus hochexplosiven Ladungen, die die Primärstufe implodieren lassen; 2) überhitztes Plasma , das ursprünglich das spaltbare Material der Bombe und deren Tamper enthielt; 3) elektromagnetische Strahlung ; und 4) Neutronen aus der nuklearen Detonation der Primärstufe. Die Zwischenstufe ist für die präzise Steuerung des Energietransfers von der Primär- zur Sekundärstufe verantwortlich. Sie muss die heißen Gase, das Plasma, die elektromagnetische Strahlung und die Neutronen zum richtigen Zeitpunkt an den richtigen Ort lenken. Nicht optimale Konstruktionen der Zwischenstufe haben bei mehreren Tests zum vollständigen Versagen der Sekundärstufe geführt, einem sogenannten „ Spaltungsversagen “. Der Test von Castle Koon im Rahmen der Operation Castle ist ein gutes Beispiel dafür: Ein kleiner Fehler ermöglichte es dem Neutronenfluss der Primärstufe, die Sekundärstufe vorzeitig zu erhitzen und die Kompression so weit zu schwächen, dass eine Fusion verhindert wurde.

Ein als geheim eingestuftes Papier von Teller und Ulam vom 9. März 1951: „ Über heterokatalytische Detonationen I: Hydrodynamische Linsen und Strahlungsspiegel“ , in dem sie ihre revolutionäre Idee der stufenweisen Implosion vorstellten. Diese freigegebene Fassung ist stark geschwärzt.

Über den Mechanismus der Zwischenstufe finden sich in der öffentlich zugänglichen Literatur nur sehr wenige detaillierte Informationen. 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. ^{[ 23 ]} Die Hauptkomponenten und ihre Anordnung sind im Diagramm dargestellt, Details fehlen jedoch fast vollständig; die wenigen vorhandenen Angaben sind wahrscheinlich absichtlich weggelassen oder ungenau. Sie sind als „Endkappe und Neutronenfokuslinse“ und „Reflektorhülle“ bezeichnet; erstere lenkt Neutronen zur²³⁵U /²³⁹Die Plutonium -Zündkerze ist eine Art Zündkerze, während der Begriff „Röntgenreflektor“ hier eine Bezeichnung für einen Röntgenreflektor ist . Dieser besteht typischerweise aus einem röntgenundurchlässigen Material wie Uran und hat an seinen Enden den Primär- und den Sekundärstrahl. Er reflektiert nicht wie ein Spiegel, sondern wird durch den Röntgenstrahl des Primärstrahls stark erhitzt und emittiert dann gleichmäßig gestreute Röntgenstrahlen, die zum Sekundärstrahl gelangen und dort eine sogenannte Strahlungsimplosion auslösen . In „Ivy Mike“ wurde Gold als Beschichtung über dem Uran verwendet, um den Schwarzkörpereffekt zu verstärken. ^{[ 24 ]}

Als Nächstes folgt der „Reflektor-/Neutronenkanonenwagen“. Der Reflektor dichtet den Spalt zwischen der Neutronenfokussierlinse (in der Mitte) und dem Außengehäuse nahe dem Primärteil ab. Er trennt den Primärteil vom Sekundärteil und erfüllt dieselbe Funktion wie der vorherige Reflektor. Es gibt etwa sechs Neutronenkanonen (hier abgebildet von den Sandia National Laboratories ^{[ 25 ]} ), die jeweils mit einem Ende durch den äußeren Rand des Reflektors ragen; alle sind am Wagen befestigt und mehr oder weniger gleichmäßig um den Umfang des Gehäuses angeordnet. Die Neutronenkanonen sind so geneigt, dass das neutronenemittierende Ende jeder Kanone auf die Mittelachse der Bombe gerichtet ist. Neutronen aus jeder Neutronenkanone durchdringen den Wagen und werden von der Neutronenfokussierlinse auf die Mitte des Primärteils fokussiert, um die anfängliche Spaltung des Plutoniums zu verstärken. Ein „ Polystyrol- Polarisator/Plasmaquelle“ ist ebenfalls abgebildet (siehe unten).

Das erste Dokument der US-Regierung, das die Zwischenstufe erwähnt, wurde erst kürzlich veröffentlicht, um den Start des Programms für zuverlässige Ersatzsprengköpfe (RRW) im Jahr 2004 zu bewerben. Eine Grafik enthält kurze Beschreibungen der potenziellen Vorteile eines RRW auf Bauteilebene. In der Beschreibung der Zwischenstufe heißt es, ein neues Design würde „giftiges, sprödes Material“ und „teures ‚Spezialmaterial‘ … [das] spezielle Anlagen erfordert“ ersetzen. ^{[ 26 ]} Bei dem „giftigen, spröden Material“ handelt es sich vermutlich um Beryllium , das dieser Beschreibung entspricht und zudem den Neutronenfluss des Primärsprengkopfes dämpfen würde. Möglicherweise wird auch ein Material verwendet, das die Röntgenstrahlung auf bestimmte Weise absorbiert und wieder abstrahlt. ^{[ 27 ]}

Als Kandidaten für das „Spezialmaterial“ gelten Polystyrol und eine Substanz namens „ Fogbank “ (ein nicht klassifizierter Codename). Die Zusammensetzung von Fogbank ist geheim, obwohl Aerogel als mögliches Material in Betracht gezogen wurde. Fogbank wurde erstmals in thermonuklearen Waffen mit dem W76 -Sprengkopf eingesetzt und in einer Anlage des Y-12-Komplexes in Oak Ridge, Tennessee , für den Einsatz im W76 hergestellt. Die Produktion von Fogbank wurde nach dem Ende der W76-Produktion eingestellt. Das Lebensdauerverlängerungsprogramm für den W76 erforderte jedoch die Herstellung von mehr Fogbank. Erschwerend kam hinzu, dass die Eigenschaften des ursprünglichen Fogbank nicht vollständig dokumentiert waren, weshalb ein erheblicher Aufwand betrieben wurde, um das Herstellungsverfahren neu zu entwickeln. Eine für die Eigenschaften des alten Fogbank entscheidende Verunreinigung wurde bei der Neuentwicklung weggelassen. Erst eine genaue Analyse neuer und alter Chargen enthüllte die Art dieser Verunreinigung. Im Herstellungsprozess wurde Acetonitril als Lösungsmittel verwendet , was 2006 zu mindestens drei Evakuierungen des Fogbank-Werks führte. Acetonitril, das in der Erdöl- und Pharmaindustrie weit verbreitet ist, ist entzündlich und giftig. Y-12 ist der alleinige Hersteller von Fogbank. ^{[ 28 ]}

Eine vereinfachte Zusammenfassung der obigen Erklärung lautet:

1. Eine (vergleichsweise) kleine Spaltbombe, die als „Primärbombe“ bezeichnet wird, explodiert.
2. Die in der Primärphase freigesetzte Energie wird auf die Sekundärphase (oder Fusionsphase) übertragen. Diese Energie komprimiert den Fusionsbrennstoff und die Zündkerze; die komprimierte Zündkerze wird überkritisch und durchläuft eine Spaltungskettenreaktion, wodurch der komprimierte Fusionsbrennstoff weiter auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, um die Fusion auszulösen.
3. Die bei den Fusionsereignissen freigesetzte Energie erhitzt den Brennstoff weiter und hält so die Reaktion aufrecht.
4. Der Fusionsbrennstoff der Sekundärstufe kann von einer zusätzlichen Brennstoffschicht umgeben sein, die sich bei Beschuss durch Neutronen aus den darin enthaltenen Reaktionen spaltet. Diese Spaltungsereignisse tragen in typischen Konstruktionen zu etwa der Hälfte der gesamten freigesetzten Energie bei.

How exactly the energy is "transported" from the primary to the secondary has been the subject of some disagreement in the open press but is thought to be transmitted through the X-rays and gamma rays that are emitted from the fissioning primary. This energy is then used to compress the secondary. The crucial detail of how the X-rays create the pressure is the main remaining disputed point in the unclassified press. There are three proposed theories:

• Radiation pressure exerted by the X-rays. This was the first idea put forth by Howard Morland in an article in The Progressive.
• Plasma pressure exerted by the X-ray-ionized channel filler (a polystyrene or plastic foam or "Fogbank"). This was a second idea put forward by Chuck Hansen and later by Howard Morland.
• Ablation pressure exerted by the tamper/pusher. This is the concept best supported by physical analysis.

The radiation pressure exerted by the large quantity of X-ray photons inside the closed casing might be enough to compress the secondary. Electromagnetic radiation such as X-rays or light carries momentum and exerts a force on any surface it strikes. The pressure of radiation at the intensities seen in everyday life, such as sunlight striking a surface, is usually imperceptible, but at the extreme intensities found in a thermonuclear bomb the pressure is enormous.

For two thermonuclear bombs for which the general size and primary characteristics are well understood, the Ivy Mike test bomb and the modern W-80 cruise missile warhead variant of the W-61 design, the radiation pressure was calculated to be 73×10^⁶ bar (7.3 TPa) for the Ivy Mike design and 1,400×10^⁶ bar (140 TPa) for the W-80.^[29]

Foam plasma pressure is the concept that Chuck Hansen introduced and published independently during the course of the Progressive case, based on research that located declassified documents listing special foams as liner components within the radiation case of thermonuclear weapons.^[30][31][32]

The sequence of firing the weapon (with the foam) would be as follows:

1. The high explosives surrounding the core of the primary fire, compressing the fissile material into a supercritical state and beginning the fission chain reaction.^[33]
2. Der spaltende Primärkern emittiert thermische Röntgenstrahlen , die an der Innenseite des Gehäuses reflektiert werden und den Polystyrolschaum bestrahlen. ^{[ 33 ]}
3. Der bestrahlte Schaum verwandelt sich in ein heißes Plasma , das gegen den Tamper der Sekundärzündung drückt, diesen stark komprimiert und die Kernspaltungs-Kettenreaktion in der Zündkerze auslöst. ^{[ 33 ]}
4. Durch den von beiden Seiten (Primärzündung und Zündkerze) einwirkenden Druck wird das Lithiumdeuterid-Brennstoffmaterial stark komprimiert und auf thermonukleare Temperaturen erhitzt. Durch den Beschuss mit Neutronen spaltet sich jedes Lithium-6- Atom (^⁶ Li) in ein Tritiumatom und ein Alphateilchen . Anschließend setzt eine Fusionsreaktion zwischen Tritium und Deuterium ein, bei der weitere Neutronen und eine enorme Energiemenge freigesetzt werden.
5. Der Brennstoff, der die Fusionsreaktion durchläuft, emittiert einen großen Fluss hochenergetischer Neutronen (14  MeV  [2,2  pJ ]), der das Material bestrahlt.²³⁸U -Manipulator (oder der²³⁸U -Bombenhülle), wodurch eine schnelle Spaltungsreaktion ausgelöst wird, die etwa die Hälfte der Gesamtenergie liefert.

Damit wäre die Spaltungs-Fusions-Spaltungs-Sequenz abgeschlossen. Fusion ist, anders als Spaltung, relativ sauber; sie setzt Energie frei, aber keine schädlichen radioaktiven Produkte oder große Mengen an radioaktivem Niederschlag . Die Spaltungsreaktionen hingegen, insbesondere die letzten, setzen enorme Mengen an Spaltprodukten und radioaktivem Niederschlag frei. Lässt man die letzte Spaltungsstufe aus, beispielsweise durch Ersetzen des Uran-Tampers durch einen aus Blei , halbiert sich die gesamte Sprengkraft zwar etwa, die Menge des radioaktiven Niederschlags bleibt aber relativ gering. Die Neutronenbombe ist eine Wasserstoffbombe mit einem absichtlich dünnen Tamper, der möglichst vielen schnellen Fusionsneutronen den Austritt ermöglicht.

Aktuelle technische Kritikpunkte am Konzept des „Schaumplasmadrucks“ stützen sich auf nicht klassifizierte Analysen aus verwandten Bereichen der Hochenergiephysik. Diese zeigen, dass der von einem solchen Plasma erzeugte Druck nur einen geringen Faktor des grundlegenden Photonendrucks im Strahlungsgehäuse ausmacht und dass die bekannten Schaummaterialien von Natur aus eine sehr geringe Absorptionseffizienz für Gamma- und Röntgenstrahlung des Primärstrahlers aufweisen. Der größte Teil der erzeugten Energie würde entweder von den Wänden des Strahlungsgehäuses oder dem Tamper um den Sekundärstrahler absorbiert. Die Analyse der Auswirkungen dieser absorbierten Energie führte zum dritten Mechanismus: Ablation .

Die äußere Hülle der Sekundärstufe wird als „Tamper-Pusher“ bezeichnet. Der Tamper in einer Implosionsbombe dient dazu, die Expansion des reagierenden Brennstoffs (sehr heißes, dichtes Plasma) zu verzögern, bis der Brennstoff vollständig verbraucht ist und die Explosion abgeschlossen ist. Das Tampermaterial fungiert gleichzeitig als Pusher, indem es den Außendruck (die auf die Oberfläche der Sekundärstufe wirkende Kraft) auf die Masse des Fusionsbrennstoffs überträgt.

Der vorgeschlagene Ablationsmechanismus des Tamper-Pushers geht davon aus, dass die äußeren Schichten des Tamper-Pushers des thermonuklearen Sekundärteilchens durch den Röntgenfluss des Primärteilchens so extrem erhitzt werden, dass sie sich explosionsartig ausdehnen und abgetragen werden. Da der Gesamtimpuls erhalten bleibt, bewirkt diese Masse an Hochgeschwindigkeitsauswurf, dass der Rest des Tamper-Pushers mit enormer Kraft nach innen zurückgestoßen wird, wodurch der Fusionsbrennstoff und die Zündkerze zerquetscht werden. Der Tamper-Pusher ist robust genug konstruiert, um den Fusionsbrennstoff vor der extremen Hitze von außen zu schützen; andernfalls würde die Kompression beeinträchtigt.

Grobe Berechnungen für den grundlegenden Ablationseffekt sind relativ einfach: Die Energie des Primärstrahlers verteilt sich gleichmäßig auf alle Oberflächen innerhalb der äußeren Strahlungshülle, wobei sich die Komponenten in ein thermisches Gleichgewicht einstellen . Anschließend werden die Auswirkungen dieser thermischen Energie analysiert. Die Energie konzentriert sich hauptsächlich in einer Schichtdicke von etwa einer Röntgenoptik an der Außenfläche des Tampers/Schiebers, und die Temperatur dieser Schicht kann berechnet werden. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Oberfläche nach außen ausdehnt, wird berechnet, und mithilfe einer grundlegenden Newtonschen Impulsbilanz die Geschwindigkeit, mit der der Rest des Tampers nach innen implodiert.

Die Anwendung der detaillierteren Form dieser Berechnungen auf die Ivy-Mike-Vorrichtung ergibt eine Expansionsgeschwindigkeit des verdampften Druckgases von 290 Kilometern pro Sekunde (29 cm/µs) und eine Implosionsgeschwindigkeit von etwa 400 km/s (40 cm/µs).+Drei Viertel der Gesamtmasse des Tamper-/Schubmechanismus werden abgetragen, was den energieeffizientesten Anteil darstellt. Beim W -80 beträgt die Gasexpansionsgeschwindigkeit etwa 410 km/s (41 cm/µs) und die Implosionsgeschwindigkeit 570 km/s (57 cm/µs). Der durch das abgetragene Material verursachte Druck wird im Ivy-Mike-Gerät auf 5,3  Milliarden Bar (530  Billionen Pascal ) und im W-80-Gerät auf 64 Milliarden Bar (6,4 Billiarden Pascal) berechnet. ^{[ 29 ]}

Vergleicht man die drei vorgeschlagenen Mechanismen, so zeigt sich Folgendes:

Der berechnete Ablationsdruck ist um eine Größenordnung höher als die höheren vorgeschlagenen Plasmadrücke und fast zwei Größenordnungen höher als der berechnete Strahlungsdruck. Es wurde kein Mechanismus vorgeschlagen, um die Absorption von Energie in die Wand des Strahlungsgehäuses und den sekundären Tamper zu verhindern, wodurch die Ablation offenbar unvermeidbar ist.

Offizielle Freigabeberichte des US-Verteidigungsministeriums weisen darauf hin, dass geschäumte Kunststoffmaterialien in Auskleidungen von Strahlenschutzgehäusen verwendet werden oder werden könnten, und dass sie trotz des geringen direkten Plasmadrucks dazu beitragen können, die Ablation zu verzögern , bis sich die Energie gleichmäßig verteilt hat und ein ausreichender Anteil den Tamper/Pusher des Sekundärteilchens erreicht hat. ^{[ 34 ]}

Richard Rhodes beschreibt in seinem Buch „Dark Sun“ , dass eine 25 Millimeter dicke Schicht aus Kunststoffschaumstoff mit Kupfernägeln an der Bleiauskleidung der Stahlhülle der Ivy Mike-Bombe befestigt war. Rhodes zitiert mehrere Konstrukteure dieser Bombe, die erklären, dass die Schaumstoffschicht im Inneren der Außenhülle die Ablation und damit den Rückstoß der Hülle verzögern sollte: Ohne den Schaumstoff würde Metall mit einem starken Impuls von innen abgetragen, was einen schnellen Rückstoß der Hülle nach außen zur Folge hätte. Die Hülle dient dazu, die Explosion so lange wie möglich einzuschließen und so eine möglichst starke Röntgenablation der Metalloberfläche der Sekundärstufe zu ermöglichen. Dadurch wird die Sekundärstufe effizient komprimiert und die Fusionsausbeute maximiert. Kunststoffschaumstoff hat eine geringe Dichte und verursacht daher bei der Ablation einen geringeren Impuls als Metall. ^{[ 34 ]}

Es wurden mögliche Variationen des Waffendesigns vorgeschlagen:

• Entweder der Manipulationsmechanismus oder das Gehäuse soll aus folgendem Material gefertigt sein:²³⁵U (hochangereichertes Uran) im letzten Spaltmantel. Das weitaus teurere²³⁵U ist auch mit schnellen Neutronen wie dem spaltbar.²³⁸U kommt in abgereichertem oder natürlichem Uran vor, seine Spaltungseffizienz ist jedoch höher. Dies liegt daran, dass²³⁵U -Kerne werden auch durch langsame Neutronen gespalten (²³⁸U -Kerne benötigen eine Mindestenergie von etwa 1 Megaelektronenvolt (0,16 pJ), und da diese langsameren Neutronen durch andere Spaltungsprozesse erzeugt werden,²³⁵U -Kerne im Mantel (mit anderen Worten,²³⁵U unterstützt die nukleare Kettenreaktion, während²³⁸U tut dies nicht). Darüber hinaus ist ein²³⁵Die U- Hülle fördert die Neutronenvermehrung, während²³⁸U- Kerne verbrauchen Fusionsneutronen im schnellen Spaltungsprozess. Verwendung einer abschließenden spaltbaren/spaltbaren Hülle aus²³⁵U würde somit die Sprengkraft einer Teller-Ulam-Bombe im Vergleich zu einer Bombe mit abgereichertem oder natürlichem Uran erhöhen. Dies wurde speziell für die W87- Sprengköpfe vorgeschlagen, die in die derzeit im Einsatz befindlichen LGM-30 Minuteman III Interkontinentalraketen nachgerüstet wurden.
• In einigen Beschreibungen existieren zusätzliche interne Strukturen, um die Sekundäreinheit vor dem Empfang übermäßiger Neutronen von der Primäreinheit zu schützen.
• Das Gehäuseinnere kann speziell bearbeitet sein, um die Röntgenstrahlen zu reflektieren. Die Röntgenreflexion ist nicht mit der Reflexion von Licht an einem Spiegel vergleichbar ; vielmehr wird das Reflektormaterial durch die Röntgenstrahlen erhitzt, wodurch es selbst Röntgenstrahlen aussendet , die dann zum Sekundärstrahler gelangen.

Die meisten Atombomben besitzen offenbar keine tertiären „Stufen“ – also keine dritte Kompressionsstufe, bei der es sich um zusätzliche Fusionsstufen handelt, die durch eine vorherige Fusionsstufe komprimiert werden. Die Spaltung der letzten Uranschicht, die bei großen Bomben etwa die Hälfte der Sprengkraft liefert, zählt in dieser Terminologie nicht als „Stufe“.

Die USA testeten im Rahmen der Operation Redwing dreistufige Bomben in mehreren Explosionen, setzten aber vermutlich nur ein einziges tertiäres Modell ein, d. h. eine Bombe, bei der auf eine Spaltungsstufe eine Fusionsstufe folgt, die schließlich eine weitere Fusionsstufe komprimiert. Dieses US-amerikanische Modell war die schwere, aber hocheffiziente (d. h. hohe Sprengkraft pro Gewichtseinheit) 25-Megatonnen- B41-Bombe (100 PJ) . ^{[ 35 ]} Die Sowjetunion verwendete vermutlich mehrere Stufen (darunter mehr als eine tertiäre Fusionsstufe) in ihrer 50-Megatonnen-Zar-Bombe (210 PJ), deren geplante Sprengkraft 100 Megatonnen (420 PJ) betrug. Der spaltbare Mantel konnte, wie bei der Zar-Bombe, durch Blei ersetzt werden. Ob Wasserstoffbomben mit anderen Konfigurationen als denen des Teller-Ulam-Designs hergestellt wurden, ist nicht öffentlich bekannt. Eine mögliche Ausnahme bildet das frühe sowjetische Sloika- Design.

Im Wesentlichen beruht die Teller-Ulam-Konfiguration auf mindestens zwei Implosionsvorgängen: Zunächst komprimiert der konventionelle (chemische) Sprengstoff im Primärkern den spaltbaren Kern, was zu einer Spaltungsexplosion führt, die um ein Vielfaches stärker ist als diejenige, die mit chemischem Sprengstoff allein erzielt werden könnte (erste Stufe). Anschließend wird die Strahlung der Spaltung im Primärkern genutzt, um die sekundäre Fusionsstufe zu komprimieren und zu zünden, was eine Fusionsexplosion zur Folge hat, die um ein Vielfaches stärker ist als die Spaltungsexplosion allein. Diese Kompressionskette könnte theoretisch mit einer beliebigen Anzahl tertiärer Fusionsstufen fortgesetzt werden, wobei jede Stufe weiteren Fusionsbrennstoff in der nächsten Stufe zündet ^{[ 36 ] : 192–193 [ 37 ]} , obwohl dies umstritten ist. Schließlich enden effiziente Bomben (jedoch nicht sogenannte Neutronenbomben ) mit der Spaltung des letzten natürlichen Uran-Tampers, was normalerweise ohne den Neutronenfluss, der durch die Fusionsreaktionen in sekundären oder tertiären Stufen erzeugt wird, nicht möglich wäre. Solche Konstruktionen sollen sich auf beliebig hohe Sprengkraft skalieren lassen (mit scheinbar beliebig vielen Fusionsstufen) ^{[ 36 ] : 192–193 [ 37 ]} , potenziell bis hin zu einer Art „ Weltuntergangswaffe “. Üblicherweise wiesen solche Waffen jedoch nicht mehr als ein Dutzend Megatonnen Sprengkraft auf, was im Allgemeinen als ausreichend galt, um selbst die am besten geschützten Ziele (beispielsweise eine Kontrollanlage wie den Cheyenne Mountain Complex ) zu zerstören. Selbst solch große Bomben wurden inzwischen durch nukleare Bunkerbrecherbomben mit geringerer Sprengkraft ersetzt .

Zur Zerstörung von Städten und nicht gehärteten Zielen ist es deutlich effizienter, die Masse einer einzelnen Raketenladung in kleinere MIRV-Bomben aufzuteilen, um die Explosionsenergie auf eine möglichst kleine Fläche zu verteilen. Dies gilt auch für einzelne Bomben, die von Marschflugkörpern oder anderen Systemen wie Bombern abgeworfen werden können. Daher haben die meisten im US-Programm eingesetzten Sprengköpfe eine Sprengkraft von unter 500 kt (2.100 TJ).

In seinem 1995 erschienenen Buch „ Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb“ beschreibt Richard Rhodes detailliert die internen Komponenten der „ Ivy Mike “ -Wurstbombe . Die Informationen basieren auf ausführlichen Interviews mit den Wissenschaftlern und Ingenieuren, die an deren Konstruktion beteiligt waren. Laut Rhodes beruhte der Kompressionsmechanismus der Sekundärbombe auf einer Kombination aus Strahlungsdruck, Schaumplasmadruck und der Ablationstheorie des Tamper-Pusher-Mechanismus. Die Strahlung der Primärbombe erhitzte die Polyethylenschaum-Auskleidung des Gehäuses zu einem Plasma, welches wiederum Strahlung in den Pusher der Sekundärbombe abgab. Dadurch wurde dessen Oberfläche abgetragen und nach innen gedrückt, was die Sekundärbombe komprimierte, die Zündkerze zündete und die Fusionsreaktion auslöste. Die allgemeine Anwendbarkeit dieses Prinzips ist unklar. ^{[ 24 ]}

Die Ripple-Sekundärbombe war die sauberste (höchster Fusionsanteil) und effizienteste getestete Bombe mit dem höchsten Sprengkraft-Gewichts-Verhältnis. Sie wurde 1962 im Rahmen der Operation Dominic getestet . Anders als frühere „saubere“ Bomben, bei denen die Reinheit lediglich durch den Austausch des Uran-238-Tampers gegen Blei erreicht wurde, war Ripple von Natur aus sauber. Der Spaltzünder wurde durch einen großen Deuterium-Tritium-Gaskern ersetzt, der von einer dünneren Lithiumdeuterid-Hülle umgeben war. Man geht davon aus, dass dünne, konzentrische Hüllen aus einem Material mit hoher Ordnungszahl wie Blei, angetrieben von der kleinen Kinglet-Primärbombe , anhaltende Stoßwellen zum Kern erzeugten, die den thermonuklearen Brennvorgang aufrechterhielten und der Bombe ihren Namen gaben. Die Konstruktion wurde von der aufkommenden Trägheitsfusion beeinflusst . Ripple war zudem extrem effizient; es wurden Pläne für eine Sprengkraft von 15 kt/kg erstellt. Der Test Androscoggin beinhaltete ein Prototyp-Ripple-Design, das jedoch mit einer Sprengkraft von 63 Kilotonnen fehlschlug (deutlich weniger als die vorhergesagten 15 Megatonnen). Das gleiche Prinzip wurde beim Test Housatonic angewendet, bei dem eine Explosion mit einer Sprengkraft von 9,96 Megatonnen und einem Fusionsgrad von über 99,9 % erzielt wurde.

Obwohl der Sprengkopf extrem leicht war, führte die große Menge an verwendetem DT-Gas zu einer geringen Dichte und damit zu einem hohen Volumen. Unter den US-amerikanischen Interkontinentalraketen war nur die Titan II breit genug, um ihn zu transportieren, doch das Militär hatte bereits auf die kleineren Minuteman -Raketen umgestellt. ^{[ 18 ]}

1999 berichtete ein Reporter des San Jose Mercury News , dass der US-amerikanische Atomsprengkopf W88 , ein kleiner MIRV-Sprengkopf der Trident II SLBM, aus einem länglichen Primärsprengkopf (Codename Komodo ) und einem kugelförmigen Sekundärsprengkopf (Codename Cursa ) in einem speziell geformten Strahlungsgehäuse (aufgrund seiner Form als „Erdnuss“ bekannt) bestand. Der Vorteil eines eiförmigen Primärsprengkopfes liegt offenbar darin, dass die Sprengkraft eines MIRV-Sprengkopfes durch dessen Durchmesser begrenzt ist: Funktioniert ein eiförmiger Primärsprengkopf einwandfrei, kann der MIRV-Sprengkopf deutlich kleiner gebaut werden und dennoch eine hohe Sprengkraft entfalten. Ein W88-Sprengkopf kann mit einem 1750 mm langen und maximal 550 mm durchmessenden Sprengkopf bis zu 475 Kilotonnen TNT (1990 TJ) freisetzen . Das Gewicht wird verschiedenen Schätzungen zufolge auf 175 bis 360 Kilogramm angegeben. ^{[ 38 ]} Durch die kleinere Baugröße können mehr Sprengköpfe auf einer einzelnen Rakete montiert werden, was die Flugeigenschaften wie Geschwindigkeit und Reichweite verbessert. ^{[ 39 ]}

Land	Erste Tests nach dem Entwurf einer Atomwaffe
	Fission	Jahr	Verstärkte Kernspaltung	Jahr	Mehrstufig	Jahr	Mehrstufige Reaktoren mit mehr als einer Megatonne	Jahr
Vereinigte Staaten	Dreieinigkeit	1945	Artikel	1951	George	1951	Ivy Mike	1952
die Sowjetunion	RDS-1	1949	RDS-6s	1953	RDS-37	1955	RDS-37	1955
Vereinigtes Königreich	Operation Hurrikan	1952	G1	1956	Greifhaken 1	1957	Grapple X	1957
Frankreich	Gerboise Bleue	1960	Rigel	1966	Canopus	1968	Canopus	1968
China	596	1964	596L	1966	629	1966	639	1967
Indien	Operation Smiling Buddha	1974			Operation Shakti ( hinterfragt )	1998	n / A
Pakistan	Chagai I	1998	Chagai I	1998	n / A		—
Nordkorea	#2	2009			#4 ( unbestätigt ) #6 ( unbestätigt )	2016 2017	—
Israel	Siehe Atomwaffen und Israel § Atomtests						—
Südafrika	Siehe Südafrika und Massenvernichtungswaffen § Atomwaffen						—

Die Idee einer thermonuklearen Fusionsbombe, die durch eine kleinere Spaltbombe gezündet wird, wurde erstmals von Enrico Fermi seinem Kollegen Edward Teller im September 1941 an der Columbia University vorgestellt ^{[ 24 ] : 207 –} zu Beginn des späteren Manhattan-Projekts . ^{[ 5 ]} Teller verbrachte einen Großteil des Manhattan-Projekts damit, die Umsetzung dieser Idee zu erarbeiten, da er dies der Arbeit an der Atombombe vorzog. Im letzten Jahr des Projekts wurde er ausschließlich mit dieser Aufgabe betraut. ^{[ 24 ] : 117, 248} Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs gab es jedoch kaum noch Anreize, der sogenannten „Superbombe“ ^{[ 40 ] : 202 [ 41 ]} viele Ressourcen zu widmen .

Der erste Atombombentest der Sowjetunion im August 1949 erfolgte früher als von den Amerikanern erwartet. In den folgenden Monaten entbrannte innerhalb der US-Regierung, des Militärs und der Wissenschaft eine intensive Debatte darüber, ob die Entwicklung der weitaus stärkeren Superbombe fortgesetzt werden sollte. ^{[ 42 ] : 1–2} Die Debatte umfasste strategische, pragmatische und moralische Aspekte. ^{[ 42 ] : 16} In ihrem Bericht des Allgemeinen Beratungsausschusses warnten Robert Oppenheimer , Fermi und ihre Kollegen vor den mit dem Einsatz der Superbombe verbundenen zivilen Opfern , bezeichneten sie als „Völkermordwaffe“ und kamen zu dem Schluss, dass „die extreme Gefahr für die Menschheit, die von dem Vorschlag [zur Entwicklung thermonuklearer Waffen] ausgeht, jeden militärischen Vorteil bei Weitem überwiegt“. ^{[ 43 ]} Trotz der erhobenen Einwände entschied Präsident Harry S. Truman am 31. Januar 1950, die Entwicklung der neuen Waffe voranzutreiben. ^{[ 40 ] : 212–214}

Teller und andere US-amerikanische Physiker hatten Schwierigkeiten, ein praktikables Design zu entwickeln. ^{[ 42 ] : 91–92} Stanislaw Ulam , ein Mitarbeiter Tellers, erzielte die ersten entscheidenden konzeptionellen Fortschritte hin zu einem praktikablen Fusionsdesign. Ulams zwei Innovationen, die die Fusionsbombe praktikabel machten, waren die Erkenntnis, dass die Kompression des thermonuklearen Brennstoffs vor der extremen Erhitzung ein praktikabler Weg zu den für die Fusion notwendigen Bedingungen war, und die Idee, eine separate thermonukleare Komponente außerhalb einer Spaltungs-Primärkomponente zu platzieren und die Primärkomponente zur Kompression der Sekundärkomponente zu nutzen. Teller erkannte daraufhin, dass die in der Primärkomponente erzeugte Gamma- und Röntgenstrahlung genügend Energie auf die Sekundärkomponente übertragen konnte, um eine erfolgreiche Implosion und einen Fusionsbrand zu erzeugen, wenn die gesamte Anordnung in einem Hohlraum oder einer Strahlungshülle eingeschlossen wäre. ^{[ 5 ]}

Der „George“-Test der Operation Greenhouse am 9. Mai 1951 erprobte das Grundkonzept erstmals in sehr kleinem Maßstab. Als erste erfolgreiche (unkontrollierte) Freisetzung von Kernfusionsenergie, die einen kleinen Teil der  Gesamtenergieausbeute von 225 kt (940  TJ ) ausmachte ^{[ 44 ]} , weckte sie die Erwartung, dass das Konzept funktionieren würde. Am 1. November 1952 wurde die Teller-Ulam-Konfiguration im Rahmen des „Mike “ -Tests der Operation Ivy auf einer Insel im Enewetak-Atoll mit einer Sprengkraft von 10,4  Mt (44  PJ ) getestet (mehr als 450-mal stärker als die Atombombe, die im Zweiten Weltkrieg auf Nagasaki abgeworfen wurde ). Die Vorrichtung, die den Spitznamen „Sausage“ trug , wurde von Richard Garwin im Auftrag von Edward Teller entwickelt . ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} Dies wurde erst 2001 allgemein bekannt, da seine Beteiligung geheim gehalten wurde. ^{[ 48 ]} Sie verwendete eine extra große Spaltbombe als "Auslöser" und flüssiges Deuterium - das durch 20 Short Tons (18  t ) kryogene Ausrüstung im flüssigen Zustand gehalten wurde - als Fusionsbrennstoff und wog insgesamt etwa 80 Short Tons (73  t ).

Der flüssige Deuteriumtreibstoff von Ivy Mike erwies sich als unpraktisch für eine einsatzfähige Waffe. Der nächste Schritt bestand daher in der Verwendung eines festen Lithiumdeuterid -Fusionsbrennstoffs. Dieser wurde 1954 im Test „ Castle Bravo “ (Codename: Shrimp ) erprobt und erreichte eine Sprengkraft von 15 Megatonnen (63 PJ), das 2,5-Fache der erwarteten Sprengkraft. Damit war er die größte jemals von den USA getestete Bombe. Die Bemühungen verlagerten sich auf die Entwicklung miniaturisierter Teller-Ulam-Waffen, die in Interkontinentalraketen und U-Boot-gestützte ballistische Raketen integriert werden konnten . Mit dem 1960 auf Polaris- U-Booten stationierten W47- Sprengkopf ^{[ 49 ]} waren Megatonnen-Sprengköpfe bereits auf einem Durchmesser von nur 460 mm und einem Gewicht von 330 kg zu haben. Weitere Innovationen bei der Miniaturisierung von Sprengköpfen wurden Mitte der 1970er Jahre erzielt, als Versionen des Teller-Ulam-Designs entwickelt wurden, die zehn oder mehr Sprengköpfe am Ende einer kleinen MIRV-Rakete aufnehmen konnten. ^{[ 20 ]}

Der erste sowjetische Fusionsreaktor, entwickelt von Andrei Sacharow und Witali Ginsburg im Jahr 1949 (bevor die Sowjets über eine funktionierende Kernspaltungsbombe verfügten), wurde nach einem russischen Schichtkuchen „ Sloika“ genannt und entsprach nicht der Teller-Ulam-Konfiguration. Er nutzte abwechselnde Schichten aus spaltbarem Material und mit Tritium versetztem Lithiumdeuterid-Fusionsbrennstoff (dies wurde später als Sacharows „Erste Idee“ bezeichnet). Obwohl Kernfusion technisch möglich gewesen wäre, besaß sie nicht die Skalierungseigenschaft einer mehrstufigen Waffe. Daher konnte ein solcher Reaktor keine thermonuklearen Waffen mit beliebig hoher Sprengkraft erzeugen (anders als die damaligen US-amerikanischen Konstruktionen). Die den Spaltkern umschließende Fusionsschicht konnte die Spaltungsenergie nur mäßig verstärken (moderne Teller-Ulam-Reaktoren können sie um das 30-Fache erhöhen). Darüber hinaus musste die gesamte Fusionsstufe zusammen mit dem Spaltkern durch konventionelle Sprengstoffe implodiert werden, was die benötigte Menge an chemischen Sprengstoffen erheblich erhöhte.

Der erste Test einer nach dem Sloika-Design entwickelten Bombe, RDS-6s , wurde 1953 mit einer Sprengkraft von 400 kt (1700 TJ) gezündet, wovon 15–20 % auf Kernfusion zurückzuführen waren. Versuche, mit dem Sloika -Design Sprengkraft im Megatonnenbereich zu erzielen, erwiesen sich als nicht realisierbar. Nachdem die Vereinigten Staaten im November 1952 die thermonukleare Bombe „Ivy Mike“ getestet und damit bewiesen hatten, dass eine Multimegatonnenbombe gebaut werden konnte, suchten die Sowjets nach einem alternativen Design. Die „Zweite Idee“, wie Sacharow sie in seinen Memoiren nannte, war ein Vorschlag Ginsburgs vom November 1948, Lithiumdeuterid in der Bombe zu verwenden, das bei Neutronenbeschuss Tritium und freies Deuterium erzeugen sollte. ^{[ 50 ] : 299} Ende 1953 gelang dem Physiker Viktor Dawidenko der erste Durchbruch bei der Staffelung der Reaktionen. Der nächste Durchbruch bei der Strahlungsimplosion wurde Anfang 1954 von Sacharow und Jakow Seldowitsch entdeckt und weiterentwickelt . Sacharows „Dritte Idee“, wie der Teller-Ulam-Entwurf in der UdSSR genannt wurde, wurde im November 1955 mit dem Test „ RDS-37 “ und einer Sprengkraft von 1,6 Megatonnen (6,7 Petajo) erprobt. Die Sowjets demonstrierten die Leistungsfähigkeit des Stufenkonzepts im Oktober 1961 mit der Zündung der massiven und unhandlichen Zar-Bombe . Sie war die größte jemals von einem Land entwickelte und getestete Atomwaffe.

1954 begannen in Aldermaston die Arbeiten zur Entwicklung der britischen Fusionsbombe unter der Leitung von Sir William Penney . Das britische Wissen über den Bau einer thermonuklearen Fusionsbombe war rudimentär, und die Vereinigten Staaten tauschten aufgrund des Atomenergiegesetzes von 1946 zu dieser Zeit kein nukleares Wissen aus . Großbritannien hatte im Rahmen des Manhattan-Projekts eng mit den Amerikanern zusammengearbeitet. Der Zugang Großbritanniens zu Informationen über Atomwaffen wurde von den Vereinigten Staaten zeitweise aufgrund von Bedenken hinsichtlich sowjetischer Spionage unterbunden. Die volle Zusammenarbeit wurde erst nach Unterzeichnung eines Abkommens über den Umgang mit geheimen Informationen und anderen Angelegenheiten wiederhergestellt. ^{[ 51 ]} Den Briten wurde jedoch gestattet, die US-amerikanischen Castle-Tests zu beobachten und Flugzeuge zur Probenentnahme in den Atompilzen einzusetzen . Dies lieferte ihnen klare und direkte Beweise für die Kompression, die in den Sekundärstufen durch die Strahlungsimplosion erzeugt wurde. ^{[ 51 ]} Aufgrund dieser Schwierigkeiten stimmte Premierminister Anthony Eden 1955 einem geheimen Plan zu, wonach die Fusionsbombe im Falle eines Scheiterns oder erheblicher Verzögerungen der Aldermaston-Wissenschaftler bei deren Entwicklung durch eine extrem große Spaltungsbombe ersetzt werden sollte. ^{[ 51 ]}

1957 wurden die Tests der Operation Grapple durchgeführt. Der erste Test, „Green Granite“, war ein Prototyp einer Fusionsbombe, die im Vergleich zu den US-amerikanischen und sowjetischen Bomben jedoch nur eine Sprengkraft von etwa 300 kt (1.300 TJ) erreichte. Der zweite Test, „Orange Herald“ , war eine modifizierte Spaltbombe und erzeugte 720 kt (3.000 TJ) – die bis dahin größte Spaltexplosion. Damals glaubten fast alle (einschließlich der Piloten des abgeworfenen Flugzeugs), dass es sich um eine Fusionsbombe handelte. Diese Bombe wurde 1958 in Dienst gestellt. Ein zweiter Prototyp einer Fusionsbombe, „Purple Granite“ , wurde im dritten Test verwendet, erreichte aber nur eine Sprengkraft von etwa 150 kt (630 TJ). ^{[ 51 ]}

Eine zweite Testreihe wurde geplant, die im September 1957 wieder aufgenommen wurde. Der erste Test basierte auf einer „… neuen, einfacheren Konstruktion: einer zweistufigen thermonuklearen Bombe mit einem deutlich stärkeren Zünder“. Diese Testbombe „Grapple X Round C“ wurde am 8. November gezündet und setzte etwa 1,8 Mt (7,5 PJ) frei. Am 28. April 1958 wurde eine Bombe abgeworfen, die 3 Mt (13 PJ) freisetzte – der stärkste britische Test. Zwei weitere Luftsprengtests am 2. und 11. September 1958 setzten kleinere Bomben frei, die jeweils etwa 1 Mt (4,2 PJ) freisetzten. ^{[ 51 ]}

Amerikanische Beobachter waren zu solchen Tests eingeladen worden. Nachdem Großbritannien erfolgreich eine Megatonnen-Sprengladung gezündet und damit ein praktisches Verständnis des „Geheimnisses“ der Teller-Ulam-Konstruktion demonstriert hatte, stimmten die Vereinigten Staaten einem Austausch einiger ihrer Nuklearkonstruktionen mit Großbritannien zu, was 1958 zum gegenseitigen Verteidigungsabkommen zwischen den USA und Großbritannien führte . Anstatt ihre eigene Konstruktion weiterzuentwickeln, erhielten die Briten Zugang zur Konstruktion des kleineren amerikanischen Mk-28-Sprengkopfes und konnten Kopien davon herstellen. ^{[ 51 ]}

China zündete am 17. Juni 1967 eine vollwertige, mehrstufige thermonukleare Bombe mit dem Codenamen „639“ und einer Sprengkraft von 3,31 Mt (13,8 PJ) und wurde damit zur vierten thermonuklearen Macht der Welt. Nur 32 Monate nach der Zündung seiner ersten Spaltwaffe ist dies bis heute der schnellste Erfolg eines nationalen Wasserstoffbombenprogramms nach dem ersten Atomtest eines Landes. Zuvor hatte China im Mai 1966 eine Spaltwaffe mit verstärkter Kernladung („596L“) mit einer Sprengkraft von 220 kt (920 TJ) und im Dezember 1966 eine kleinere, mehrstufige thermonukleare Bombe („629“) getestet. Die Tests fanden auf dem Atomtestgelände Lop Nor im Nordwesten Chinas statt. ^{[ 52 ] [ 53 ]}

Die Sowjetunion unterstützte das chinesische Atomprogramm ab 1957, doch diese Unterstützung wurde durch den Bruch zwischen China und der Sowjetunion 1959 abrupt beendet. Für thermonukleare Waffen hatte China eine Lithiumdeuterid-Produktionsanlage erhalten und verfügte über begrenzte Kenntnisse des sowjetischen Schichtkuchen-Designs. Anders als die USA und die UdSSR betrieb China zum Zeitpunkt ihres Wasserstoffbombenprogramms keine Produktionsanlagen für Plutonium oder Tritium. Der Plutoniumproduktionsreaktor in Jiuquan nahm erst 1967 seinen Betrieb auf, und die Plutoniumabtrennung begann im September 1968. ^{[ 54 ]} Im Jahr 1963 untersuchten chinesische Wissenschaftler unter der Leitung von Peng Huanwu dieses Design eingehend, erkannten aber, dass es zu ineffizient war, um als Wasserstoffbombe anderer Länder zu dienen. Dennoch wurden Pläne geschmiedet, 1966 kleine Schichtbombenentwürfe und im Oktober 1967 die „658“, einen dreistufigen Schichtbombenentwurf mit einer Sprengkraft von einer Megatonne (ähnlich dem britischen Ersatzentwurf „Orange Herald Large “), zu testen. ^{[ 55 ]} Im September und Oktober 1965 lief in Shanghai unter der Leitung von Yu Min ein theoretisches Forschungsprojekt , bei dem Digitalrechner und manuelle Berechnungen zum Einsatz kamen. Yu hielt eine Vorlesungsreihe über die Schichtbombe und erkannte dabei deren Schwachpunkt: die langsame Tritiumproduktion aus Lithiumdeuterid, d. h. den Jetter-Zyklus . Dies führte zu einem Teller-Ulam-Analogon-Entwurf zur Kompression einer thermonuklearen Sekundärbombe durch eine Spaltprimärbombe. Im Dezember 1965 wurde dieser Entwurf als Schwerpunkt der thermonuklearen Entwicklung ausgewählt. Yu erklärte später, diese rasante Entwicklung habe verhindert, dass das Wasserstoffbomben-Forschungsprogramm während der zehnjährigen Kulturrevolution ab Mai 1966 zusammenbrach (wie es beispielsweise Chinas erstes bemanntes Raumfahrtprogramm ereilte ). ^{[ 55 ]}

Der kleine Schichtkuchentest von 1966 wurde im Mai 1966 als „ 596L “ (für Projekt 596, die erste Atombombe, jedoch mit Lithiumdeuterid) durchgeführt. Der eigentliche zweistufige thermonukleare Entwurf wurde im Dezember 1966 erstmals im kleinen Maßstab als „629“-Bombe getestet und erreichte eine Sprengkraft von 120 kt (500 TJ). Nach diesem Erfolg beschloss man, die Materialien des Ersatzprojekts „658“ zu verwenden. Im Eifer der Kulturrevolution konkurrierte die Neunte Akademie eifrig mit Peng Huanwus Vorhersage, Frankreich würde 1967 seine erste Wasserstoffbombe testen , und verlegte den geplanten Testtermin für Projekt 639 von Oktober auf Juli. ^{[ 55 ]} Der zweistufige Entwurf wurde dann im Juni 1967 im vollen Maßstab als „639“-Bombe, auch bekannt als Test Nr. 6 , getestet und erreichte eine Sprengkraft von 3,31 Mt (13,8 PJ). ^{[ 55 ]}

In China ist das zweistufige Design als Yu-Min-Konfiguration (于敏构型, Yú Mǐn gòu xíng ) bekannt geworden. Die chinesische Regierung behauptet, dass es sich zwar um ein mehrstufiges thermonukleares Waffendesign handele, dieses sich aber vom Teller-Ulam-Design, das mutmaßlich von den anderen vier thermonuklearen Nationen verwendet werde, unterscheide und eine weitere Miniaturisierung ermögliche. Zusammen bildeten diese beiden Designs die einzig realisierbaren thermonuklearen Waffendesigns. ^{[ 56 ]} Die Unterschiede sind unklar, da auch beim chinesischen Design Energie von einer Kernspaltungs-Primärstufe zur Kompression einer thermonuklearen Sekundärstufe genutzt wird. Wie bei den ersten sowjetischen und britischen Wasserstoffbomben ist die Sekundärstufe kugelförmig, im Gegensatz zu den ersten zylindrischen Sekundärstufen, die in den USA verwendet wurden. ^{[ 55 ]}

Ein Artikel von William Broad in der New York Times ^{[ 57 ]} berichtete, dass 1995 ein angeblicher chinesischer Doppelagent Informationen lieferte, die darauf hindeuteten, dass China – mutmaßlich durch Spionage – geheime Details des US-amerikanischen W88-Sprengkopfes kannte. ^{[ 58 ]} (Diese Ermittlungslinie führte schließlich zum abgebrochenen Prozess gegen Wen Ho Lee .)

Nach ihrem ersten Atomtest 1960 priorisierte Frankreich die Entwicklung von Kernspaltungswaffen und deren Einsatzfähigkeit mit Mirage-IV- Bombern. 1966 spürte de Gaulle den Druck, dass China die vierte thermonukleare Nation werden könnte, und setzte sich eine Frist bis 1968 für den ersten Wasserstoffbombentest. Der beteiligte Wissenschaftler Pierre Billaud schrieb 1965 über das französische Wissen im Bereich der Kernwaffen:

Im Vergleich zu unseren amerikanischen Kollegen hatten die französischen Wissenschaftler 1948 viele Vorteile: Wir wussten, dass Wasserstoffbomben existierten und funktionierten und dass sie Lithiumdeuterid (Li6D) verwendeten, und wir verstanden die ablaufenden Reaktionen. Außerdem verfügten wir über leistungsstarke Computer amerikanischer Herkunft, die Ende der 1940er-Jahre noch nicht verfügbar waren. Und wir kannten annähernd die Abmessungen und Gewichte der auf NATO- Stützpunkten in Europa stationierten Atomwaffen sowie deren Sprengkraft. Diese Informationen stammten aus Hinweisen, die wir erhalten hatten, sowie aus Artikeln in der Fachliteratur, beispielsweise aus Zeitschriften wie „ Aviation Week“ oder dem „ Bulletin of the Atomic Scientists“ .

Frühe Tests zeigten eine enge Anpassung von Lithiumdeuterid (Li6D) an den spaltbaren Kern, was auf ein Schichtdesign hindeutete . Frankreich begann in den Jahren 1966–70 mit der Erprobung thermonuklearer Prinzipien , beginnend mit dem 125-kt- Rigel -Test im September 1966. Im April 1967 skizzierte der Physiker Michel Carayol die für das Teller-Ulam-Design zentrale Idee der Strahlungsimplosion, doch die Waffenwissenschaftler waren zunächst nicht von deren Lösung überzeugt. Im Juni verlor Frankreich das Wettrennen um die Wasserstoffbombe gegen Chinas Drei-Megatonnen- Test „Projekt 639 “. Mitte 1967 hatten französische Wissenschaftler, ähnlich wie ihre chinesischen Kollegen, eine extrem hohe, fast zwanzigfache Dichteerhöhung des Lithiumdeuterid-Brennstoffs als entscheidend für den Erfolg im Megatonnenbereich identifiziert, planten aber für den Sommer 1968 nur einen Test von Carayols korrektem Teller-Ulam-Analogon als einen von drei Entwürfen.

Frankreichs Weg zur Entwicklung der Wasserstoffbombe wurde maßgeblich von dem britischen Wissenschaftler William Richard Joseph Cook beeinflusst , der ein Jahrzehnt zuvor das erfolgreiche britische Wasserstoffbombenprogramm geleitet hatte . Anders als Frankreich verfügten Großbritannien, die USA und die UdSSR über Luftaufklärungskapazitäten, um radioaktiven Niederschlag von Atomtests zu sammeln und Schlussfolgerungen zu ziehen, darunter auch Frankreichs mangelnde Fortschritte bei thermonuklearen Waffen. Im September 1967 gab Cook dem Militärattaché der französischen Botschaft in London begrenzte Informationen zur thermonuklearen Entwicklung , insbesondere, dass ihre aktuellen Entwürfe nicht zum Erfolg führen würden und die Lösung einfacher sei. Dies ermöglichte es den französischen Wissenschaftlern, sich auf Carayols Vorschlag für die schließlich erfolgreichen thermonuklearen Tests von 1968 zu konzentrieren und diesen weiterzuverfolgen. Man geht davon aus, dass dies auf Anweisung von Premierminister Harold Wilson geschah und als Annäherungsversuch an de Gaulle gedacht war, der den Beitritt Großbritanniens zu den Europäischen Gemeinschaften aufgrund seiner engeren Beziehungen zu den Vereinigten Staaten blockierte . De Gaulle legte jedoch im November 1967 erneut sein Veto gegen den Beitritt Großbritanniens ein und war sehr schockiert, als er vom britischen Beitrag erfuhr. ^{[ 59 ]}

Der erste mit DT -Technologie verstärkte Gefechtskopf, der MR 41 , wurde bei den Tests Castor und Pollux im Juli und August 1968 erprobt und erzielte im ersteren erfolgreich eine Sprengkraft von 450 kt (1.900 TJ). ^{[ 60 ]}

Der „Canopus“-Test im Fangataufa- Atoll in Französisch-Polynesien am 24. August 1968 war der erste mehrstufige thermonukleare Waffentest des Landes. Die Bombe wurde von einem Ballon in 520 Metern Höhe gezündet. Der Test führte zu einer erheblichen atmosphärischen Kontamination. ^{[ 61 ]} Frankreich verfügte vermutlich über Atomwaffen, die in ihrer technischen Entwicklung mit denen der anderen großen Atommächte vergleichbar sind. ^{[ 51 ]}

Frankreich und China haben den Vertrag über das teilweise Verbot von Nuklearversuchen von 1963, der Atomtests in der Atmosphäre, unter Wasser und im Weltraum verbot, weder unterzeichnet noch ratifiziert . Zwischen 1966 und 1996 führte Frankreich über 190 Atomtests durch. ^{[ 61 ]} Frankreichs letzter Atomtest fand am 27. Januar 1996 statt, woraufhin das Land seine Testgelände in Polynesien abbaute. Frankreich unterzeichnete im selben Jahr den Vertrag über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen und ratifizierte ihn innerhalb von zwei Jahren.

Frankreich bestätigte 2015, dass sein Nukleararsenal etwa 300 Sprengköpfe umfasst, die von U-Booten mit ballistischen Raketen und Jagdbombern getragen werden . Frankreich verfügt über vier U-Boote der Triomphant-Klasse . Eines dieser U-Boote ist in der Tiefsee stationiert, insgesamt müssen jedoch stets drei einsatzbereit sein. Die drei älteren U-Boote sind mit 16 M45-Raketen bewaffnet . Das neueste U-Boot, die „Le Terrible“ , wurde 2010 in Dienst gestellt und verfügt über M51- Raketen , die TN-75 -Thermonuklearsprengköpfe tragen können . Die Luftflotte besteht aus vier Staffeln auf vier verschiedenen Stützpunkten. Insgesamt verfügt Frankreich über 23 Mirage 2000N- Kampfflugzeuge und 20 Rafale-Kampfjets , die ebenfalls Nuklearsprengköpfe tragen können. ^{[ 62 ]} Die Raketen vom Typ M51.1 sollen ab 2016 durch den neuen Sprengkopf M51.2 ersetzt werden, der eine um 3.000 Kilometer (1.900 Meilen) größere Reichweite als der M51.1 aufweist. ^{[ 62 ]}

Frankreich verfügt über etwa 60 luftgestützte Raketen mit TN-80 / TN-81 -Sprengköpfen, die jeweils eine Sprengkraft von etwa 300 kt (1.300 TJ) aufweisen. Das französische Atomprogramm wurde sorgfältig konzipiert, um die Einsatzfähigkeit dieser Waffen über Jahrzehnte hinweg zu gewährleisten. ^{[ 51 ]} Frankreich produziert derzeit keine kritischen Massenmaterialien wie Plutonium und angereichertes Uran mehr gezielt, nutzt aber weiterhin Kernenergie zur Stromerzeugung.²³⁹Pu als Nebenprodukt. ^{[ 63 ]}

Am 11. Mai 1998 gab Indien bekannt, im Rahmen seiner Operation Shakti eine thermonukleare Bombe gezündet zu haben („Shakti-I“, wobei „Shakti“ auf Hindi „Kraft“ bedeutet). ^{[ 64 ] [ 65 ]} Der pakistanische Atomphysiker Samar Mubarakmand behauptete, dass der Test, falls es sich tatsächlich um eine thermonukleare Bombe gehandelt habe, fehlgeschlagen sei. ^{[ 66 ]} Harold M. Agnew , ehemaliger Direktor des Los Alamos National Laboratory , erklärte hingegen , Indiens Behauptung, eine gestaffelte thermonukleare Bombe gezündet zu haben, sei glaubwürdig. ^{[ 67 ]} Indien gab an, die thermonukleare Bombe aufgrund der Nähe des Dorfes Khetolai (ca. 5 km) mit einer kontrollierten Sprengkraft von 45 kt (190 TJ) getestet zu haben, um größere Schäden an den Häusern des Dorfes zu vermeiden. ^{[ 68 ]} Ein weiterer angeführter Grund war, dass die bei Sprengungen deutlich über 45 kt freigesetzte Radioaktivität möglicherweise nicht vollständig aufgefangen worden wäre. ^{[ 68 ]} Nach den Pokhran-II- Tests erklärte Rajagopala Chidambaram , ehemaliger Vorsitzender der indischen Atomenergiekommission , Indien sei in der Lage, thermonukleare Bomben beliebiger Sprengkraft nach Belieben zu bauen. ^{[ 67 ]} Offiziell gibt Indien an, auf Grundlage des Shakti-1- Tests thermonukleare Waffen mit verschiedenen Sprengkräften bis zu etwa 200 kt (840 TJ) bauen zu können . ^{[ 68 ] [ 69 ]}

Die Sprengkraft des indischen Wasserstoffbombentests ist in der indischen Wissenschaftsgemeinschaft und unter internationalen Experten weiterhin höchst umstritten. ^{[ 70 ]} Die Politisierung des Tests und Streitigkeiten zwischen indischen Wissenschaftlern haben die Angelegenheit zusätzlich verkompliziert. ^{[ 71 ]} In einem Interview im August 2009 behauptete K. Santhanam, der Leiter der Testvorbereitungen von 1998, die Sprengkraft der thermonuklearen Explosion sei geringer als erwartet gewesen, und Indien solle daher nicht voreilig den Atomteststopp-Vertrag unterzeichnen . Andere an dem Test beteiligte indische Wissenschaftler widersprachen Santhanams Behauptung ^{[ 72 ]} und argumentierten, sie sei unwissenschaftlich. ^{[ 65 ]} Der britische Seismologe Roger Clarke argumentierte, die gemessenen Werte deuteten auf eine Gesamtsprengkraft von bis zu 60 Kilotonnen TNT (250 TJ) hin, was mit der von Indien angegebenen Gesamtsprengkraft von 56 Kilotonnen TNT (230 TJ) übereinstimme. ^{[ 73 ]} Der US-amerikanische Seismologe Jack Evernden argumentierte, dass für eine korrekte Abschätzung der Sprengkraft „die geologischen und seismologischen Unterschiede zwischen den Testgebieten angemessen berücksichtigen“ müsse. ^{[ 68 ]}

Israel soll über thermonukleare Waffen des Teller-Ulam-Typs verfügen ^{[ 74 ]} , es ist jedoch nicht bekannt, dass es jemals Atomwaffen getestet hat. Es wird allerdings weithin spekuliert, dass der Vela-Zwischenfall von 1979 ein gemeinsamer israelisch-südafrikanischer Atomtest gewesen sein könnte. ^{[ 75 ] [ 76 ] : 271 [ 77 ] : 297–300}

Es ist allgemein anerkannt, dass Edward Teller die israelische Regierung rund 20 Jahre lang in allgemeinen Nuklearfragen beriet und unterstützte. ^{[ 78 ] : 289–293} Zwischen 1964 und 1967 reiste Teller sechsmal nach Israel, wo er an der Universität Tel Aviv Vorlesungen zu allgemeinen Themen der theoretischen Physik hielt. ^{[ 79 ]} 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. ^{[ 77 ] : 297–300} In den 1990er Jahren bestätigte Teller schließlich Spekulationen in den Medien, dass er während seiner Besuche in den 1960er Jahren zu dem Schluss gekommen war, dass Israel im Besitz von Atomwaffen war. ^{[ 77 ] : 297–300} Nachdem er die Angelegenheit an höhere Stellen der US-Regierung weitergeleitet hatte, soll Teller gesagt haben: „Sie [Israel] haben es, und sie waren klug genug, ihren Forschungsergebnissen zu vertrauen und nicht zu testen. Sie wissen, dass ein Test sie in Schwierigkeiten bringen würde.“ ^{[ 77 ] : 297–300}

Nordkorea behauptete, am 6. Januar 2016 eine miniaturisierte thermonukleare Bombe getestet zu haben. Die ersten drei Atomtests Nordkoreas (2006, 2009 und 2013) hatten eine relativ geringe Sprengkraft und scheinen nicht auf thermonukleare Waffen ausgelegt gewesen zu sein. 2013 spekulierte das südkoreanische Verteidigungsministerium , Nordkorea versuche möglicherweise, eine „Wasserstoffbombe“ zu entwickeln, und ein solches Gerät könnte der nächste Waffentest Nordkoreas sein. ^{[ 80 ] [ 81 ]} Im Januar 2016 behauptete Nordkorea, erfolgreich eine Wasserstoffbombe getestet zu haben, ^{[ 82 ]} obwohl zum Zeitpunkt des Tests lediglich ein seismisches Ereignis der Stärke 5,1 registriert wurde, ^{[ 83 ]} ähnlich der Stärke des Atomtests mit einer Sprengkraft von 6–9 kt (25–38 TJ) im Jahr 2013. Diese seismischen Aufzeichnungen lassen Zweifel an Nordkoreas Behauptung, eine Wasserstoffbombe getestet zu haben, aufkommen und deuten darauf hin, dass es sich um einen Test ohne Fusionsenergie handelte. ^{[ 84 ]}

Am 3. September 2017 berichteten die staatlichen Medien des Landes über einen Wasserstoffbombentest , der „voller Erfolg“ gewesen sei. Laut dem US Geological Survey (USGS) setzte die Explosion eine Energie frei, die einem Erdbeben der Stärke 6,3 entsprach – zehnmal stärker als frühere Atomtests Nordkoreas. ^{[ 85 ]} Der US-Geheimdienst gab eine erste Einschätzung der Sprengkraft von 140 kt (590 TJ) ^{[ 86 ]} mit einer Unsicherheitsspanne von 70 bis 280 kt (290 bis 1170 TJ) ^{[ 87 ]} ab. Am 12. September korrigierte NORSAR seine Schätzung der Explosionsstärke nach oben auf 6,1, was der des CTBTO entsprach , aber unter der Schätzung des USGS von 6,3 lag. Die geschätzte Sprengkraft wurde auf 250 kt (1000 TJ) revidiert, wobei darauf hingewiesen wurde, dass die Schätzung mit Unsicherheiten und einer nicht offengelegten Fehlermarge behaftet sei. ^{[ 88 ] [ 89 ]} Am 13. September wurde eine Analyse von Satellitenbildern des Testgeländes vor und nach dem Test veröffentlicht, die mittels synthetischer Aperturradar aufgenommen wurden. Die Analyse legt nahe, dass der Test unter 900 Metern (3.000 Fuß) Gestein stattfand und die Sprengkraft „mehr als 300 Kilotonnen betragen haben könnte“. ^{[ 90 ]}

Detailed knowledge of fission and fusion weapons is considered classified information to some degree in virtually every industrialized country. In the United States, such knowledge can by default be classified as "Restricted Data", even if it is created by people who are not government employees or associated with weapons programs. Material that is automatically considered classified as soon as it is created is termed born secret, a legal doctrine that has been disputed in cases such as United States v. Progressive, Inc.. The constitutionality of born secret is rarely invoked for cases of private speculation. The official policy of the United States Department of Energy has been not to acknowledge the leaking of design information, as such acknowledgment would potentially validate the information as accurate. In a small number of prior cases, the US government has attempted to censor weapons information in the public press, with limited success.^[91] According to the New York Times, physicist Kenneth W. Ford defied government orders to remove classified information from his book Building the H Bomb: A Personal History. Ford claims he used only pre-existing information and even submitted a manuscript to the government, which wanted to remove entire sections of the book for concern that foreign states could use the information.^[92]

The Teller–Ulam design was for many years considered one of the top nuclear secrets, and even today it is not discussed in any detail by official publications with origins "behind the fence" of classification. United States Department of Energy (DOE) policy has been, and continues to be, that they do not acknowledge when "leaks" occur, because doing so would acknowledge the accuracy of the supposed leaked information. Aside from images of the warhead casing, most information in the public domain about this design is relegated to a few terse statements by the DOE and the work of a few individual investigators.

Obwohl große Mengen vager Daten offiziell veröffentlicht und noch größere Mengen vager Daten inoffiziell von ehemaligen Atomwaffenkonstrukteuren durchgesickert sind, beruhen die meisten öffentlichen Beschreibungen von Details der Konstruktion von Atomwaffen zu einem gewissen Grad auf Spekulationen, Reverse Engineering bekannter Informationen oder Vergleichen mit ähnlichen Bereichen der Physik ( die Trägheitsfusion ist das Hauptbeispiel). Diese Prozesse haben zu einem Korpus an nicht klassifiziertem Wissen über Atomwaffen geführt, der im Allgemeinen mit offiziell freigegebenen, nicht klassifizierten Informationen und der zugehörigen Physik übereinstimmt und als in sich schlüssig gilt, obwohl einige Interpretationspunkte noch als offen gelten. Der aktuelle Stand des öffentlichen Wissens über die Teller-Ulam-Konstruktion wurde größtenteils durch einige wenige spezifische Vorfälle geprägt, die in einem der folgenden Abschnitte beschrieben werden.

1972 gab die US-Regierung ein Dokument frei, in dem es hieß: „Bei thermonuklearen Waffen wird ein Spaltungsprimär verwendet, um eine thermonukleare Reaktion in einem als Sekundärkern bezeichneten thermonuklearen Brennstoff auszulösen. “ 1979 wurde hinzugefügt: „Bei thermonuklearen Waffen kann die Strahlung eines Spaltungssprengstoffs aufgefangen und zur Energieübertragung genutzt werden, um eine physisch getrennte Komponente mit thermonuklearem Brennstoff zu komprimieren und zu zünden.“ Zu diesem letzten Satz legte die US-Regierung fest: „ Jegliche Erläuterung dieser Aussage wird geheim bleiben .“ [Hervorhebung im Original] Die einzigen Informationen, die sich möglicherweise auf die Zündkerze oder den Manipulationsmechanismus beziehen, wurden 1991 freigegeben: „Die Tatsache, dass in einigen Sekundärkernen spaltbare oder spaltbare Materialien vorhanden sind; Material unbekannt, Ort unbekannt, Verwendung unbekannt, Waffentyp unbekannt.“ 1998 gab das US-Energieministerium (DOE) die Aussage frei, dass „Materialien in Kanälen vorhanden sein können“ und den Begriff „Kanalfüllstoff“ ohne weitere Erläuterung enthielten, was sich auf Polystyrolschaum (oder eine analoge Substanz) beziehen könnte. ^{[ 93 ]}

Ob diese Aussagen einige oder alle der oben genannten Modelle bestätigen, ist Auslegungssache, und offizielle Veröffentlichungen der US-Regierung zu den technischen Details von Atomwaffen waren in der Vergangenheit bewusst ausweichend (z. B. im Smyth-Bericht ). Andere Informationen, wie etwa die in einigen frühen Waffen verwendeten Brennstoffarten, wurden zwar freigegeben, genaue technische Details jedoch nicht.

Die meisten der heutigen Vorstellungen zur Funktionsweise der Teller-Ulam-Atombombe wurden öffentlich bekannt, nachdem das US-Energieministerium (DOE) 1979 versucht hatte, einen Zeitschriftenartikel des US-amerikanischen Atomwaffengegners Howard Morland über das „Geheimnis der Wasserstoffbombe“ zu zensieren . Morland hatte 1978 beschlossen, dass die Entdeckung und Offenlegung dieses „letzten verbliebenen Geheimnisses“ die Aufmerksamkeit auf das Wettrüsten lenken und den Bürgern das Gefühl geben würde, offizielle Aussagen zur Bedeutung von Atomwaffen und zur nuklearen Geheimhaltung hinterfragen zu können. Die meisten seiner Vorstellungen zur Funktionsweise der Waffe stammten aus frei zugänglichen Quellen: Die Zeichnungen, die seinen Ansatz am meisten inspirierten, stammten aus der Encyclopedia Americana . Morland interviewte außerdem (oft informell) viele ehemalige Wissenschaftler des Los Alamos National Laboratory (darunter Teller und Ulam, obwohl keiner von beiden ihm brauchbare Informationen gab) und wandte verschiedene zwischenmenschliche Strategien an , um informative Antworten zu erhalten (z. B. Fragen wie „Benutzen die noch Zündkerzen?“, selbst wenn er nicht wusste, was der Begriff genau bedeutete). ^{[ 94 ]}

Morland kam schließlich zu dem Schluss, dass das „Geheimnis“ darin bestand, dass Primär- und Sekundärbrenner getrennt gehalten wurden und der Strahlungsdruck des Primärbrenners den Sekundärbrenner vor dessen Zündung komprimierte. Nachdem ein früher Entwurf des Artikels, der in der Zeitschrift „The Progressive“ erscheinen sollte , in die Hände eines Professors gelangt war, der Morlands Ziel ablehnte, forderte das Energieministerium (DOE) die Nichtveröffentlichung des Artikels und drängte auf eine einstweilige Verfügung . Das DOE argumentierte, Morlands Informationen stammten (1) wahrscheinlich aus geheimen Quellen, (2) falls sie nicht aus geheimen Quellen stammten, selbst als „geheime“ Informationen gemäß der „ Born Secret “-Klausel des Atomenergiegesetzes von 1954 zu gelten und (3) seien gefährlich und würden die Verbreitung von Kernwaffen fördern . Morland und seine Anwälte waren sich in allen Punkten uneinig, doch die einstweilige Verfügung wurde erlassen, da der Richter es für sicherer hielt, die Verfügung zu erlassen und Morland und seinen Mitangeklagten die Möglichkeit zur Berufung einzuräumen.

Durch eine Reihe komplexerer Umstände verlor der Fall des Energieministeriums an Bedeutung, als deutlich wurde, dass einige der Daten, die es als „geheim“ bezeichnete, bereits einige Jahre zuvor in einer Schülerenzyklopädie veröffentlicht worden waren. Nachdem ein anderer Wasserstoffbomben-Spekulant, Chuck Hansen , seine eigenen, von Morlands Theorien abweichenden Ansichten zum „Geheimnis“ in einer Zeitung in Wisconsin veröffentlicht hatte, erklärte das Energieministerium den Fall „The Progressive“ für gegenstandslos, zog seine Klage zurück und erlaubte der Zeitschrift die Veröffentlichung ihres Artikels, die im November 1979 erfolgte. Morland hatte zu diesem Zeitpunkt jedoch seine Meinung zur Funktionsweise der Bombe geändert. Er vermutete nun, dass ein Schaumstoffmedium (Polystyrol) anstelle von Strahlungsdruck zur Kompression der Sekundärstufe verwendet wurde und dass sich in der Sekundärstufe auch eine Zündkerze aus spaltbarem Material befand. Diese Änderungen, die teilweise auf den Verhandlungen des Berufungsverfahrens basierten, veröffentlichte er einen Monat später als kurzes Erratum in „The Progressive“ . ^{[ 95 ]} 1981 veröffentlichte Morland ein Buch über seine Erfahrungen, in dem er detailliert den Gedankengang beschrieb, der ihn zu seinen Schlussfolgerungen über das „Geheimnis“ führte. ^{[ 94 ] [ 96 ]}

Morlands Arbeit wird als zumindest teilweise korrekt interpretiert, da das Energieministerium (DOE) versucht hatte, sie zu zensieren – einer der wenigen Fälle, in denen es von seiner üblichen Praxis abwich, freigegebene „geheime“ Informationen nicht anzuerkennen. Inwieweit die Arbeit jedoch unvollständig oder fehlerhaft ist, lässt sich nicht mit Sicherheit sagen. Die Schwierigkeiten anderer Länder bei der Entwicklung des Teller-Ulam-Designs (selbst wenn sie das Design offenbar verstanden, wie beispielsweise Großbritannien) machen es unwahrscheinlich, dass diese einfachen Informationen allein die Herstellung thermonuklearer Waffen ermöglichen. Dennoch bilden Morlands Ideen aus dem Jahr 1979 die Grundlage für alle aktuellen Spekulationen über das Teller-Ulam-Design.

Am 5. Februar 1958 ging während eines Trainingsfluges einer B-47 vor der Küste von Tybee Island nahe Savannah, Georgia , eine Mark-15-Atombombe , auch bekannt als Tybee-Bombe , verloren . Die US-Luftwaffe versichert, dass die Bombe nicht scharf war und keinen spaltbaren Kern enthielt, der für eine nukleare Explosion notwendig gewesen wäre. ^{[ 97 ]} Das Energieministerium vermutete, dass die Bombe unter mehreren Metern Schlick auf dem Grund des Wassaw Sound begraben lag . ^{[ 98 ]}

Am 17. Januar 1966 ereignete sich über Palomares (Spanien) eine tödliche Kollision zwischen einer B-52G und einem KC-135 Stratotanker . Die konventionellen Sprengstoffe zweier Wasserstoffbomben vom Typ Mk28 detonierten beim Aufprall und verteilten Plutonium über nahegelegenen Feldern. Eine dritte Bombe landete unbeschädigt in der Nähe von Palomares, während die vierte 19 Kilometer vor der Küste ins Mittelmeer stürzte und einige Monate später geborgen wurde. ^{[ 99 ]}

Am 21. Januar 1968 stürzte eine B-52G mit vier thermonuklearen B28FI-Bomben an Bord im Rahmen der Operation Chrome Dome bei einem Notlandeversuch auf dem Luftwaffenstützpunkt Thule in Grönland auf dem Eis der North Star Bay ab . ^{[ 100 ]} Der daraus resultierende Brand verursachte eine großflächige radioaktive Verseuchung. ^{[ 101 ]} Den an den Aufräumarbeiten beteiligten Einsatzkräften gelang es nicht, alle Trümmer von drei der Bomben zu bergen; eine Bombe blieb verschollen. ^{[ 102 ]}

• COLEX-Verfahren (Isotopentrennung)
• NUKEMAP
• Reine Fusionswaffe

• „Grundprinzipien der gestaffelten Strahlungsimplosion (Teller–Ulam)“ von Carey Sublettes NuclearWeaponArchive.org.
• „Materie, Energie und Strahlungshydrodynamik“ aus Carey Sublettes FAQ zu Atomwaffen.
• „Engineering and Design of Nuclear Weapons“ aus Carey Sublettes Nuclear Weapons FAQ.
• „Elemente der Konstruktion thermonuklearer Waffen“ aus Carey Sublettes FAQ zu Nuklearwaffen.
• Kommentierte Bibliographie zum Thema Kernwaffendesign aus der Alsos Digital Library for Nuclear Issues

• PBS: Wettlauf um die Superbombe: Interviews und Transkripte, archiviert am 11. März 2017 in der Wayback Machine (mit US-amerikanischen und sowjetischen Bombenkonstrukteuren sowie Historikern).
• Howard Morland darüber, wie er das „Geheimnis der Wasserstoffbombe“ entdeckte (enthält zahlreiche Folien).
• Die Ausgabe von The Progressive vom November 1979 – „Das Geheimnis der Wasserstoffbombe: Wie wir sie erlangten, warum wir sie erzählen“ (gesamte Ausgabe online).
• Annotierte Bibliographie zur Wasserstoffbombe aus der Alsos Digital Library
• University of Southampton, Mountbatten Centre for International Studies, Nuclear History Working Paper No5.
• Peter Kurans „Trinity and Beyond“, archiviert am 9. Dezember 2018 in der Wayback Machine – Dokumentarfilm über die Geschichte der Atomwaffentests.
• YouTube-Playlist mit freigegebenen Aufnahmen von Atomexplosionstests, die durch die Digitalisierung von Filmscans im Lawrence Livermore Laboratory entstanden sind.