Anatomia bestii – legalne, podstawowe informacje o bombie atomowej

Bomba atomowa.Koszmar który 6 sierpnia 1945 roku uderzył w miasto Hiroszima,a następnie 9 sierpnia 1945 uderzył w Nagasaki.
Bomba atomowa - eksplozja Hiroszima

Jak podaje Wikipedia w arsenałach Rosyjskich od 1945 roku było ponad 8500 takich bomb,w Amerykańskich 7700, Francuskich – 300, Chińskich – 240, Brytyjskich – 225,Pakistańskich – 90-110, Indyjskich – 80-100, Izraelskie – 80 itd. W kontekście niepokojów na świecie,to niepokoi.Naprawdę bardzo niepokoi.

Broń która skazić potrafi całkiem spory obszar na tysiące lat.Broń ostateczna masowego rażenia, której boimy się najbardziej (bo broń chemiczna i biologiczna są mniej znane, choć równie straszne dla ludzi – a może i straszniejsze ?). Jak ona działa ? Na szczęście, szczegóły są ściśle tajne,a same eksperymenty grożą śmiercią, lub poważnym napromieniowaniem, tak jak w wypadku „atomowego skauta” Davida Hahna. Tym niemniej, podstawy są powszechnie znane,niektórzy twierdzą też,że CIA przeprowadzało test z udziałem 2 doktorów fizyki nie znających uprzednio tematu,którzy korzystając z powszechnie dostępnej literatury i udostępnionych funduszy, znaleźli sposób na wykonanie bomby która miała prawo działać (ku niezadowoleniu zleceniodawców).

Czy zatem pisanie o tym na blogu nie naraża bezpieczeństwa ? Nie sądzę,ponieważ, nie zamierzam opisywać aż tak dokładnie,i na szczęście, sporo nie wiem. Tym niemniej podstawy,dotyczące bomb atomowych i wodorowych jako ładunków niszczących, wbrew pozorom, nie stanowią tak bardzo teoretycznego, jak praktycznego wyzwania.

W praktyce fizja nuklearna czyli rozszczepienie jądra atomowego jest relatywnie prostym zjawiskiem, opisanym fizycznymi prawami oraz łatwym do przedstawienia na prostym, poniższym obrazku:

Fizja. rozpad jądra Uranu

Tak samo fuzja nuklearna ,  od strony teoretycznej jest opisana bardzo przejrzyście, i bardzo ładnie w literaturze naukowej i również na prostym obrazku:

fuzja deuteru i trytu

Ale to oczywiście w praktyce nie może wystarczyć.To przecież byłoby za proste,prawda? Owszem: prawda.

Podstawowym problemem w zainicjowaniu eksplozji nuklearnej w przypadku materiałów promieniotwórczych jest masa krytyczna,zaś w przypadku eksplozji wodorowej – temperatura.  W teorii wydaje się,że problem jest niewielki,ot potrzebne jest kilka kilogramów materiału promieniotwórczego, albo podgrzanie do odpowiedniej temperatury.I to jest błąd.Owszem.W wypadku uranu 235 mówi się o masie rzędu 11 do 20 kg,a w przypadku plutonu ok. 4-7 kg,ale nie tylko materiał rozszczepialny jest śmiertelnie niebezpieczny, jeśli chodzi o transport,lecz i produkcja takiej ilości materiału rozszczepialnego wymaga wielu ton rudy, albo wręcz pracy reaktora cywilnego w wypadku plutonu.Jak to możliwe,że są takie rozbieżności jeśli chodzi o masę krytyczną ? Odpowiedź jest prosta: to nawet nie dezinformacja,po prostu czystość izotopowa jest różna,a technologia też się zmieniała na przestrzeni lat. Niewłaściwe składowanie może spowodować wybuch.Na szczęście – głównie termiczny,nie nuklearny,ale i tak różnica dla tego,kogo on zabije w pobliżu jest niewielka.Co szczególnie przykre, z autobiografii Feynmana wynika,że  ludzie którzy pracowali przy uranie do 1 bomby atomowej nawet nie wiedzieli,że to może wybuchnąć – nie mówiąc już o chorobach…

Kolejny problem przy wybuchu nuklearnym, to kosmiczne wprost marnotrawstwo. Jak wiadomo z teorii Einsteina w uproszczeniu: E=mc2,czyli masa, równa jest ogromnej energii, którą można wyzwolić.I tu zaskoczenie.Okazuje się (nie wiem,jak to zbadano),że przemianie w energię podlega jedynie ułamek masy.Niespełna 1 gram całkowicie znika.Dlaczego tak jest ? Z bardzo prostego powodu. Reakcja trwa tylko ułamki sekundy a eksplozja rozrzuca materiał rozszczepialny po tak wielkim terenie,że reakcja łańcuchowa zostaje natychmiast zatrzymana.Już sam wybuch powoduje utratę dużej części materiału rozszczepialnego.W dodatku wybuch musi być zainicjowany przez odpowiednio szybki wybuch konwencjonalny.W praktyce osiągalny jest z reguły wybuch dający prędkość zderzenia 2 połówek uranowej kuli rzędu 104 m/s,a prędkość wynikająca z eksplozji nuklearnej to 105 m/s w bombie typu klasycznego (gun type):

Nieco bardziej zaawansowany mechanizm implozyjny, zakłada stworzenie zderzenia w 1 punkcie materiału rozszczepialnego,co oczywiście zwiększa wydajność i redukuje konieczną masę – ale jest też znacznie trudniejsze do zrealizowania,ponieważ wymaga dokładności:

Zapewnienie właściwej realizacji wybuchu nie jest takie proste, i w przypadku bomby atomowej wymaga zapewne bardzo wielkich ilości konwencjonalnego materiału wybuchowego oraz odpowiedniego ukształtowania energii wybuchu,np. przez odpowiednie soczewkowanie:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/Implosion_nuclear_weapon_design_-_explosive_lenses.svg/640px-Implosion_nuclear_weapon_design_-_explosive_lenses.svg.png

Pierwsza bomba atomowa, oparta o starszy model (gun type) ważyła ponad 60 ton.Gdyby terroryści zbudowali jej replikę, raczej mieliby znaczny problem z jej przewiezieniem. Lecz nowoczesne głowice mogą ważyć dużo mniej.Na przykład jeśli bronią jest bomba wodorowa.

Wybuch bomby wodorowej jest znacznie bardziej skomplikowany, jeśli chodzi o jego osiągnięcie,ponieważ do fuzji wodoru (a właściwie jego izotopu Deuteru) w Hel potrzebna jest temperatura rzędu 10-100 milionów (1010 min !) stopni Celcjusza. W praktyce, do uzyskania takiej temperatury, nawet bomba atomowa oparta na uranie czy plutonie nie wystarczy. Potrzebny jest kolejny pośredni zapalnik.Jest nim tryt.Jednak tryt,kolejny izotop wodoru, w praktyce okazał się zbyt niestabilny,ma bowiem okres połowicznego rozpadu 12,5 roku – zatem został zastąpiony Litem 6. Paliwem chemicznym dla współczesnych bomb wodorowych jest zatem, prawdopodobnie (o ile nie znaleziono czegoś lepszego) deuterek litu D6Li.Wg starych informacji znajduje się on prawdopodobnie w płaszczu rdzenia uranowego,jednak wikipedia podaje inny schemat,w którym jest on poniżej:

Według tego schematu właściwy ładunek który podlegać ma fuzji znajduje się w części A. Być może, wynika to z pomylenia przez niektórych badaczy starszego projektu z głowicami typu Swan,opracowanymi w 1956 roku w USA (projekt zastosowany w głowicy XW-45), i wykorzystującym jeszcze bardziej – i bezpieczniej (zapobiegając bardziej przypadkowej detonacji) – efekt soczewki detonacyjnej.Masa bomby tego typu wynosi poniżej 50 kg,a moc to 15 kiloton czyli nieco mniej jak „Little Boy” zrzucony na Hiroszimę.

Innym sposobem zainicjowania wybuchu wodorowego,bez skażenia substancjami promieniotwórczymi terenu jest teoretycznie wykorzystanie silnego lasera.Jednak w praktyce,realnie, nic przynajmniej nie wiadomo o sukcesie w tej kwestii. Nawet możliwości superlasera Amerykańskiego omawianego przed rokiem roku wydają się tutaj niewystarczające .A szkoda,gdyż mogłoby to, potencjalnie nieco przybliżyć wykorzystanie ładunków wodorowych również w ogromnych projektach geoinżynieryjnych.

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s