V.5.4. Armamentul nuclear.
V.5.4.1. Bomba atomică.
Arma nucleară (bomba nucleară) este un dispozitiv ce eliberează exploziv energia nucleară produsă de o reacție de fisiune sau de o reacție de fuziune.
Armele atomice au la bază reacția de fisiune în lanț și necontrolată a unei cantități de uraniu îmbogățit sau de plutoniu care formează o masă supracritică. Masa supracritică se realizează fie prin implantarea unei piese din material fisionabil în masa subcritică (metoda proiectilului), fie prin comprimarea (cu explozivi chimici) a unei sfere de material fisionabil până se atinge masa supracritică (metoda imploziei).
Puterea bombelor nucleare se măsoară în kilotone sau megatone de TNT (trinitrotoluen sau trotil, folosit ca exploziv chimic pentru aplicații militare și industriale).
Istoria armei nucleare începe când guvernul SUA a lansat proiectul de realizare a armei nucleare cunoscut sub numele de "Proiectul Manhattan" în anul 1939, sub președenția lui Franklin D. Roosevelt. În timpul celui de-al doilea război mondial, guvernul SUA a inițiat acest proiect de temerea că Germania nazistă ar dezvolta o armă nucleară, proiect la care au participat numeroși fizicieni celebri conduși de Robert Oppenheimer.
Prima armă nucleară a fost testată la 16 iulie 1945 în deșertul New Mexico, din SUA, în cadrul unui test numit "Trinity". Forţa exploziei rezultate în urma testului a fost de 20 de kilotone TNT (trinitrotoluen).
Cea mai puternică bombă atomică detonată vreodată, Tsar Bomba (Bomba țarului), a avut o forţă explozivă de 50 de megatone de TNT (trinitrotoluen) și a fost detonată de URSS în cadrul unui test desfășurat pe 30 octombrie 1961 într-un arhipelag din Oceanul Arctic, în nordul Rusiei.
Cea mai puternică bombă atomică testată de SUA a fost detonată pe data de 1 martie 1954, în Arhipelagul Marshall din Oceanul Pacific. Ea a avut o putere prevăzută de 5 megatone TNT, dar a fost de trei ori mai puternică.
Little Boy și Fat Man, singurele două bombe atomice care au fost folosite în timpul războiului, s-au bazat pe uraniu-235 și plutoniu-239 pentru reacțiile lor.
Prima bombă atomică a fost lansată în data de 6 august 1945, când Statele Unite ale Americii au aruncat un dispozitiv tip pistol, cu uraniu, cu codul "Little Boy" (Băiețelul), asupra orașului japonez Hiroshima. Aceasta a ucis în jur de 140000 de oameni.
Pentru realizarea bombei s-a folosit o tehnologie simplă care a constat în ciocnirea a două blocuri de uraniu-235 în urma căreia se atingea masa critică pentru a declanșa fisiunea. În momentul detonării, cele două bucăți au fost unite, declanșând o explozie de proporții.
Cu o lungime de 3 metri și un diametru de 71 cm, bomba cântărea 4000 kg, din care 64 kg reprezenta uraniul-235. Puterea exploziei a fost estimată la aproximativ 12 kilotone de TNT.
Explozia bombei a generat o sferă de foc (o ciupercă) și radiații X care au fost dispersate în toate direcțiile. Pe o rază de 1,8 km, forța exploziei a distrus complet toate clădirile, iar pagube importante au fost provocate pe o zonă cu diametrul de 3,5 km. În jurul punctului critic, pe o rază de 500 de metri totul, fie s-a vaporizat, fie s-a carbonizat. Incendiul s-a întins pe o zonă de 3 km datorită exploziilor de la conductele de alimentare cu gaz metan. În zona de impact, cenușa și praful au fost puternic radioactive, ceea ce a afectat pe rând măduva osoasă, sistemul imunologic, provocând moartea victimelor.
A doua bombă atomică a fost lansată în data de 9 august 1945, conținând plutoniu, cu codul "Fat Man" (Grasul) asupra orașului japonez Nagasaki. În bomba Fat Man, plutoniul-239 a fost înconjurat de o sferă de explozibili chimici care au detonat încărcătura radioactivă. Implozia puternică a comprimat plutoniul, crescându-i densitatea și atingând masa critică.
Fat Man cântărea 4600 kg, avea o lungime de 3,2 metri și un diametru de 1,5 metri, precum și o putere de explozie de 21 de kilotone TNT.
Bomba a distrus mai mult de jumătate din oraș, 39000 de oameni au fost omorâți pe loc, iar peste 25000 au fost răniți. Câteva mii de persoane au murit mai târziu din cauza iradierii.
Aceste 2 bombe au dus la capitularea necondiționată a Japoniei, aliatul Germaniei naziste în cel de-al Doilea Război Mondial, la 15 august 1945.
🔥 Explozia nucleară are atât efecte imediate, cât și de lungă durată.
Efectele imediate (în următoarele secunde sau minute) ale detonării unei bombe nucleare sunt:
Unda de șoc produce modificarea bruscă a presiunii aerului și vânturi puternice, care provoacă pagube ale infrastructurii orașelor și pierderi de vieți omenești. Construcțiile mari sunt distruse de creșterea presiunii aerului, în timp ce vânturile puternice distrug vegetația și omoară oamenii. Dacă explozia are loc la suprafața sau în apropierea solului se produce un crater din care praful radioactiv se ridică în aer, ca apoi să revină pe sol.
• Circa 35% din energia exploziei este sub forma de radiație luminoasă și termică (căldură). Privită direct lumina ciupercii exploziei, produce orbirea prin deteriorarea retinei. Căldura exploziei produce arsuri ființelor vii și incendierea pădurilor și caselor.
• Iradierea directă cu radiații nucleare conduce la sindromul de iradiere acută sau cronică și la deces în cazul dozelor mai mari. Se formează un nor radioactiv care poate fi purtat de vânt și în regiunile mai îndepărtate de locul exploziei, producând iradierea acestora.
• Radiațiile electromagnetice produse de explozie pot produce avarii majore la rețelele electrice și cele de comunicații.
Efectele pe termen lung (de ordinul zilelor sau anilor) se referă la contaminarea radioactivă și degradarea ecologică, mutații genetice transmise generațiilor viitoare, care pot provoca diferite boli, cancere, leucemie.
Singurele țări care au recunoscut că au testat bombe nucleare sunt Statele Unite ale Americii, Uniunea Sovietică, Marea Britanie, Franța, China, India și Pakistan. Aceste țări sunt declarate puteri nucleare. Aceste teste au adus d aune mediului și expunere la radiații, chiar dacă nu au dus la pierderea de vieți omenești pe scară largă, cum s-a întâmplat în bombardamentele de la Hiroshima și Nagasaki.
Tratatul de eliminare a testelor nucleare din 1966 a interzis toate exploziile nucleare, indiferent de scopul lor.
Tratatul numit "Tratatul de neproliferare nucleară" are ca obiectiv dezarmarea nucleară și promovarea cooperării în domeniul utilizării pașnice a energiei nucleare. Deschis pentru semnare în 1968, tratatul a intrat vigoare în 1970 și în prezent este semnat de 190 de state, inclusiv cele 5 state deținătoare în mod oficial de arme nucleare.
În septembrie 2021, s-a estimat că există aproximativ 13.080 de arme nucleare în lume, deținute de nouă țări diferite. Majoritatea acestor arme sunt deținute de Rusia (6255 de arme nucleare) și Statele Unite ale Americii (5550 de arme nucleare). Celelalte șapte țări cu arme nucleare sunt China, Franța, India, Pakistan, Regatul Unit, Israel și posibil Coreea de Nord.
Alte țări pot deține arme nucleare, dar nu au recunoscut acest lucru în public. Riscul proliferării armelor nucleare nu este complet eliminat deoarece unele țări precum India (80-110 focoase active), Pakistan (90-110 focoase active), Coreea de Nord (10 focoase active) și Israel (75-200 focoase active) nu au semnat tratatul și au dezvoltat în secret arsenale nucleare.
Există organizații internaționale (de exemplu, Agenția Internațională pentru energia atomică) care monitorizează folosirea energiei nucleare și prevenirea proliferării armelor nucleare.
Invazia Rusiei în Ucraina a sporit riscul unui conflict nuclear în lume.
Trebuie să nu uităm că un război nuclear la scară largă (de exemplu, explozia a 100 de bombe atomice de mărimea celei din Hiroshima) ar putea conduce la extincție pentru omenire datorită efectelor asupra climei. Se consideră că praful radioactiv ce ar rezulta în urma detonării mai multor arme nucleare s-ar ridica în atmosferă și ar ecrana radiația solară. Astfel, ar urma o răcire globală, așa-numita iarnă nucleară, analoagă cu cea din Mica Epocă Glaciară care a avut loc între anii 1250-1850, timp în care a avut loc o scădere bruscă a temperaturii terestre în emisfera nordică și care a avut drept cauze scăderea activității solare și creșterea activității vulcanice.
V.5.4.2. Bomba cu hidrogen (bomba termonucleară).
Explozia termonucleară a bombei cu hidrogen folosește ca amorsă bomba atomică (adică, energia rezultată din reacția de fisiune) pentru a asigura atingerea temperaturii uriașe de ordinul sutelor de milioane de grade celsius și a unor presiuni uriașe, necesare declanșării reacției de fuziune a deuteriului cu tritiu, cu formarea de heliu, neutroni, radiații și energie.
Bombele termonucleare încep cu fisiunea plutoniului declanșată de explozibili convenționali. Detonarea explozivilor comprimă plutoniul, provocând fisiunea acestuia, care comprimă și mai mult miezul bombei termonucleare în care este așezat combustibilul cu hidrogen (izotopi de tritiu și de deuteriu). Odată ce se obține suficientă căldură și presiune în miez, izotopii de hidrogen încep să fuzioneze în heliu, la fel ca în miezul Soarelui, eliberând neutroni, raze gamma și raze X.
Puterea explozivă a unei bombe termonucleare poate fi de sute sau de mii de ori mai puternică decât bombele atomice. În timp ce forța bombelor aruncate asupra Hiroshima și Nagasaki a fost măsurată în kilotone de TNT, forța bombelor termonucleare este măsurată în megatone (un milion de tone).
🔥 Bomba cu neutroni
Bomba cu neutroni (arma cu contaminare radioactivă) are la bază tot o reacția de fuziune, ca și bomba cu hidrogen. Arma cu neutroni este o armă termonucleară construită special pentru a produce un flux mare de neutroni ce produce multe decese, dar nu afectează construcțiile prin reducerea exploziei fizice care însoțește detonarea. Această bombă provoca un val puternic de radiații letale pe o rază de 1-2 km, distribuind doze letale de radiație tuturor celor din raza de acțiune, deoarece neutronii pot să străbată mașini, blindate sau ziduri fără să piardă prea mult din energie. Cei afectați încep prin a avea tremurături, greață, vomă, deoarece radiația cu neutroni provoacă leziuni la nivel celular și poate duce la boli acute sau cronice. În plus, radiațiile neutronice pot provoca mutații genetice și pot avea efecte de lungă durată asupra mediului înconjurător. Din acest motiv, utilizarea unei bombe cu neutroni ar trebui să fie evitată cu orice preț.
Chiar dacă țările lumii nu au confirmat public că dețin bombe cu neutroni, mai mult ca sigur că există țări care au în arsenalul lor astfel de arme.