10 szégyenletes kérdés az atomfegyverekkel kapcsolatban: Dmitrij Pobedinszkij fizikus válaszol

Az újban cikksorozat a szakértők olyan kérdésekre válaszolnak, amelyeket általában kínos feltenni: úgy tűnik, már mindenki tud róla, és a kérdező hülyének fog nézni.

Az Oppenheimer premierje előtt Dmitrij Pobedinszkij fizikussal az atombombákról beszélgettünk. Reméljük, most már világosabb lesz a film.

1. Miben különbözik egy atombomba a hagyományostól?

A bomba elvileg egy robbanóanyaggal megtöltött lövedék, amely nagyon gyorsan kémiai reakcióba léphet. Amikor ez megtörténik, robbanás következik be – vagyis rövid időn belül nagy mennyiségű energia szabadul fel.

A bomba aktiválása előtt ez az energia mintegy „alvó állapotban” tárolódik. A közönséges bombákban a molekulák atomjai közötti kötések formájában tárolják. Nukleáris bombában - az atommag, a protonok és a neutronok részecskéi közötti kapcsolatok formájában. Ez utóbbiak közötti kapcsolatok sokkal erősebbek, így a bomba aktiválásakor felszabaduló energia több - ceteris paribus - körülbelül milliószoros lesz.

2. Mi a különbség az atom-, nukleáris és termonukleáris bombák között?

Az atombomba és az atombomba fogalma legtöbbször felcserélhető, és a mi kontextusunkban ugyanazt jelenti: robbanásukhoz az atommaghasadási reakciót használják. nehéz elemekmint az urán vagy a plutónium.

A termonukleáris bombák más elvet használnak - termonukleáris fúziót, amelyben az ilyen tüdők Az olyan elemek, mint a hidrogén vagy a lítium nehezebbekké egyesülnek, aminek köszönhetően a szükséges energia robbanás.

Az energiafelszabadulás szempontjából a termonukleáris bombák az atombombákkal ellentétben nagyon nagy méretűvé tehetők. A nukleáris töltés erejét elég nehéz megsokszorozni, a termonukleáris bomba erejét viszont viszonylag könnyű megnövelni.

Még a termonukleáris bombák sem rendelkeznek olyan károsító tényezővel, mint a sugárzás. De amikor egy atombomba felrobban, sok instabil elem képződik, és a terület sugárszennyeződése következik be.

A termonukleáris bombák azonban gyakran tartalmaznak nukleáris bombát, ami sugárszennyezéshez vezet, bár kisebb mértékben.

Összefoglalni:

• az atombomba és az atombomba ugyanaz
• az atombombák nehéz elemek reakcióit alkalmazzák, a termonukleáris bombák könnyűeket,
• a termonukleáris bombák erejét könnyebb növelni, mint az atombombákét,
• azonos teljesítményű nukleáris és termonukleáris robbanással a második esetben kisebb lesz a sugárszennyezés.

3. Hogyan aktiválják és irányítják a nukleáris fegyvereket a célpont felé?

Az atombomba belsejében lévő radioaktív anyagban a hasadási reakció folyamatosan parázsló üzemmódban megy végbe. A felszabaduló energia azonban ebben az esetben nem elegendő egy nagy robbanáshoz.

Lehetőség van a folyamat aktívabbá tételére. Ehhez a hasadási reakciónak láncosnak és önfenntartónak kell lennie - vagyis hogy az egyik kötés felszakadása az atommag részecskéi között egy másik megszakadását idézze elő, és így tovább növekvő sorrendben. Akkor ez a lavinaszerű becsapódás a másodperc mikrotöredékében nagy mennyiségű energia felszabadulásához és ennek megfelelően robbanáshoz vezet.

Létezik olyan, hogy kritikus tömeg – az anyag minimális tömege, amely a hasadási láncreakció elindításához szükséges. Vagyis ahhoz, hogy a bomba felrobbanjon, át kell lépni a kritikus tömeget. Ez kétféleképpen történik:

1. Csatlakoztasson két egyforma rudat, amelyek belsejében ugyanaz az anyag, és nyomja össze őket egy ideig. Vagyis ha a kritikus tömeg 10 kg, és minden rúd súlya 6 kg, akkor ezeket összekapcsolva egy 12 kg súlyú rudat kapunk, amely meghaladja a kritikus tömeget, és megindul a nukleáris láncreakció. Így tették például az első bomba "Baby" alkotói, amelyet Hirosimára dobtak.
2. A kritikusnál kisebb tömegű labdát robbanóanyag veszi körül, és irányított robbanást kelt. A lökéshullám összenyomja ezt a labdát, sűrűsége megnő. Ennek az új sűrűségnek a tömege nagyobb lesz, mint a kritikus, és a reakció megindul. Ezt a módszert implóziónak hívják, ezzel aktiválták a Nagaszakira ejtett Kövér embert, valamint a Gadget-et, a legelső bombát, amelyet az Egyesült Államok sivatagában robbantottak fel. Az Oppenheimer című film ezt a pillanatot mutatja be.

Az aerodinamika és az űrballisztika kérdése, hogy a bombát hogyan irányítják a célpontra. Ma már léteznek olyan nukleáris vagy termonukleáris robbanófejjel ellátott ballisztikus rakéták, amelyeket űrrakétaszerűen a levegőbe bocsátanak, de nem állnak pályára. Ehelyett egy bizonyos, előre kiszámított pálya mentén elkezdenek zuhanni a cél felé.

4. Mi történik a robbanás után?

A bomba felrobbanása után először sok fénysugárzás szabadul fel, ami egy bizonyos sugárban mindent eléget. Ez a villanás olyan erős, hogy egy csillag sugárzásához hasonlítható az űrben. Ezért minden, ami az epicentrumban van, azonnal kiég.

Aztán jön a lökéshullám. A hangsebesség feletti, de a fénysebesség alatti sebességgel halad, mindent elsöpör, ami az útjába kerül: épületeket rombol, fákat csavar ki, autókat borít fel.

Ezzel párhuzamosan a terület sugárzással szennyezett. Az emberek megbetegednek sugárbetegségben, ők és leszármazottaik fokozzák az onkológiai betegségek növekedését. A növények és állatok mutálódnak. A mezőgazdasági területek használhatatlanná válnak.

5. Az atomelnököknek tényleg van piros gombja?

Azt nem tudom. Szerintem figuratív cím. Egy repülőgépen például vannak olyan eszközök, amelyeken rögzítik a repülési paramétereket és a pilóták beszélgetéseit. Fekete dobozoknak hívják őket, bár valójában narancssárgára festették őket. Ugyanez igaz itt is – nem valószínű, hogy a „piros gomb” a fizikai megvalósítást írja le.

De az a tény, hogy vannak stratégiai nukleáris fegyverek, amelyek készenlétben vannak, és viszonylagosan szólva bármikor használatra készek, igaz. Akkor használható, ha közvetlen veszély fenyegeti az államot – például atomcsapástól idegen támadásig. Ebben az esetben az állam első embere, az elnök személyes parancsot ad annak elindítására.

Ezen kívül vannak olyan taktikai nukleáris fegyverek, amelyeket nem készítenek fel közvetlen felhasználásra. Katonai egységekben „molylepke” állapotban tárolják.

6. Az atomfegyvereknek van lejárati ideje?

Az atombombák instabil radioaktív anyagot használnak, amely természetes bomlási folyamaton megy keresztül. Emiatt az atombombák aktív tulajdonságai idővel egyre kisebbek lesznek. De a számla nem évekre, hanem több tízezer évre szól.

Például a plutónium-239 felezési ideje 24 000 év, az urán-235-é pedig 700 000 000 év. Mit jelent? Ez azt jelenti, hogy csak ennyi idő után lesz fele annyi hatóanyag a bombában. Vagyis több száz év távlatában egy atombomba veszélyes marad.

Azonban ezen kívül további elemek is vannak a bombában, amelyek mindegyikének saját lejárati ideje van. Ezek az elemek is elavulnak. Például a leggyakoribb robbanóanyagok nedvessé válhatnak, az elektronika használhatatlanná válhat. Ezért az egyes bombák eltarthatósága a kialakításától függ.

7. Felrobbanhat magától egy atombomba?

Rendkívül valószínűtlen. Egy nukleáris vagy termonukleáris bomba felrobbanása olyan folyamat, amelyben valami könnyen elromolhat. Ha például egy bomba véletlenül kiesik a repülőgépből a járdára, akkor benne valami elmozdulhat, kattanhat, megkezdődik a robbanás elindításának folyamata, de valószínűleg nem fejeződik be teljesen, és nem vezet óriáshoz energiafelszabadítás. Csak egy kis "zilch" lesz.

Például 1966-ban, a hidegháború idején az amerikai légierő végrehajtotta a Chrome Dome hadműveletet. Számos bombázó atombombával a fedélzetén folyamatosan a levegőben volt, és bármikor készen álltak a Szovjetunió elleni csapásra.

A művelet során több baleset is történt. Egyszer egy atombomba esett ki a nyílásukból, és töredékei a spanyol Palomares falura estek. Tűz volt, de szerencsére nem robbant, és a lakók közül senki sem sérült meg. Ezenkívül a bomba a tengerbe esett, és búvárok bevonásával húzták ki. Ezen esetek mindegyike más negatív következmények ellenére sem vezetett atombomba aktiválásához.

8. Lehet-e venni atomfegyvert?

Szinte lehetetlen nukleáris fegyvereket szerezni vagy előállítani – nehéz, drága és illegális.

1968-ban az akkor létező országok többsége aláírta a nukleáris fegyverek elterjedésének megakadályozásáról szóló szerződést. Korlátozza az ilyen fegyverek gyártását és értékesítését. Néhány országot azonban most azzal gyanúsítanak, hogy megszegték. Például arról érkeztek hírek, hogy Irán csatlakozni akar az atomhatalmak klubjához. Állítólag egy atombomba fejlesztése folyik a területén.

Biztosan elmondható, hogy a magánvállalkozások aligha tudnak atomfegyvert fejleszteni. Leggyakrabban ezek nemzeti projektek, amelyek csak a nagy gazdaságú országok számára érhetők el. Valójában egy atombomba létrehozásához a semmiből először dúsítania kell az ércet, hogy a kívánt izotópot a közönséges uránból nyerjék. Emellett nagyon precíz műszerekre van szükség a fegyverekben lévő robbanóanyagok jelenlétének mérésére.

Ezenkívül egy speciális „radioaktív rendőrség” figyeli a radioaktív elemek áramlását. Hiszen a sugárzás mindig nyomokat hagy maga után. Ezért aligha lehet megbizonyosodni arról, hogy nagy mennyiségű radioaktív anyag kerül valahova észrevétlenül.

9. Miben különbözik egy atomerőműben történt robbanás az atombomba robbanásától?

Amikor egy atombomba felrobban, láncreakció lép fel, és az atommagban tárolt energia felszabadul. Egy atomerőmű balesete esetén pedig nagy nyomás keletkezik az atomreaktor belsejében egy radioaktív anyaggal, ami szakadáshoz vezet. Képzeld el, hogy sűrített tejet forralsz: ha felforralsz egy üveget, az felrobban.

Igen, mindkét esetben előfordul a terület radioaktív szennyeződése, de ennek mértéke eltérő lehet. Például Hirosima és Nagaszaki csak néhány évvel a bombázás után népesült be újra. De a csernobili atomerőmű körül a tilalmi zóna továbbra is megmaradt, bár a baleset régen - 1986-ban - történt. Miért?

Először is az a tény, hogy Japánban az atombombát több száz méteres magasságban robbantották fel a föld felett, így a sugárzás gyorsabban „mállott”. A csernobili reaktor a talaj szintjén robbant fel, így a talaj hosszú évekig radioaktívvá vált. Csak a közelmúltban kezdtek találkozni vadon élő állatokkal és növényekkel, mutációkra utaló jelek nélkül.

Másodszor, a „Kid” bomba csak körülbelül 65 kg uránt tartalmazott, míg a „Fat Man” körülbelül 6 kg plutóniumot. A csernobili reaktor 180 tonna nukleáris üzemanyagot bocsátott ki. Vagyis a baleset során nagyságrenddel több káros anyag került a légkörbe.

10. Hány atombomba kell a Föld elpusztításához? Mi történik, ha kitör egy atomháború?

A világ nukleáris arzenáljában jelenleg körülbelül 13 000 nukleáris robbanófej található. Ez a tartalék például nem elegendő ahhoz, hogy a Földet kimozdítsa pályájáról, és ezáltal esetleg elpusztítsa rajta az életet.

Ha azonban kitör egy atomháború, a világ lakosságának nagy része szenvedni fog. Ha figyelembe vesszük, hogy minden ötödik ember több milliós városban él, akkor az ellenük irányuló sztrájkok az emberiség számának jelentős csökkenéséhez vezetnek.

Ezután tüzek keletkeznek az egész Földön, ami hatással lesz az éghajlatra. Így a túlélők hatalmas szárazsággal, savas esővel és éhínséggel néznek szembe.