10 sramotnih pitanja o nuklearnom oružju: odgovara fizičar Dmitry Pobedinsky

U novom serija članaka stručnjaci odgovaraju na pitanja koja je obično neugodno postaviti: čini se da svi već znaju za to, a ispitivač će izgledati glupo.

Prije premijere Oppenheimera razgovarali smo s fizičarom Dmitrijem Pobedinskim o atomskim bombama. Nadamo se da će film sada biti jasniji.

1. Po čemu se atomska bomba razlikuje od konvencionalne?

Bomba je, u principu, projektil punjen eksplozivom koji može vrlo brzo stupiti u kemijsku reakciju. Kada se to dogodi, dolazi do eksplozije – odnosno oslobađa se velika količina energije u kratkom vremenu.

Prije aktivacije bombe, ova energija je pohranjena u "stanju spavanja", takoreći. U običnim bombama pohranjen je u obliku veza između atoma molekula. U nuklearnoj bombi - u obliku veza između čestica jezgre, protona i neutrona. Veze između potonjih mnogo su jače, pa će energija koja će se osloboditi prilikom aktiviranja bombe biti veća - ceteris paribus - oko milijun puta.

2. Koja je razlika između atomske, nuklearne i termonuklearne bombe?

Pojmovi atomska i nuklearna bomba najčešće su međusobno zamjenjivi i u našem kontekstu znače isto: za njihovu eksploziju koristi se reakcija nuklearne fisije teški elementikao što su uran ili plutonij.

Termonuklearne bombe koriste drugačiji princip - termonuklearnu fuziju, u kojoj takva pluća elementi poput vodika ili litija spajaju se u teže, zbog čega se energija potrebna za Eksplozija.

Što se tiče oslobađanja energije, termonuklearne bombe, za razliku od nuklearnih, mogu biti vrlo velike. Prilično je teško višestruko povećati snagu nuklearnog naboja, ali je relativno lako povećati snagu termonuklearne bombe.

Čak ni termonuklearne bombe nemaju takav štetni faktor kao što je zračenje. Ali kada nuklearna bomba eksplodira, stvaraju se mnogi nestabilni elementi i dolazi do radijacijske kontaminacije područja.

Međutim, često termonuklearna bomba sadrži nuklearnu bombu, što dovodi do radijacijskog onečišćenja, iako manjeg.

Sažeti:

• atomska bomba i nuklearna bomba su isto
• atomske bombe koriste reakcije teških elemenata, termonuklearne bombe koriste lake,
• lakše je povećati snagu termonuklearne bombe nego atomske bombe,
• uz nuklearnu i termonuklearnu eksploziju iste snage, manje će zagađenje zračenjem biti u drugom slučaju.

3. Kako se nuklearno oružje aktivira i vodi prema cilju?

U radioaktivnoj tvari sadržanoj u atomskoj bombi, reakcija fisije odvija se stalno u tinjajućem načinu rada. Međutim, oslobođena energija u ovom slučaju nije dovoljna da bi došlo do velike eksplozije.

Moguće je učiniti proces aktivnijim. Za to reakcija fisije mora biti lančana i samoodrživa - to jest, tako da kidanje jedne veze između čestica jezgre izaziva kidanje druge, i tako redom rastućim. Tada će ovaj udar poput lavine u mikro djelićima sekunde dovesti do oslobađanja velike količine energije i, sukladno tome, eksplozije.

Postoji nešto poput kritične mase - minimalne mase tvari potrebne za pokretanje lančane reakcije fisije. Odnosno, da bi bomba eksplodirala, potrebno je prijeći kritičnu masu. To se radi na dva načina:

1. Spojite zajedno dvije identične šipke s istom tvari iznutra i stisnite ih na neko vrijeme. Odnosno, ako je kritična masa 10 kg, a svaka šipka je teška 6 kg, tada njihovim spajanjem dobijemo šipku od 12 kg, koja će premašiti kritičnu masu i započet će nuklearna lančana reakcija. Tako su, na primjer, učinili tvorci prve bombe "Beba", koja je bačena na Hirošimu.
2. Lopta koja ima masu manju od kritične okružena je eksplozivom i stvara usmjerenu eksploziju. Udarni val komprimira ovu loptu, povećava se njezina gustoća. Masa za tu novu gustoću postaje veća od kritične i reakcija počinje. Ova metoda se zove implozija, korištena je za aktiviranje Fat Mana bačenog na Nagasaki, kao i za Gadget, prvu bombu detoniranu u pustinji SAD-a. Film Oppenheimer prikazuje ovaj trenutak.

Kako se bomba usmjerava na cilj stvar je aerodinamike i svemirske balistike. Sada postoje balistički projektili s nuklearnim ili termonuklearnim bojevim glavama koji se lansiraju u zrak poput svemirskih raketa, ali ne idu u orbitu. Umjesto toga, počinju padati prema cilju duž određene, unaprijed izračunate putanje.

4. Što se događa nakon eksplozije?

Nakon što bomba eksplodira, prvo se oslobađa puno svjetlosnog zračenja koje spaljuje sve u određenom radijusu. Ovaj bljesak je toliko snažan da se može usporediti sa zračenjem zvijezde u svemiru. Stoga sve što je u epicentru trenutno izgori.

Zatim dolazi udarni val. Kreće se brzinom većom od brzine zvuka, ali manjom od brzine svjetlosti, čisteći sve na svom putu: uništavajući zgrade, čupajući drveće, prevrćući automobile.

Paralelno s tim, područje je zagađeno radijacijom. Ljudi obolijevaju od radijacijske bolesti, oni i njihovi potomci povećavaju rast onkoloških bolesti. Biljke i životinje mutiraju. Poljoprivredna polja postaju neupotrebljiva.

5. Imaju li nuklearni predsjednici stvarno crveni gumb?

Ne znam to. Mislim da je to figurativan naslov. U zrakoplovu, primjerice, postoje uređaji na kojima se snimaju parametri leta i razgovori pilota. Nazivaju ih crnim kutijama, iako su zapravo obojene u narančasto. Isto vrijedi i ovdje - malo je vjerojatno da "crveni gumb" opisuje fizičko utjelovljenje.

Ali činjenica da postoji strateško nuklearno oružje koje je u pripravnosti i, relativno govoreći, spremno za upotrebu u svakom trenutku, to je istina. Može se koristiti kada postoji izravna prijetnja državi - od nuklearnog udara do napada vanzemaljaca, na primjer. U ovom slučaju prva osoba države, predsjednik, daje osobni nalog za njegovo pokretanje.

Osim toga, postoji i taktičko nuklearno oružje koje nije pripremljeno za izravnu uporabu. Čuva se u "naftalinu" u vojnim jedinicama.

6. Ima li nuklearno oružje rok trajanja?

Nuklearne bombe koriste nestabilnu radioaktivnu tvar koja je podvrgnuta prirodnom procesu raspadanja. Zbog toga aktivna svojstva nuklearnih bombi s vremenom postaju sve manja. Ali račun ne ide godinama, nego desecima tisuća godina.

Na primjer, vrijeme poluraspada plutonija-239 je 24.000 godina, a urana-235 700.000.000 godina. Što to znači? To znači da će tek nakon tog vremena aktivne tvari u bombi biti upola manje. To jest, na horizontu stotinama godina, nuklearna bomba ostaje opasna.

Međutim, osim toga, u bombi postoje dodatni elementi, od kojih svaki ima svoj rok trajanja. Ovi elementi također zastarijevaju. Na primjer, najčešći eksplozivi mogu postati vlažni, elektronika može postati neupotrebljiva. Dakle, rok trajanja svake pojedine bombe ovisi o njenom dizajnu.

7. Može li atomska bomba eksplodirati sama od sebe?

Vrlo malo vjerojatno. Eksplozija nuklearne ili termonuklearne bombe je proces u kojem nešto lako može poći po zlu. Ako, na primjer, bomba slučajno ispadne iz aviona na kolnik, onda se nešto u njoj može pomaknuti, kliknuti, započet će proces pokretanja eksplozije, ali najvjerojatnije neće biti u potpunosti dovršen i neće dovesti do diva oslobađanje energije. Bit će samo mali "cik".

Na primjer, 1966. godine, tijekom Hladnog rata, američke zračne snage provele su operaciju Chrome Dome. Nekoliko bombardera s atomskim bombama na brodu stalno je bilo u zraku i bilo je spremno u svakom trenutku napasti SSSR.

Tijekom ove operacije dogodilo se nekoliko nesreća. Jednom im je iz grotla ispala atomska bomba, čiji su krhotine pale na španjolsko selo Palomares. Došlo je do požara, ali, srećom, nije došlo do eksplozije, a nitko od stanara nije ozlijeđen. Također, bomba je pala u more, a izvučena je uz angažman ronilaca. Svaki od ovih slučajeva, unatoč ostalim negativnim posljedicama, nije doveo do aktiviranja nuklearne bombe.

8. Može li se kupiti nuklearno oružje?

Gotovo je nemoguće nabaviti ili proizvesti nuklearno oružje – to je teško, skupo i protuzakonito.

Godine 1968. većina država koje su tada postojale potpisale su Ugovor o neširenju nuklearnog oružja. Ograničava proizvodnju i prodaju takvog oružja. Međutim, sada se sumnja da ga krše neke zemlje. Na primjer, bilo je izvješća da se Iran želi pridružiti klubu nuklearnih sila. Navodno je na njenom teritoriju u tijeku razvoj atomske bombe.

Ono što se sa sigurnošću može reći jest da privatna poduzeća teško mogu razviti nuklearno oružje. Najčešće su to nacionalni projekti dostupni samo zemljama s velikim gospodarstvima. Doista, da biste stvorili atomsku bombu od nule, prvo morate obogatiti rudu tako da se željeni izotop dobije iz običnog urana. Osim toga, potrebni su vrlo precizni instrumenti za mjerenje prisutnosti eksploziva u oružju.

Osim toga, posebna "radioaktivna policija" prati kruženje radioaktivnih elemenata. Uostalom, zračenje uvijek ostavlja tragove. Stoga je teško moguće osigurati da se velika količina radioaktivnog materijala negdje neprimjetno transportira.

9. Po čemu se eksplozija u nuklearnoj elektrani razlikuje od eksplozije atomske bombe?

Kada nuklearna bomba eksplodira, dolazi do lančane reakcije i oslobađa se energija pohranjena u jezgri atoma. A u slučaju nesreće u nuklearnoj elektrani, unutar nuklearnog reaktora s radioaktivnom tvari nastaje veliki tlak, što dovodi do puknuća. Zamislite da kuhate kondenzirano mlijeko: ako prokuhate staklenku, eksplodirat će.

Da, u oba slučaja dolazi do radioaktivne kontaminacije područja, ali može se razlikovati u razmjerima. Na primjer, Hirošima i Nagasaki su ponovno naseljeni samo nekoliko godina nakon bombardiranja. Ali oko černobilske nuklearne elektrane još uvijek je očuvana zona isključenja, iako se nesreća dogodila davno - 1986. Zašto?

Prvo, činjenica je da je atomska bomba u Japanu detonirana na visini od nekoliko stotina metara iznad tla, pa je radijacija brže “istrošila”. Reaktor u Černobilu eksplodirao je na razini tla, čineći tlo radioaktivnim mnogo godina. Tek nedavno su počeli susresti divlje životinje i biljke bez znakova mutacija.

Drugo, bomba “Kid” sadržavala je samo oko 65 kg urana, dok je bomba “Fat Man” sadržavala oko 6 kg plutonija. Reaktor u Černobilu ispustio je 180 tona nuklearnog goriva. Odnosno, tijekom nesreće u atmosferu je ispušteno red veličine više štetnih tvari.

10. Koliko je atomskih bombi potrebno da se uništi zemlja? Što ako izbije nuklearni rat?

Svjetski nuklearni arsenal sada ima oko 13 000 nuklearnih bojevih glava. Ta rezerva nije dovoljna da, primjerice, pomakne Zemlju iz njezine orbite i time eventualno uništi život na njoj.

Međutim, ako izbije nuklearni rat, većina svjetskog stanovništva će patiti. Ako uzmemo u obzir da svaka peta osoba živi u milijunskom gradu, tada će napadi na njih dovesti do značajnog smanjenja ljudske populacije.

Tada će izbiti požari diljem Zemlje, što će utjecati na klimu. Tako će se preživjeli suočiti s velikom sušom, kiselim kišama i glađu.