10 срамних питања о нуклеарном оружју: одговара физичар Дмитриј Победински

У новом серија чланака стручњаци одговарају на питања која је обично непријатно поставити: изгледа да сви већ знају за то, а питалац ће изгледати глупо.

Пре премијере Опенхајмера, разговарали смо са физичарем Дмитријем Побединским о атомским бомбама. Надамо се да ће филм сада бити јаснији.

1. По чему се атомска бомба разликује од конвенционалне?

Бомба је, у принципу, пројектил пуњен експлозивом који може врло брзо да уђе у хемијску реакцију. Када се то догоди, долази до експлозије - то јест, велика количина енергије се ослобађа за кратко време.

Пре активирања бомбе, ова енергија се складишти у „стању спавања“, такорећи. У обичним бомбама се складишти у облику веза између атома молекула. У нуклеарној бомби - у облику веза између честица језгра, протона и неутрона. Везе између ових последњих су много јаче, па ће енергија која ће се ослободити при активирању бомбе бити већа – цетерис парибус – око милион пута.

2. Која је разлика између атомске, нуклеарне и термонуклеарне бомбе?

Концепти атомске и нуклеарне бомбе најчешће су заменљиви и у нашем контексту значе исто: за њихову експлозију користи се реакција нуклеарне фисије. тешки елементикао што су уранијум или плутонијум.

Термонуклеарне бомбе користе другачији принцип - термонуклеарну фузију, у којој таква плућа елементи попут водоника или литијума спајају се у теже, због чега енергија неопходна за експлозија.

У смислу ослобађања енергије, термонуклеарне бомбе, за разлику од нуклеарних бомби, могу бити веома велике. Прилично је тешко помножити снагу нуклеарног пуњења, али је релативно лако повећати снагу термонуклеарне бомбе.

Чак ни термонуклеарне бомбе немају такав штетни фактор као што је радијација. Али када нуклеарна бомба експлодира, формирају се многи нестабилни елементи и долази до контаминације подручја радијацијом.

Међутим, често термонуклеарна бомба садржи нуклеарну бомбу, што доводи до загађења зрачењем, иако мање.

Да резимирамо:

• атомска бомба и нуклеарна бомба су исто
• атомске бомбе користе реакције тешких елемената, термонуклеарне бомбе користе лаке,
• лакше је повећати снагу термонуклеарних бомби него атомских бомби,
• са нуклеарном и термонуклеарном експлозијом исте снаге мање ће загађења зрачењем бити у другом случају.

3. Како се нуклеарно оружје активира и води ка мети?

У радиоактивној супстанци која се налази унутар атомске бомбе, реакција фисије се непрекидно одвија у тињајућем режиму. Међутим, енергија ослобођена у овом случају није довољна да дође до велике експлозије.

Могуће је учинити да процес иде активније. За ово, реакција фисије мора бити ланчана и самоодржива – то јест, тако да прекид једне везе између честица језгра изазове прекид друге, и тако редом све више. Тада ће овај лавински удар у микро фракцијама секунде довести до ослобађања велике количине енергије и, сходно томе, експлозије.

Постоји таква ствар као што је критична маса - минимална маса супстанце неопходна за покретање ланчане реакције фисије. Односно, да би бомба експлодирала, потребно је премашити критичну масу. Ово се ради на два начина:

1. Повежите заједно две идентичне шипке са истом супстанцом унутра и стисните их неко време. То јест, ако је критична маса 10 кг, а свака шипка тежи 6 кг, онда њиховим повезивањем добијамо шипку тежине 12 кг, која ће премашити критичну масу, и почеће нуклеарна ланчана реакција. Тако су, на пример, урадили творци прве бомбе „Беба“, која је бачена на Хирошиму.
2. Лопта која има масу мању од критичне је окружена експлозивом и ствара усмерену експлозију. Ударни талас сабија ову лопту, повећава се њена густина. Маса за ову нову густину постаје већа од критичне и реакција почиње. Ова метода се зове имплозија, коришћена је за активирање Дебелог човека баченог на Нагасаки, као и за Гаџет, прву бомбу детонирану у пустињи САД. Филм Опенхајмер приказује овај тренутак.

Како се бомба усмерава на мету ствар је аеродинамике и свемирске балистике. Сада постоје балистичке ракете са нуклеарним или термонуклеарним бојевим главама које се лансирају у ваздух као свемирске ракете, али не иду у орбиту. Уместо тога, они почињу да падају према мети дуж одређене, унапред израчунате путање.

4. Шта се дешава након експлозије?

Након што бомба експлодира, прво се ослобађа много светлосног зрачења које сагорева све у одређеном радијусу. Овај блиц је толико моћан да се може упоредити са зрачењем звезде у свемиру. Стога, све што је у епицентру моментално изгоре.

Затим долази ударни талас. Креће се брзином већом од брзине звука, али испод брзине светлости, брише све на свом путу: уништава зграде, чупа дрвеће, преврће аутомобиле.

Паралелно са овим, подручје је контаминирано зрачењем. Људи оболевају од радијационе болести, они и њихови потомци повећавају раст онколошких болести. Биљке и животиње мутирају. Пољопривредне њиве постају неупотребљиве.

5. Да ли нуклеарни председници заиста имају црвено дугме?

Не знам то. Мислим да је то фигуративан наслов. У авиону, на пример, постоје уређаји на којима се снимају параметри лета и разговори пилота. Зову се црне кутије, иако су заправо обојене наранџасто. И овде је исто - мало је вероватно да "црвено дугме" описује физичко оличење.

Али чињеница да постоји стратешко нуклеарно оружје које је у приправности и, релативно говорећи, спремно за употребу у сваком тренутку је тачно. Може се користити када постоји директна претња држави - од нуклеарног удара до напада ванземаљаца, на пример. У овом случају, први човек државе, председник, даје лични налог да се покрене.

Поред тога, постоји и тактичко нуклеарно оружје које није припремљено за директну употребу. У војним јединицама се складишти у „затвореном“ стању.

6. Да ли нуклеарно оружје има рок трајања?

Нуклеарне бомбе користе нестабилну радиоактивну супстанцу која пролази кроз природни процес распадања. Због тога, активна својства нуклеарних бомби временом постају све мања. Али рачун не иде годинама, већ десетинама хиљада година.

На пример, време полураспада плутонијума-239 је 24.000 година, а уранијум-235 је 700.000.000 година. Шта то значи? То значи да ће тек након овог времена активна супстанца у бомби постати упола мања. То јест, на хоризонту стотина година, нуклеарна бомба остаје опасна.

Међутим, поред овога, у бомби постоје и додатни елементи, од којих сваки има свој рок трајања. Ови елементи такође постају застарели. На пример, најчешћи експлозиви могу постати влажни, електроника може постати неупотребљива. Стога, рок трајања сваке одређене бомбе зависи од њеног дизајна.

7. Може ли атомска бомба експлодирати сама?

Изузетно мало вероватно. Експлозија нуклеарне или термонуклеарне бомбе је процес у којем нешто лако може поћи наопако. Ако, на пример, бомба случајно испадне из авиона на тротоар, онда се нешто у њој може померити, кликнути, процес покретања експлозије ће почети, али, највероватније, неће бити у потпуности завршен и неће довести до гиганта ослобађање енергије. Биће само мали "зилч".

На пример, 1966. године, током Хладног рата, америчко ваздухопловство је извело операцију Цхроме Доме. Неколико бомбардера са атомским бомбама на броду било је стално у ваздуху и било је спремно у сваком тренутку да ударе на СССР.

Током ове операције догодило се неколико незгода. Једном је из њиховог отвора испала атомска бомба, а њени фрагменти су пали на шпанско село Паломарес. Дошло је до пожара, али, на срећу, није дошло до експлозије, а нико од укућана није повређен. Такође, бомба је пала у море, а извучена је уз ангажовање ронилаца. Сваки од ових случајева, упркос другим негативним последицама, није довео до активирања нуклеарне бомбе.

8. Може ли се купити нуклеарно оружје?

Готово је немогуће набавити или произвести нуклеарно оружје – тешко је, скупо и нелегално.

Године 1968. већина држава које су тада постојале потписала је Уговор о неширењу нуклеарног оружја. Ограничава производњу и продају таквог оружја. Међутим, неке земље се сада сумњиче да су га прекршиле. На пример, било је извештаја да Иран жели да се придружи клубу нуклеарних сила. Наводно, на њеној територији је у току израда атомске бомбе.

Оно што се са сигурношћу може рећи јесте да приватна предузећа тешко могу да развију нуклеарно оружје. Најчешће су то национални пројекти доступни само земљама са великом економијом. Заиста, да бисте направили атомску бомбу од нуле, прво морате обогатити руду тако да се жељени изотоп добије из обичног уранијума. Поред тога, потребни су врло прецизни инструменти за мерење присуства експлозива у оружју.

Поред тога, кружење радиоактивних елемената надгледа специјална „радиоактивна полиција“. На крају крајева, зрачење увек оставља трагове. Стога је тешко да је могуће осигурати да се велика количина радиоактивног материјала негде неприметно транспортује.

9. По чему се експлозија у нуклеарној електрани разликује од експлозије атомске бомбе?

Када нуклеарна бомба експлодира, долази до ланчане реакције и ослобађа се енергија ускладиштена у језгру атома. А у случају удеса у нуклеарној електрани, унутар нуклеарног реактора са радиоактивном супстанцом настаје велики притисак, што доводи до пуцања. Замислите да кувате кондензовано млеко: ако прокувате теглу, она ће експлодирати.

Да, у оба случаја долази до радиоактивне контаминације подручја, али се може разликовати по обиму. На пример, Хирошима и Нагасаки су поново насељени само неколико година након бомбардовања. Али око нуклеарне електране Чернобил, зона искључења је и даље очувана, иако се несрећа догодила давно - 1986. године. Зашто?

Прво, чињеница је да је атомска бомба у Јапану детонирана на висини од неколико стотина метара изнад земље, па је радијација брже „издржала“. Реактор у Чернобиљу експлодирао је на нивоу земље, чинећи тло радиоактивним дуги низ година. Тек недавно су почели да се сусрећу са дивљим животињама и биљкама без знакова мутација.

Друго, бомба „Кид“ је садржала само око 65 кг уранијума, док је „Дебели човек“ садржао око 6 кг плутонијума. Чернобилски реактор пустио је 180 тона нуклеарног горива. Односно, током несреће у атмосферу је испуштено за ред величине више штетних материја.

10. Колико је атомских бомби потребно да се уништи земља? Шта се дешава ако избије нуклеарни рат?

Светски нуклеарни арсенал сада има око 13.000 нуклеарних бојевих глава. Ова резерва није довољна да се, на пример, Земља помери из орбите и тиме евентуално уништи живот на њој.

Међутим, ако избије нуклеарни рат, већина светске популације ће патити. Ако узмемо у обзир да свака пета особа живи у граду од милион и више, онда ће штрајкови против њих довести до значајног смањења људске популације.

Тада ће широм Земље почети пожари, што ће утицати на климу. Тако да ће се преживели суочити са огромном сушом, киселим кишама и глађу.