10 skamfulde spørgsmål om atomvåben: fysiker Dmitry Pobedinsky svarer

I det nye artikelserie eksperter besvarer spørgsmål, der normalt er pinlige at stille: det ser ud til, at alle allerede ved om det, og spørgeren vil se dum ud.

Før premieren på Oppenheimer talte vi med fysikeren Dmitry Pobedinsky om atombomber. Vi håber, at filmen bliver klarere nu.

1. Hvordan adskiller en atombombe sig fra en konventionel?

En bombe er i princippet et projektil proppet med et sprængstof, der meget hurtigt kan indgå i en kemisk reaktion. Når det sker, sker der en eksplosion – det vil sige, at der frigives en stor mængde energi på kort tid.

Forud for aktiveringen af ​​bomben er denne energi så at sige lagret i en "sovende tilstand". I almindelige bomber opbevares det i form af bindinger mellem molekylernes atomer. I en atombombe - i form af forbindelser mellem kernens partikler, protoner og neutroner. Forbindelserne mellem sidstnævnte er meget stærkere, så den energi, der frigives, når bomben aktiveres, vil være mere - ceteris paribus - omkring en million gange.

2. Hvad er forskellen mellem atom-, nukleare og termonukleare bomber?

Begreberne en atom- og atombombe er oftest indbyrdes udskiftelige og betyder i vores sammenhæng det samme: til deres eksplosion bruges kernefissionsreaktionen tunge elementersåsom uran eller plutonium.

Termonuklear bomber bruger et andet princip - termonuklear fusion, hvor sådanne lunger grundstoffer som brint eller lithium smelter sammen til tungere, på grund af hvilket den nødvendige energi til eksplosion.

Med hensyn til energifrigivelse kan termonukleare bomber, i modsætning til atombomber, gøres meget store. Det er ret svært at multiplicere kraften af ​​en atomladning, men det er relativt let at øge styrken af ​​en termonuklear bombe.

Selv termonukleare bomber har ikke en så skadelig faktor som stråling. Men når en atombombe eksploderer, dannes der mange ustabile grundstoffer, og der sker en strålingsforurening af området.

Men ofte indeholder en termonuklear bombe en atombombe, hvilket fører til strålingsforurening, om end mindre.

At opsummere:

• atombombe og atombombe er det samme
• atombomber bruger reaktioner af tunge grundstoffer, termonukleare bomber bruger lette,
• det er lettere at øge kraften af ​​termonukleare bomber end atombomber,
• med en nuklear og termonuklear eksplosion af samme kraft, vil mindre strålingsforurening være i det andet tilfælde.

3. Hvordan aktiveres og styres atomvåben mod et mål?

I det radioaktive stof, der er indeholdt i atombomben, fortsætter fissionsreaktionen konstant i en ulmende tilstand. Den energi, der frigives i dette tilfælde, er dog ikke nok til, at der kan opstå en stor eksplosion.

Det er muligt at få processen til at gå mere aktivt. Til dette skal fissionsreaktionen være kæde- og selvopretholdende - det vil sige, at brydningen af ​​en binding mellem kernens partikler fremkalder brydning af en anden, og så videre i stigende rækkefølge. Så vil dette lavinelignende nedslag i mikrobrøkdele af et sekund føre til frigivelse af en stor mængde energi og følgelig en eksplosion.

Der er sådan noget som kritisk masse - den mindste masse af et stof, der er nødvendig for at starte en fissionskædereaktion. Det vil sige, at for at bomben kan eksplodere, er det nødvendigt at overskride den kritiske masse. Dette gøres på to måder:

1. Forbind to identiske stænger med det samme stof indeni og komprimer dem i et stykke tid. Det vil sige, at hvis den kritiske masse er 10 kg, og hver stang vejer 6 kg, får vi ved at forbinde dem en stang, der vejer 12 kg, hvilket vil overstige den kritiske masse, og en nuklear kædereaktion vil begynde. Det samme gjorde for eksempel skaberne af den første bombe "Baby", som blev kastet på Hiroshima.
2. En bold, der har en masse mindre end den kritiske, er omgivet af sprængstoffer og skaber en rettet eksplosion. Chokbølgen komprimerer denne bold, dens tæthed øges. Massen for denne nye tæthed bliver højere end den kritiske, og reaktionen starter. Denne metode kaldes implosion, den blev brugt til at aktivere Fat Man, der blev kastet på Nagasaki, såvel som for Gadgeten, den allerførste bombe, der detonerede i den amerikanske ørken. Filmen Oppenheimer viser dette øjeblik.

Hvordan bomben rettes mod målet er et spørgsmål om aerodynamik og rumballistik. Nu er der ballistiske missiler med nukleare eller termonukleare sprænghoveder, der bliver sendt i luften som rumraketter, men de går ikke i kredsløb. I stedet begynder de at falde mod målet langs en bestemt, forudberegnet bane.

4. Hvad sker der efter eksplosionen?

Efter bomben eksploderer, frigives først en masse lysstråling, som brænder alt i en bestemt radius. Dette blitz er så kraftigt, at det kan sammenlignes med strålingen fra en stjerne i rummet. Derfor brænder alt, hvad der er i epicentret, øjeblikkeligt ud.

Så kommer chokbølgen. Den bevæger sig med en hastighed over lydens hastighed, men under lysets hastighed, og fejer alt på dens vej: ødelægger bygninger, river træer op med rode, vælter biler.

Sideløbende hermed er området forurenet med stråling. Folk bliver syge af strålesyge, de og deres efterkommere øger væksten af ​​onkologiske sygdomme. Planter og dyr muterer. Landbrugsmarker bliver ubrugelige.

5. Har atompræsidenter virkelig en rød knap?

Jeg ved det ikke. Jeg synes, det er en overført titel. I et fly er der for eksempel enheder, hvorpå flyparametre og piloters samtaler optages. De kaldes sorte kasser, selvom de faktisk er malet orange. Det samme gælder her - det er usandsynligt, at den "røde knap" beskriver den fysiske legemliggørelse.

Men det faktum, at der er strategiske atomvåben, der er i alarmberedskab og relativt set klar til brug når som helst, er sandt. Det kan bruges, når der er en direkte trussel mod staten – fra et atomangreb til et udlændingeangreb, for eksempel. I dette tilfælde giver den første person i staten, præsidenten, en personlig ordre om at lancere den.

Derudover er der taktiske atomvåben, som ikke er forberedt til direkte brug. Det opbevares i en "mølpose" tilstand i militære enheder.

6. Har atomvåben en udløbsdato?

Atombomber bruger et ustabilt radioaktivt stof, der gennemgår en naturlig nedbrydningsproces. På grund af dette bliver atombombernes aktive egenskaber mindre og mindre med tiden. Men regnskabet går ikke i årevis, men i titusinder af år.

For eksempel er halveringstiden for plutonium-239 24.000 år, og den for uranium-235 er 700.000.000 år. Hvad betyder det? Det betyder, at først efter dette tidspunkt vil det aktive stof i bomben blive halvt så meget. Det vil sige, at en atombombe i hundredvis af år forbliver farlig.

Men udover dette er der yderligere elementer i bomben, som hver har sin egen udløbsdato. Disse elementer bliver også forældede. For eksempel kan de mest almindelige sprængstoffer blive fugtige, elektronik kan blive ubrugelig. Derfor afhænger holdbarheden af ​​hver enkelt bombe af dens design.

7. Kan en atombombe eksplodere af sig selv?

Yderst usandsynligt. Eksplosionen af ​​en atom- eller termonuklear bombe er en proces, hvor noget let kan gå galt. Hvis for eksempel en bombe ved et uheld falder ud af et fly på fortovet, så kan noget i den bevæge sig, klikke, processen med at starte eksplosionen vil begynde, men højst sandsynligt vil den ikke være helt afsluttet og vil ikke føre til en kæmpe energifrigivelse. Der kommer lige en lille "zilch".

For eksempel, i 1966, under den kolde krig, gennemførte det amerikanske luftvåben Operation Chrome Dome. Adskillige bombefly med atombomber om bord var konstant i luften og var til enhver tid klar til at angribe USSR.

Der skete flere ulykker under denne operation. Engang faldt en atombombe ud af deres luge, og dens fragmenter faldt på den spanske landsby Palomares. Der var en brand, men heldigvis var der ingen eksplosion, og ingen af ​​beboerne kom til skade. Også bomben faldt i havet, og den blev trukket ud under inddragelse af dykkere. Hver af disse sager førte på trods af andre negative konsekvenser ikke til aktiveringen af ​​en atombombe.

8. Kan atomvåben købes?

Det er næsten umuligt at anskaffe eller producere atomvåben – det er svært, dyrt og ulovligt.

I 1968 underskrev de fleste af de lande, der eksisterede på det tidspunkt, traktaten om ikke-spredning af atomvåben. Det begrænser produktionen og salget af sådanne våben. Nogle lande er dog nu mistænkt for at overtræde den. For eksempel har der været rapporter om, at Iran ønsker at tilslutte sig atommagternes klub. Angiveligt er udviklingen af ​​en atombombe i gang på dens territorium.

Hvad man kan sige med sikkerhed er, at private virksomheder næppe kan udvikle atomvåben. Oftest er der tale om nationale projekter, der kun er tilgængelige for lande med store økonomier. For at skabe en atombombe fra bunden, skal du faktisk først berige malmen, så den ønskede isotop opnås fra almindeligt uran. Derudover er der brug for meget nøjagtige instrumenter til at måle tilstedeværelsen af ​​sprængstoffer i våben.

Derudover overvåger et særligt "radioaktivt politi" cirkulationen af ​​radioaktive grundstoffer. Stråling sætter jo altid spor. Derfor er det næppe muligt at sikre sig, at en stor mængde radioaktivt materiale transporteres et umærkeligt sted.

9. Hvordan er en eksplosion på et atomkraftværk forskellig fra en eksplosion af en atombombe?

Når en atombombe eksploderer, sker der en kædereaktion, og den energi, der er lagret i atomets kerne, frigives. Og i tilfælde af en ulykke på et atomkraftværk opstår der et stort tryk inde i en atomreaktor med et radioaktivt stof, som fører til et brud. Forestil dig, at du koger kondenseret mælk: koger du en krukke, vil den eksplodere.

Ja, i begge tilfælde forekommer radioaktiv forurening af området, men den kan variere i skala. For eksempel blev Hiroshima og Nagasaki genbefolket kun få år efter bombningen. Men omkring Tjernobyl-atomkraftværket er udelukkelseszonen stadig bevaret, selv om ulykken skete for lang tid siden - i 1986. Hvorfor?

For det første er faktum, at atombomben i Japan blev detoneret i en højde af flere hundrede meter over jorden, så strålingen "forvitrede" hurtigere. Reaktoren i Tjernobyl eksploderede ved jordoverfladen og gjorde jorden radioaktiv i mange år. Først for nylig er de begyndt at møde vilde dyr og planter uden tegn på mutationer.

For det andet indeholdt "Kid"-bomben kun omkring 65 kg uran, mens "Fat Man" indeholdt omkring 6 kg plutonium. Tjernobyl-reaktoren frigav 180 tons atombrændsel. Det vil sige, at der under ulykken blev frigivet en størrelsesorden flere skadelige stoffer til atmosfæren.

10. Hvor mange atombomber skal der til for at ødelægge jorden? Hvad sker der, hvis en atomkrig bryder ud?

Verdens atomarsenal har nu omkring 13.000 atomsprænghoveder. Denne reserve er ikke nok til for eksempel at flytte Jorden ud af sin bane og derved muligvis ødelægge liv på den.

Men hvis en atomkrig bryder ud, vil størstedelen af ​​verdens befolkning lide. Hvis vi tager i betragtning, at hver femte person bor i en millionby, så vil strejker mod dem føre til en betydelig reduktion af den menneskelige befolkning.

Derefter vil der starte brande over hele Jorden, hvilket vil påvirke klimaet. Så de overlevende vil møde massiv tørke, sur regn og hungersnød.