10 întrebări rușinoase despre armele nucleare: răspunde fizicianul Dmitri Pobedinsky

În nou serie de articole experții răspund la întrebări care de obicei sunt jenant de pus: se pare că toată lumea știe deja despre asta, iar cel care pune întrebări va părea prost.

Înainte de premiera lui Oppenheimer, am discutat cu fizicianul Dmitri Pobedinsky despre bombele atomice. Sperăm că filmul va fi mai clar acum.

1. Cum este o bombă atomică diferită de una convențională?

O bombă, în principiu, este un proiectil umplut cu un exploziv care poate intra foarte repede într-o reacție chimică. Când se întâmplă acest lucru, are loc o explozie - adică o cantitate mare de energie este eliberată într-un timp scurt.

Înainte de activarea bombei, această energie este stocată într-o „stare de adormire”, așa cum ar fi. În bombele obișnuite, este stocat sub formă de legături între atomii moleculelor. Într-o bombă nucleară - sub formă de legături între particulele nucleului, protoni și neutroni. Legăturile dintre acestea din urmă sunt mult mai puternice, astfel că energia care va fi eliberată atunci când bomba va fi activată va fi mai mult - ceteris paribus - de aproximativ un milion de ori.

2. Care este diferența dintre bombele atomice, nucleare și termonucleare?

Conceptele de bombă atomică și nucleară sunt cel mai adesea interschimbabile și în contextul nostru înseamnă același lucru: pentru explozia lor se folosește reacția de fisiune nucleară. elemente greleprecum uraniul sau plutoniul.

Bombele termonucleare folosesc un principiu diferit - fuziunea termonucleară, în care astfel de plămâni elemente precum hidrogenul sau litiul se contopesc în altele mai grele, datorită cărora energia necesară pentru explozie.

În ceea ce privește eliberarea de energie, bombele termonucleare, spre deosebire de bombele nucleare, pot fi făcute foarte mari. Este destul de dificil să înmulți puterea unei sarcini nucleare, dar este relativ ușor să crești puterea unei bombe termonucleare.

Nici măcar bombele termonucleare nu au un factor atât de dăunător precum radiația. Dar atunci când o bombă nucleară explodează, se formează multe elemente instabile și are loc contaminarea cu radiații a zonei.

Cu toate acestea, adesea o bombă termonucleară conține o bombă nucleară, ceea ce duce la poluare cu radiații, deși mai puțin.

A rezuma:

• bomba atomică și bomba nucleară sunt la fel
• bombele atomice folosesc reacții ale elementelor grele, bombele termonucleare folosesc elemente ușoare,
• este mai ușor să crești puterea bombelor termonucleare decât a bombelor atomice,
• cu o explozie nucleară și termonucleară de aceeași putere, va fi mai puțină poluare cu radiații în al doilea caz.

3. Cum sunt activate și ghidate armele nucleare către o țintă?

În substanța radioactivă conținută în interiorul bombei atomice, reacția de fisiune se desfășoară în mod constant în mod mocnit. Cu toate acestea, energia eliberată în acest caz nu este suficientă pentru a avea loc o mare explozie.

Este posibil ca procesul să meargă mai activ. Pentru aceasta, reacția de fisiune trebuie să fie în lanț și auto-susținută - adică, astfel încât ruperea unei legături între particulele nucleului să provoace ruperea alteia și așa mai departe în ordine crescătoare. Apoi, acest impact asemănător unei avalanșe în micro fracțiuni de secundă va duce la eliberarea unei cantități mari de energie și, în consecință, la o explozie.

Există așa ceva ca masa critică - masa minimă a unei substanțe necesară pentru a începe o reacție în lanț de fisiune. Adică, pentru ca bomba să explodeze, este necesar să se depășească masa critică. Acest lucru se face în două moduri:

1. Conectați împreună două bare identice cu aceeași substanță în interior și comprimați-le pentru un timp. Adică, dacă masa critică este de 10 kg și fiecare bară cântărește 6 kg, atunci prin conectarea lor, obținem o bară cu o greutate de 12 kg, care va depăși masa critică și va începe o reacție nucleară în lanț. Așa, de exemplu, au făcut creatorii primei bombe „Baby”, care a fost aruncată pe Hiroshima.
2. O minge care are o masă mai mică decât cea critică este înconjurată de explozibili și creează o explozie direcționată. Unda de șoc comprimă această minge, densitatea ei crește. Masa pentru această nouă densitate devine mai mare decât cea critică și începe reacția. Această metodă se numește implozie, a fost folosită pentru a activa Fat Man aruncat pe Nagasaki, precum și pentru Gadget, prima bombă detonată în deșertul SUA. Filmul Oppenheimer arată acest moment.

Modul în care bomba este direcționată către țintă este o chestiune de aerodinamică și balistică spațială. Acum există rachete balistice cu focoase nucleare sau termonucleare care sunt lansate în aer ca rachetele spațiale, dar nu intră pe orbită. În schimb, încep să cadă spre țintă de-a lungul unei anumite traiectorii precalculate.

4. Ce se întâmplă după explozie?

După ce bomba explodează, se eliberează mai întâi o mulțime de radiații luminoase, care arde totul într-o anumită rază. Acest bliț este atât de puternic încât poate fi comparat cu radiația de la o stea din spațiu. Prin urmare, tot ceea ce se află în epicentru se arde instantaneu.

Apoi vine unda de șoc. Se mișcă cu o viteză peste viteza sunetului, dar sub viteza luminii, măturând totul în cale: distrugând clădiri, smulgând copaci, răsturnând mașini.

În paralel cu aceasta, zona este contaminată cu radiații. Oamenii se îmbolnăvesc de radiații, ei și descendenții lor cresc creșterea bolilor oncologice. Plantele și animalele suferă mutații. Terenurile agricole devin inutilizabile.

5. Președinții nucleari chiar au un buton roșu?

Eu nu știu că. Cred că este un titlu figurat. Într-un avion, de exemplu, există dispozitive pe care sunt înregistrate parametrii de zbor și conversațiile piloților. Se numesc cutii negre, deși sunt de fapt vopsite în portocaliu. Același lucru este valabil și aici - este puțin probabil ca „butonul roșu” să descrie întruchiparea fizică.

Dar faptul că există arme nucleare strategice care sunt în alertă și, relativ vorbind, gata de utilizare în orice moment este adevărat. Poate fi folosit atunci când există o amenințare directă la adresa statului - de la o lovitură nucleară la un atac extraterestru, de exemplu. În acest caz, prima persoană a statului, președintele, dă ordin personal să-l lanseze.

În plus, există arme nucleare tactice care nu sunt pregătite pentru utilizare directă. Este depozitat într-o stare „încălțată” în unitățile militare.

6. Au armele nucleare o dată de expirare?

Bombele nucleare folosesc o substanță radioactivă instabilă care suferă un proces natural de descompunere. Din această cauză, proprietățile active ale bombelor nucleare devin din ce în ce mai mici în timp. Dar contul nu merge de ani de zile, ci de zeci de mii de ani.

De exemplu, timpul de înjumătățire al plutoniului-239 este de 24.000 de ani, iar cel al uraniului-235 este de 700.000.000 de ani. Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că numai după acest timp substanța activă din bombă va deveni jumătate din cantitate. Adică, la orizontul de sute de ani, o bombă nucleară rămâne periculoasă.

Cu toate acestea, pe lângă aceasta, există elemente suplimentare în bombă, fiecare dintre ele având propria sa dată de expirare. Aceste elemente devin și ele învechite. De exemplu, cei mai obișnuiți explozivi pot deveni umezi, electronicele pot deveni inutilizabile. Prin urmare, durata de valabilitate a fiecărei bombe depinde de designul acesteia.

7. Poate o bombă atomică să explodeze singură?

Extrem de puțin probabil. Explozia unei bombe nucleare sau termonucleare este un proces în care ceva poate merge prost cu ușurință. Dacă, de exemplu, o bombă cade accidental dintr-un avion pe trotuar, atunci ceva din ea se poate mișca, faceți clic, procesul de pornire a exploziei va începe, dar, cel mai probabil, nu va fi complet finalizat și nu va duce la un gigant eliberare de energie. Va fi doar un mic „zilch”.

De exemplu, în 1966, în timpul Războiului Rece, Forțele Aeriene ale SUA au condus Operațiunea Chrome Dome. Mai multe bombardiere cu bombe atomice la bord erau în mod constant în aer și erau gata în orice moment să lovească URSS.

În timpul acestei operațiuni au avut loc mai multe accidente. Odată, o bombă atomică a căzut din trapa lor, iar fragmentele ei au căzut asupra satului spaniol Palomares. A fost un incendiu, dar, din fericire, nu a avut loc nicio explozie, iar niciunul dintre locuitori nu a fost rănit. De asemenea, bomba a căzut în mare și a fost scoasă cu implicarea scafandrilor. Fiecare dintre aceste cazuri, în ciuda altor consecințe negative, nu a condus la activarea unei bombe nucleare.

8. Se pot cumpăra arme nucleare?

Este aproape imposibil să achiziționați sau să produceți arme nucleare - este dificil, costisitor și ilegal.

În 1968, majoritatea țărilor care existau la acel moment au semnat Tratatul de neproliferare a armelor nucleare. Limitează producția și vânzarea unor astfel de arme. Cu toate acestea, unele țări sunt acum suspectate că au încălcat-o. De exemplu, au existat rapoarte că Iranul dorește să se alăture clubului puterilor nucleare. Se presupune că dezvoltarea unei bombe atomice este în curs de desfășurare pe teritoriul său.

Ceea ce se poate spune cu siguranță este că întreprinderile private pot dezvolta cu greu arme nucleare. Cel mai adesea acestea sunt proiecte naționale disponibile numai țărilor cu economii mari. Într-adevăr, pentru a crea o bombă atomică de la zero, trebuie mai întâi să îmbogățiți minereul, astfel încât izotopul dorit să fie obținut din uraniu obișnuit. În plus, sunt necesare instrumente foarte precise pentru a măsura prezența explozibililor în arme.

În plus, o „poliție radioactivă” specială monitorizează circulația elementelor radioactive. La urma urmei, radiațiile lasă întotdeauna urme. Prin urmare, cu greu este posibil să vă asigurați că o cantitate mare de material radioactiv este transportată undeva imperceptibil.

9. Cum este o explozie la o centrală nucleară diferită de o explozie a unei bombe atomice?

Când o bombă nucleară explodează, are loc o reacție în lanț și energia stocată în nucleul atomului este eliberată. Și în cazul unui accident la o centrală nucleară, în interiorul unui reactor nuclear cu o substanță radioactivă apare o presiune mare, ceea ce duce la o ruptură. Imaginează-ți că fierbi lapte condensat: dacă fierbi un borcan, acesta va exploda.

Da, în ambele cazuri, are loc contaminarea radioactivă a zonei, dar poate diferi ca scară. De exemplu, Hiroshima și Nagasaki au fost repopulate la doar câțiva ani după bombardament. Dar în jurul centralei nucleare de la Cernobîl, zona de excludere este încă păstrată, deși accidentul a avut loc cu mult timp în urmă - în 1986. De ce?

În primul rând, faptul este că bomba atomică din Japonia a fost detonată la o înălțime de câteva sute de metri deasupra solului, astfel încât radiația s-a „încărcat” mai repede. Reactorul de la Cernobîl a explodat la nivelul solului, făcând solul radioactiv timp de mulți ani. Abia recent au început să întâlnească animale și plante sălbatice fără semne de mutații.

În al doilea rând, bomba „Kid” conținea doar aproximativ 65 kg de uraniu, în timp ce „Fat Man” conținea aproximativ 6 kg de plutoniu. Reactorul de la Cernobîl a eliberat 180 de tone de combustibil nuclear. Adică, în timpul accidentului, au fost eliberate în atmosferă un ordin de mărime mai multe substanțe nocive.

10. Câte bombe atomice sunt necesare pentru a distruge pământul? Ce se întâmplă dacă izbucnește un război nuclear?

Arsenalul nuclear mondial are acum aproximativ 13.000 de focoase nucleare. Această rezervă nu este suficientă, de exemplu, pentru a scoate Pământul din orbita sa și, prin urmare, poate distruge viața de pe el.

Cu toate acestea, dacă izbucnește un război nuclear, cea mai mare parte a populației lumii va avea de suferit. Dacă luăm în considerare faptul că fiecare a cincea persoană trăiește într-un oraș de peste un milion, atunci loviturile împotriva lor vor duce la o reducere semnificativă a populației umane.

Apoi, vor începe incendii pe tot Pământul, ceea ce va afecta clima. Așa că supraviețuitorii se vor confrunta cu secetă masivă, ploi acide și foamete.