10 ostudných otázek o jaderných zbraních: odpovídá fyzik Dmitrij Pobedinsky

V novém série článků odborníci odpovídají na otázky, které je obvykle trapné klást: zdá se, že už to všichni vědí a tazatel bude vypadat hloupě.

Před premiérou Oppenheimera jsme si povídali s fyzikem Dmitrijem Pobedinským o atomových bombách. Doufáme, že nyní bude film jasnější.

1. Jak se liší atomová bomba od konvenční?

Bomba je v principu projektil nacpaný výbušninou, který může velmi rychle vstoupit do chemické reakce. Když k tomu dojde, dojde k explozi – tedy k uvolnění velkého množství energie během krátké doby.

Před aktivací bomby je tato energie uložena v „spícím stavu“. V běžných bombách je uložen ve formě vazeb mezi atomy molekul. V jaderné bombě - ve formě vazeb mezi částicemi jádra, protony a neutrony. Spojení mezi posledně jmenovanými jsou mnohem pevnější, takže energie, která se uvolní při aktivaci bomby, bude více – ceteris paribus – asi milionkrát.

2. Jaký je rozdíl mezi atomovými, jadernými a termonukleárními bombami?

Pojmy atomová a jaderná bomba jsou nejčastěji zaměnitelné a v našem kontextu znamenají totéž: k jejich výbuchu se používá jaderná štěpná reakce těžké prvkyjako je uran nebo plutonium.

Termonukleární bomby využívají jiný princip – termonukleární fúzi, při které takové plíce prvky jako vodík nebo lithium se slučují do těžších, díky čemuž je energie nezbytná pro exploze.

Pokud jde o uvolňování energie, termonukleární bomby, na rozdíl od jaderných bomb, mohou být vyrobeny velmi velké. Znásobit sílu jaderné nálože je poměrně obtížné, ale zvýšit výkon termonukleární bomby je poměrně snadné.

Ani termonukleární bomby nemají tak škodlivý faktor jako radiace. Když ale vybuchne jaderná bomba, vytvoří se mnoho nestabilních prvků a dojde k radiační kontaminaci oblasti.

Často však termonukleární bomba obsahuje jadernou bombu, což vede k radiačnímu znečištění, i když menšímu.

Shrnout:

• atomová bomba a jaderná bomba jsou totéž
• atomové bomby využívají reakce těžkých prvků, termonukleární bomby používají lehké,
• je snazší zvýšit výkon termonukleárních bomb než atomových bomb,
• při jaderném a termonukleárním výbuchu stejného výkonu bude v druhém případě menší radiační znečištění.

3. Jak jsou jaderné zbraně aktivovány a naváděny k cíli?

V radioaktivní látce obsažené uvnitř atomové bomby probíhá štěpná reakce neustále v doutnajícím režimu. Uvolněná energie však v tomto případě nestačí na to, aby došlo k velkému výbuchu.

Je možné, aby proces probíhal aktivněji. K tomu musí být štěpná reakce řetězová a samoudržující – to znamená, že porušení jedné vazby mezi částicemi jádra vyvolá rozbití další a tak dále v rostoucím pořadí. Pak tento lavinový dopad v mikrozlomcích sekundy povede k uvolnění velkého množství energie a v důsledku toho k explozi.

Existuje něco jako kritická hmotnost - minimální hmotnost látky nezbytná k zahájení štěpné řetězové reakce. To znamená, že aby bomba vybuchla, je nutné překročit kritickou hmotnost. To se provádí dvěma způsoby:

1. Spojte dvě stejné tyče se stejnou hmotou uvnitř a na chvíli je stlačujte. To znamená, že pokud je kritická hmotnost 10 kg a každá tyč váží 6 kg, pak jejich spojením získáme tyč o hmotnosti 12 kg, která překročí kritickou hmotnost a začne jaderná řetězová reakce. Tak například tvůrci první bomby „Baby“, která byla svržena na Hirošimu.
2. Míč, který má hmotnost menší než kritická, je obklopen výbušninami a vytváří řízenou explozi. Rázová vlna tuto kouli stlačí, její hustota se zvýší. Hmotnost této nové hustoty se stane vyšší než kritická a spustí se reakce. Tato metoda se nazývá imploze, byla použita k aktivaci Fat Man svrženého na Nagasaki, stejně jako k Gadgetu, úplně první bombě odpálené v poušti USA. Film Oppenheimer ukazuje tento okamžik.

Jak je bomba nasměrována na cíl, je věcí aerodynamiky a vesmírné balistiky. Nyní existují balistické střely s jadernými nebo termonukleárními hlavicemi, které jsou vystřelovány do vzduchu jako vesmírné rakety, ale nedostanou se na oběžnou dráhu. Místo toho začnou padat k cíli po určité, předem vypočítané trajektorii.

4. Co se stane po výbuchu?

Po výbuchu bomby se nejprve uvolní spousta světelného záření, které vše spálí v určitém okruhu. Tento záblesk je tak silný, že se dá přirovnat k záření hvězdy ve vesmíru. Proto vše, co je v epicentru, okamžitě shoří.

Pak přijde rázová vlna. Pohybuje se rychlostí nad rychlostí zvuku, ale pod rychlostí světla, smete vše, co mu stojí v cestě: ničí budovy, vyvrací stromy, převrací auta.

Souběžně s tím je oblast zamořena radiací. Lidé onemocní nemocí z ozáření, oni i jejich potomci zvyšují nárůst onkologických onemocnění. Rostliny a zvířata mutují. Zemědělská pole se stávají nepoužitelnými.

5. Mají jaderní prezidenti skutečně červené tlačítko?

To nevím. Myslím, že je to obrazný název. V letadle jsou například zařízení, na kterých se zaznamenávají parametry letu a rozhovory pilotů. Říká se jim černé skříňky, i když jsou ve skutečnosti namalovány oranžově. Totéž platí i zde – je nepravděpodobné, že by „červené tlačítko“ popisovalo fyzické ztělesnění.

Ale skutečnost, že existují strategické jaderné zbraně, které jsou v pohotovosti a relativně vzato kdykoli připravené k použití, je pravda. Dá se použít při přímém ohrožení státu – od jaderného úderu až po například mimozemský útok. V tomto případě dává první osoba státu, prezident, osobní příkaz k jeho spuštění.

Kromě toho existují taktické jaderné zbraně, které nejsou připraveny k přímému použití. Ve vojenských jednotkách je uložen v „zakonzervovaném“ stavu.

6. Mají jaderné zbraně datum spotřeby?

Jaderné bomby využívají nestabilní radioaktivní látku, která prochází přirozeným procesem rozpadu. Kvůli tomu se aktivní vlastnosti jaderných bomb postupem času zmenšují a zmenšují. Ale účet trvá ne roky, ale desítky tisíc let.

Například poločas rozpadu plutonia-239 je 24 000 let a uranu-235 700 000 000 let. Co to znamená? To znamená, že teprve po této době bude účinné látky v bombě poloviční. To znamená, že v horizontu stovek let zůstává jaderná bomba nebezpečná.

Kromě toho jsou však v bombě další prvky, z nichž každý má své vlastní datum expirace. Tyto prvky také zastarávají. Například nejběžnější výbušniny mohou zvlhnout, elektronika se může stát nepoužitelnou. Proto trvanlivost každé konkrétní bomby závisí na jejím provedení.

7. Může atomová bomba vybuchnout sama od sebe?

Velmi nepravděpodobné. Výbuch jaderné nebo termonukleární bomby je proces, při kterém se může snadno něco pokazit. Pokud například bomba náhodou vypadne z letadla na chodník, může se v ní něco pohnout, cvaknout, proces spuštění exploze začne, ale s největší pravděpodobností nebude zcela dokončen a nepovede k obřímu uvolnění energie. Bude tam jen malý "zilch".

Například v roce 1966, během studené války, provedlo americké letectvo operaci Chrome Dome. Několik bombardérů s atomovými bombami na palubě bylo neustále ve vzduchu a bylo připraveno kdykoli zasáhnout SSSR.

Během této operace došlo k několika nehodám. Jednou jim z poklopu vypadla atomová bomba a její úlomky dopadly na španělskou vesnici Palomares. Došlo k požáru, ale naštěstí nedošlo k explozi a nikdo z obyvatel nebyl zraněn. Také bomba spadla do moře a byla vytažena za účasti potápěčů. Každý z těchto případů, i přes další negativní důsledky, nevedl k aktivaci jaderné bomby.

8. Dají se koupit jaderné zbraně?

Získat nebo vyrobit jaderné zbraně je téměř nemožné – je to obtížné, drahé a nezákonné.

V roce 1968 většina zemí, které v té době existovaly, podepsala Smlouvu o nešíření jaderných zbraní. Omezuje výrobu a prodej takových zbraní. Některé země jsou však nyní podezřelé z jejího porušování. Objevily se například zprávy, že Írán chce vstoupit do klubu jaderných mocností. Na jejím území prý probíhá vývoj atomové bomby.

S jistotou lze říci, že soukromé podniky mohou stěží vyvíjet jaderné zbraně. Nejčastěji se jedná o národní projekty dostupné pouze zemím s velkou ekonomikou. Abyste mohli vytvořit atomovou bombu od nuly, musíte nejprve obohatit rudu tak, aby se požadovaný izotop získal z obyčejného uranu. K měření přítomnosti výbušnin ve zbraních jsou navíc potřeba velmi přesné přístroje.

Kromě toho cirkulaci radioaktivních prvků sleduje speciální „radioaktivní policie“. Radiace totiž vždy zanechává stopy. Proto je jen stěží možné zajistit, aby se velké množství radioaktivního materiálu někam dopravilo neznatelně.

9. Jak se liší výbuch v jaderné elektrárně od výbuchu atomové bomby?

Když vybuchne jaderná bomba, dojde k řetězové reakci a uvolní se energie uložená v jádře atomu. A v případě havárie jaderné elektrárny vzniká uvnitř jaderného reaktoru s radioaktivní látkou velký tlak, který vede k prasknutí. Představte si, že vaříte kondenzované mléko: když uvaříte sklenici, exploduje.

Ano, v obou případech dochází k radioaktivní kontaminaci oblasti, ale může se lišit v měřítku. Například Hirošima a Nagasaki byly znovu osídleny jen pár let po bombardování. Kolem jaderné elektrárny v Černobylu je však uzavřená zóna stále zachována, ačkoli k nehodě došlo již dávno - v roce 1986. Proč?

Za prvé, faktem je, že atomová bomba v Japonsku byla odpálena ve výšce několika set metrů nad zemí, takže záření rychleji „zvětralo“. Reaktor v Černobylu explodoval na úrovni země, takže půda byla na mnoho let radioaktivní. Teprve nedávno se začali setkávat s divokými zvířaty a rostlinami bez známek mutací.

Za druhé, „Kid“ bomba obsahovala pouze asi 65 kg uranu, zatímco „Fat Man“ obsahovala asi 6 kg plutonia. Černobylský reaktor uvolnil 180 tun jaderného paliva. Tedy že při havárii se do ovzduší dostalo řádově více škodlivých látek.

10. Kolik atomových bomb je potřeba ke zničení Země? Co se stane, když vypukne jaderná válka?

Světový jaderný arzenál má nyní asi 13 000 jaderných hlavic. Tato rezerva nestačí například k tomu, aby Zemi přesunula z její oběžné dráhy a tím případně zničila život na ní.

Pokud však vypukne jaderná válka, bude trpět většina světové populace. Pokud vezmeme v úvahu, že každý pátý člověk žije v milionovém a více než milionovém městě, pak údery proti němu povedou k výraznému snížení lidské populace.

Poté začnou po celé Zemi požáry, které ovlivní klima. Přeživší tedy budou čelit masivnímu suchu, kyselým dešťům a hladomoru.