10 vergognose domande sulle armi nucleari: il fisico Dmitry Pobedinsky risponde
Miscellanea / / July 17, 2023
Abbiamo raccolto tutto ciò che volevi sapere, ma eri troppo timido per chiedere.
Nel nuovo serie di articoli gli esperti rispondono a domande che di solito sono imbarazzanti da porre: sembra che tutti lo sappiano già e l'interrogante sembrerà stupido.
Prima della prima di Oppenheimer, abbiamo parlato con il fisico Dmitry Pobedinsky delle bombe atomiche. Speriamo che ora il film sia più chiaro.
Dmitry Pobedinsky
1. In che modo una bomba atomica è diversa da una convenzionale?
Una bomba, in linea di principio, è un proiettile riempito con un esplosivo che può entrare in una reazione chimica molto rapidamente. Quando ciò accade, si verifica un'esplosione, ovvero una grande quantità di energia viene rilasciata in breve tempo.
Prima dell'attivazione della bomba, questa energia viene immagazzinata in uno "stato dormiente", per così dire. Nelle bombe ordinarie, è immagazzinato sotto forma di legami tra gli atomi delle molecole. In una bomba nucleare - sotto forma di collegamenti tra le particelle del nucleo, protoni e neutroni. Le connessioni tra questi ultimi sono molto più forti, quindi l'energia che verrà rilasciata quando la bomba verrà attivata sarà maggiore - ceteris paribus - di circa un milione di volte.
2. Qual è la differenza tra bombe atomiche, nucleari e termonucleari?
I concetti di bomba atomica e nucleare sono spesso intercambiabili e nel nostro contesto significano la stessa cosa: per la loro esplosione viene utilizzata la reazione di fissione nucleare elementi pesanticome l'uranio o il plutonio.
Le bombe termonucleari usano un principio diverso: la fusione termonucleare, in cui tali polmoni elementi come l'idrogeno o il litio si fondono in quelli più pesanti, grazie ai quali l'energia necessaria per esplosione.
In termini di rilascio di energia, le bombe termonucleari, a differenza delle bombe nucleari, possono essere molto grandi. È abbastanza difficile moltiplicare la potenza di una carica nucleare, ma è relativamente facile aumentare la potenza di una bomba termonucleare.
Anche le bombe termonucleari non hanno un fattore così dannoso come le radiazioni. Ma quando una bomba nucleare esplode, si formano molti elementi instabili e si verifica la contaminazione da radiazioni dell'area.
Tuttavia, spesso una bomba termonucleare contiene una bomba nucleare, che porta all'inquinamento da radiazioni, anche se inferiore.
Riassumere:
- bomba atomica e bomba nucleare sono la stessa cosa
- le bombe atomiche usano reazioni di elementi pesanti, le bombe termonucleari usano quelle leggere,
- è più facile aumentare la potenza delle bombe termonucleari rispetto alle bombe atomiche,
- con un'esplosione nucleare e termonucleare della stessa potenza, nel secondo caso ci sarà meno inquinamento da radiazioni.
3. Come vengono attivate e guidate le armi nucleari verso un obiettivo?
Nella sostanza radioattiva contenuta all'interno della bomba atomica, la reazione di fissione procede costantemente in modalità fumante. Tuttavia, l'energia rilasciata in questo caso non è sufficiente perché si verifichi una grande esplosione.
È possibile rendere il processo più attivo. Per questo la reazione di fissione deve essere a catena e autosufficiente, cioè in modo che la rottura di un legame tra le particelle del nucleo provochi la rottura di un altro, e così via in ordine crescente. Quindi questo impatto simile a una valanga in micro frazioni di secondo porterà al rilascio di una grande quantità di energia e, di conseguenza, a un'esplosione.
Esiste qualcosa come la massa critica, la massa minima di una sostanza necessaria per avviare una reazione a catena di fissione. Cioè, affinché la bomba esploda, è necessario superare la massa critica. Questo viene fatto in due modi:
- Collega insieme due barre identiche con la stessa sostanza all'interno e comprimele per un po'. Cioè, se la massa critica è di 10 kg e ogni barra pesa 6 kg, collegandole otteniamo una barra del peso di 12 kg, che supererà la massa critica e inizierà una reazione nucleare a catena. Così, ad esempio, hanno fatto i creatori della prima bomba "Baby", che è stata lanciata su Hiroshima.
- Una palla che ha una massa inferiore a quella critica è circondata da esplosivi e crea un'esplosione diretta. L'onda d'urto comprime questa palla, la sua densità aumenta. La massa per questa nuova densità diventa superiore a quella critica e la reazione ha inizio. Questo metodo si chiama implosione, è stato utilizzato per attivare il Fat Man sganciato su Nagasaki, così come per il Gadget, la primissima bomba fatta esplodere nel deserto degli Stati Uniti. Il film Oppenheimer mostra questo momento.
Il modo in cui la bomba viene diretta verso il bersaglio è una questione di aerodinamica e balistica spaziale. Ora ci sono missili balistici con testate nucleari o termonucleari che vengono lanciati in aria come razzi spaziali, ma non vanno in orbita. Invece, iniziano a cadere verso il bersaglio lungo una certa traiettoria precalcolata.
4. Cosa succede dopo l'esplosione?
Dopo che la bomba è esplosa, vengono prima rilasciate molte radiazioni luminose, che bruciano tutto in un certo raggio. Questo lampo è così potente che può essere paragonato alla radiazione di una stella nello spazio. Pertanto, tutto ciò che si trova nell'epicentro si esaurisce all'istante.
Poi arriva l'onda d'urto. Si muove a una velocità superiore a quella del suono, ma inferiore a quella della luce, spazzando via tutto ciò che incontra: distruggendo edifici, sradicando alberi, ribaltando automobili.
Parallelamente a ciò, l'area è contaminata dalle radiazioni. Le persone si ammalano di malattie da radiazioni, loro e i loro discendenti aumentano la crescita delle malattie oncologiche. Le piante e gli animali mutano. I campi agricoli diventano inutilizzabili.
5. I presidenti nucleari hanno davvero un pulsante rosso?
Non so che. Penso sia un titolo figurativo. In un aeroplano, ad esempio, ci sono dispositivi su cui vengono registrati i parametri di volo e le conversazioni dei piloti. Si chiamano scatole nere, anche se in realtà sono dipinte di arancione. Lo stesso vale qui: è improbabile che il "pulsante rosso" descriva l'incarnazione fisica.
Ma il fatto che esistano armi nucleari strategiche in allerta e, relativamente parlando, pronte all'uso in qualsiasi momento è vero. Può essere utilizzato quando c'è una minaccia diretta per lo stato, ad esempio da un attacco nucleare a un attacco alieno. In questo caso, la prima persona dello stato, il presidente, dà un ordine personale per avviarlo.
Inoltre, ci sono armi nucleari tattiche che non sono preparate per l'uso diretto. È immagazzinato in uno stato "messo fuori servizio" in unità militari.
6. Le armi nucleari hanno una data di scadenza?
Le bombe nucleari utilizzano una sostanza radioattiva instabile che subisce un processo di decadimento naturale. Per questo motivo, le proprietà attive delle bombe nucleari diventano sempre più piccole nel tempo. Ma il conto non va per anni, ma per decine di migliaia di anni.
Ad esempio, l'emivita del plutonio-239 è di 24.000 anni e quella dell'uranio-235 è di 700.000.000 di anni. Cosa significa? Ciò significa che solo dopo questo tempo la sostanza attiva nella bomba diventerà la metà. Cioè, all'orizzonte di centinaia di anni, una bomba nucleare rimane pericolosa.
Tuttavia, oltre a questo, ci sono elementi aggiuntivi nella bomba, ognuno dei quali ha una propria data di scadenza. Anche questi elementi diventano obsoleti. Ad esempio, gli esplosivi più comuni possono diventare umidi, l'elettronica può diventare inutilizzabile. Pertanto, la durata di conservazione di ogni particolare bomba dipende dal suo design.
7. Una bomba atomica può esplodere da sola?
Estremamente improbabile. L'esplosione di una bomba nucleare o termonucleare è un processo in cui qualcosa può facilmente andare storto. Se, ad esempio, una bomba cade accidentalmente da un aeroplano sul marciapiede, qualcosa al suo interno può muoversi, fare clic, inizierà il processo di avvio dell'esplosione, ma, molto probabilmente, non sarà completamente completato e non porterà a un gigante rilascio di energia. Ci sarà solo un piccolo "zilch".
Ad esempio, nel 1966, durante la Guerra Fredda, l'aeronautica americana condusse l'operazione Chrome Dome. Diversi bombardieri con bombe atomiche a bordo erano costantemente in volo ed erano pronti in qualsiasi momento a colpire l'URSS.
Durante questa operazione si sono verificati diversi incidenti. Una volta, una bomba atomica cadde dal loro portello ei suoi frammenti caddero sul villaggio spagnolo di Palomares. C'è stato un incendio, ma, fortunatamente, non c'è stata alcuna esplosione e nessuno dei residenti è rimasto ferito. Inoltre, la bomba è caduta in mare ed è stata estratta con il coinvolgimento di sommozzatori. Ciascuno di questi casi, nonostante altre conseguenze negative, non ha portato all'attivazione di una bomba nucleare.
8. Le armi nucleari possono essere acquistate?
È quasi impossibile acquisire o produrre armi nucleari: è difficile, costoso e illegale.
Nel 1968, la maggior parte dei paesi che esistevano in quel momento firmarono il Trattato di non proliferazione delle armi nucleari. Limita la produzione e la vendita di tali armi. Tuttavia, alcuni paesi sono ora sospettati di violarla. Ad esempio, ci sono state segnalazioni secondo cui l'Iran vuole entrare a far parte del club delle potenze nucleari. Presumibilmente, sul suo territorio è in corso lo sviluppo di una bomba atomica.
Quello che si può dire con certezza è che le imprese private difficilmente possono sviluppare armi nucleari. Molto spesso si tratta di progetti nazionali disponibili solo per paesi con grandi economie. Infatti, per creare da zero una bomba atomica, devi prima arricchire il minerale in modo che l'isotopo desiderato sia ottenuto dall'uranio ordinario. Inoltre, servono strumenti molto precisi per misurare la presenza di esplosivi nelle armi.
Inoltre, una speciale "polizia radioattiva" monitora la circolazione di elementi radioattivi. Dopotutto, le radiazioni lasciano sempre tracce. Pertanto, è quasi impossibile assicurarsi che una grande quantità di materiale radioattivo venga trasportata da qualche parte impercettibilmente.
9. In che modo un'esplosione in una centrale nucleare è diversa dall'esplosione di una bomba atomica?
Quando una bomba nucleare esplode, si verifica una reazione a catena e l'energia immagazzinata nel nucleo dell'atomo viene rilasciata. E in caso di incidente in una centrale nucleare, all'interno del reattore nucleare si verifica una forte pressione con una sostanza radioattiva, che porta a una rottura. Immagina di far bollire il latte condensato: se fai bollire un barattolo, esploderà.
Sì, in entrambi i casi si verifica contaminazione radioattiva dell'area, ma può variare in scala. Ad esempio, Hiroshima e Nagasaki furono ripopolate solo pochi anni dopo il bombardamento. Ma intorno alla centrale nucleare di Chernobyl, la zona di esclusione è ancora preservata, sebbene l'incidente sia avvenuto molto tempo fa, nel 1986. Perché?
In primo luogo, il fatto è che la bomba atomica in Giappone è stata fatta esplodere a un'altezza di diverse centinaia di metri dal suolo, quindi la radiazione "è stata esposta all'aria" più velocemente. Il reattore di Chernobyl è esploso a livello del suolo, rendendo il suolo radioattivo per molti anni. Solo di recente hanno iniziato a incontrare animali e piante selvatiche senza segni di mutazioni.
In secondo luogo, la bomba "Kid" conteneva solo circa 65 kg di uranio, mentre la "Fat Man" conteneva circa 6 kg di plutonio. Il reattore di Chernobyl ha rilasciato 180 tonnellate di combustibile nucleare. Cioè, durante l'incidente, un ordine di grandezza in più di sostanze nocive è stato rilasciato nell'atmosfera.
10. Quante bombe atomiche ci vogliono per distruggere la terra? Cosa succede se scoppia una guerra nucleare?
L'arsenale nucleare mondiale ha ora circa 13.000 testate nucleari. Questa riserva non è sufficiente, ad esempio, per spostare la Terra fuori dalla sua orbita e quindi possibilmente distruggere la vita su di essa.
Tuttavia, se scoppia una guerra nucleare, la maggior parte della popolazione mondiale ne soffrirà. Se prendiamo in considerazione che una persona su cinque vive in più di un milione di città, gli scioperi contro di loro porteranno a una significativa riduzione della popolazione umana.
Quindi, gli incendi inizieranno su tutta la Terra, il che influenzerà il clima. Quindi i sopravvissuti dovranno affrontare enormi siccità, piogge acide e carestie.