Jak zbudować bombę atomową: (całkiem poważny) poradnik dla tych, którym podobała się książka Oppenheimera

21 lipca 2023 roku na ekrany światowych kin wszedł "Oppenheimer" Christophera Nolana - dramat historyczny opowiadający historię Roberta Oppenheimera - "ojca" najstraszliwszej broni, jaką kiedykolwiek stworzyła ludzkość - bomby atomowej. Zaraz po premierze w sieci zaczęły pojawiać się żartobliwe teksty o tym, jak zrobić bombę atomową.

Żarty-żartami, ale OBOZREVATEL opowie jak działa bomba atomowa i co jest potrzebne do jej stworzenia. Tylko nie trać głowy i nie zapomnij o głównej zasadzie niebezpiecznych eksperymentów - nie próbuj powtarzać ich w domu.

Trochę fizyki

Chociaż proces działania broni jądrowej jest dość prosty, bez znajomości terminologii może wydawać się kakofonią. Oto, co musisz wiedzieć:

• atom jest budulcem materii; składa się z małego, gęstego jądra otoczonego chmurą ujemnie naładowanych cząstek - elektronów;
• jądro jest centrum atomu, składającym się z pewnej liczby dodatnio naładowanych protonów i neutralnych neutronów, które nie mają ładunku.
• protony i neutrony - atomy są klasyfikowane według liczby protonów i neutronów w jądrze. Liczba protonów określa, jakim pierwiastkiem chemicznym jest atom (np. uran), a liczba neutronów określa, jakim izotopem tego pierwiastka jest atom (np. uran-235);
• izotop - izotopy pierwiastka mają taką samą liczbę protonów w jądrze, ale różną liczbę neutronów;
• rozszczepienie - proces, w którym jądro atomu rozpada się na mniejsze cząstki, uwalniając neutrony i duże ilości energii.

I tak - bomba atomowa i bomba jądrowa to to samo.

Jak stworzyć broń jądrową

Oczywiście próba sprawdzenia tych rzeczy w Internecie nie jest dobrym pomysłem. Przynajmniej, jeśli nie chcesz spotkać się z przedstawicielami FBI, SBU lub służb specjalnych kraju, w którym mieszkasz. Ale szczerze mówiąc, nauka stojąca za bombą atomową nie jest tak skomplikowana, jak mogłoby się wydawać. Chodzi o komponenty, które nigdy nie trafią w ręce zwykłych ludzi. Spójrzmy prawdzie w oczy.

Kluczem do stworzenia bomby atomowej jest znalezienie odpowiedniej masy materiału radioaktywnego. Wszystko inne stanie się samo. Nazywa się to reakcją jądrową. Na szczęście zdobycie materiału radioaktywnego nie jest łatwe. W przeciwnym razie każdy szaleniec miałby bombę atomową, a nie tylko ten główny, siedzący za krwawymi murami Kremla.

Urządzenie nuklearne wymaga materiału rozszczepialnego. Najlepiej, jeśli jest to pluton lub uran. W 1945 roku Oppenheimer i inni zaangażowani w Projekt Manhattan zbudowali oddzielne bomby oparte na uranie 235 (U-235) i plutonie 239. Efekty ich działania są takie same, więc wyjaśnimy wszystko na przykładzie uranu.

Uran jest ciężkim, słabo radioaktywnym metalem występującym w przyrodzie. Najczęściej występujące izotopy tego metalu to uran 238 (U-238) (99,27% w naturalnym uranie) lub U-235 (0,72%).

Oba te izotopy są radioaktywne i z czasem mogą rozpadać się na inne pierwiastki. Jednak to U-235 może zostać rozszczepiony przez neutrony. To właśnie sprawia, że bomba atomowa "działa".

Wzbogacanie uranu

Jednak uzyskanie U-235 jest bardzo trudne. Z każdych 25 000 ton rudy uranu można uzyskać tylko 50 ton tego metalu. Z tego mniej niż 1% to U-235. Nie można jednak celowo wydobywać tylko potrzebnego izotopu.

Trzeba więc uciec się do procesu oddzielania U-235 od U-238, zwanego wzbogacaniem.

Jedna z najpopularniejszych metod polega na podgrzaniu uranu do postaci gazowej poprzez interakcję z fluorem. Ta gazowa forma jest następnie wirowana w wirówce z dużą prędkością. Podczas procesu wirowania uran jest poddawany warunkowej "filtracji" przez kilka tysięcy drobnych porowatych barier. Pozwala to na rozdzielenie uranu na dwa rodzaje.

Rezultatem jest wzbogacony uran U-235 i tak zwany zubożony uran U-238, który jest wykorzystywany do produkcji broni konwencjonalnej.

Rozszczepienie uranu

Gdy atom U-235 pochłania neutron i rozszczepia się na dwa nowe atomy, emituje trzy nowe neutrony i pewną energię wiązania. Dwa neutrony są pochłaniane przez atom U-238 i nie kontynuują reakcji. Jednak jeden neutron zderza się z atomem U-235, który rozszczepia się, emitując dwa neutrony i pewną energię wiązania. Tym razem już oba neutrony zderzają się z atomami U-235, z których każdy rozszczepia się i uwalnia od jednego do trzech neutronów, zaczynając od nowa. Gdy rozszczepi się wystarczająca liczba atomów, następuje jądrowa reakcja łańcuchowa.

Bomba atomowa

Uran jest wykorzystywany nie tylko do produkcji broni, ale także energii. Aby stworzyć reaktor jądrowy, uran musi zostać wzbogacony tak, aby 20 procent jego składu stanowił U-235. W przypadku bomb jądrowych liczba ta powinna być bliższa 80-90%.

Masa krytyczna wzbogaconego uranu, która jest niezbędna do stworzenia bomby atomowej - według różnych danych od 40 do 50 kg. Jeśli nie ma wystarczającej ilości uranu - reakcja łańcuchowa nie doprowadzi do wybuchu.

Ostrożnie, to bomba!

Oczywiście, jeśli nie chcesz, aby bomba wybuchła w twoich rękach, musisz oddzielić wzbogacony uran od katalizatora, który rozpocznie reakcję łańcuchową i wywoła eksplozję jądrową. Właśnie dlatego bomba atomowa jest podzielona na kilka oddzielnych części, które następnie wchodzą ze sobą w interakcje dzięki konwencjonalnym materiałom wybuchowym.

Według The Guardian i The Atomic Heritage Foundation.

Wcześniej OBOZREVATEL opowiedział również mało znaną historię Ukraińca, który pomógł Oppenheimerowi stworzyć bombę atomową.

Subskrybuj kanały Telegram, Viber i Threads OBOZREVATEL, aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami.