10 perguntas vergonhosas sobre armas nucleares: o físico Dmitry Pobedinsky responde

no novo série de artigos os especialistas respondem a perguntas que geralmente são embaraçosas de fazer: parece que todo mundo já sabe disso e o questionador parecerá estúpido.

Antes da estréia de Oppenheimer, conversamos com o físico Dmitry Pobedinsky sobre bombas atômicas. Esperamos que o filme seja mais claro agora.

1. Como uma bomba atômica é diferente de uma bomba convencional?

Uma bomba, em princípio, é um projétil recheado com um explosivo que pode entrar em uma reação química muito rapidamente. Quando isso acontece, ocorre uma explosão - ou seja, uma grande quantidade de energia é liberada em pouco tempo.

Antes da ativação da bomba, essa energia é armazenada em um “estado adormecido”, por assim dizer. Nas bombas comuns, ele é armazenado na forma de ligações entre os átomos das moléculas. Em uma bomba nuclear - na forma de ligações entre as partículas do núcleo, prótons e nêutrons. As conexões entre os últimos são muito mais fortes, então a energia que será liberada quando a bomba for ativada será mais - ceteris paribus - cerca de um milhão de vezes.

2. Qual é a diferença entre bombas atômicas, nucleares e termonucleares?

Os conceitos de bomba atômica e nuclear costumam ser intercambiáveis ​​e, em nosso contexto, significam a mesma coisa: para sua explosão, a reação de fissão nuclear é usada elementos pesadoscomo urânio ou plutônio.

As bombas termonucleares usam um princípio diferente - fusão termonuclear, na qual tais pulmões elementos como hidrogênio ou lítio se fundem em outros mais pesados, devido aos quais a energia necessária para explosão.

Em termos de liberação de energia, as bombas termonucleares, ao contrário das bombas nucleares, podem ser muito grandes. É bastante difícil multiplicar o poder de uma carga nuclear, mas é relativamente fácil aumentar o poder de uma bomba termonuclear.

Mesmo as bombas termonucleares não têm um fator tão prejudicial quanto a radiação. Mas quando uma bomba nuclear explode, muitos elementos instáveis ​​são formados e ocorre a contaminação por radiação da área.

No entanto, muitas vezes uma bomba termonuclear contém uma bomba nuclear, o que leva à poluição por radiação, embora menos.

Para resumir:

• bomba atômica e bomba nuclear são a mesma coisa
• bombas atômicas usam reações de elementos pesados, bombas termonucleares usam leves,
• é mais fácil aumentar o poder das bombas termonucleares do que das bombas atômicas,
• com uma explosão nuclear e termonuclear da mesma potência, menos poluição por radiação será no segundo caso.

3. Como as armas nucleares são ativadas e direcionadas para um alvo?

Na substância radioativa contida dentro da bomba atômica, a reação de fissão ocorre constantemente em modo latente. Porém, a energia liberada neste caso não é suficiente para que ocorra uma grande explosão.

É possível tornar o processo mais ativo. Para isso, a reação de fissão deve ser em cadeia e autossustentável - ou seja, de forma que a quebra de uma ligação entre as partículas do núcleo provoque a quebra de outra, e assim em ordem crescente. Então, esse impacto semelhante a uma avalanche em microfrações de segundo levará à liberação de uma grande quantidade de energia e, consequentemente, a uma explosão.

Existe uma massa crítica - a massa mínima de uma substância necessária para iniciar uma reação em cadeia de fissão. Ou seja, para que a bomba exploda é preciso ultrapassar a massa crítica. Isto é feito de duas maneiras:

1. Conecte duas barras idênticas com a mesma substância dentro e comprima-as por um tempo. Ou seja, se a massa crítica é de 10 kg e cada barra pesa 6 kg, ao conectá-las, obtemos uma barra de 12 kg, que ultrapassará a massa crítica, e uma reação nuclear em cadeia começará. Assim, por exemplo, fizeram os criadores da primeira bomba "Baby", que foi lançada sobre Hiroshima.
2. Uma bola com massa menor que a crítica é cercada por explosivos e cria uma explosão direcionada. A onda de choque comprime esta bola, sua densidade aumenta. A massa para essa nova densidade torna-se maior que a crítica e a reação começa. Esse método é chamado de implosão, foi usado para ativar o Fat Man lançado em Nagasaki, bem como para o Gadget, a primeira bomba detonada no deserto dos EUA. O filme Oppenheimer mostra esse momento.

Como a bomba é direcionada ao alvo é uma questão de aerodinâmica e balística espacial. Agora existem mísseis balísticos com ogivas nucleares ou termonucleares que são lançados no ar como foguetes espaciais, mas não entram em órbita. Em vez disso, eles começam a cair em direção ao alvo ao longo de uma certa trajetória pré-calculada.

4. O que acontece depois da explosão?

Depois que a bomba explode, muita radiação de luz é liberada primeiro, que queima tudo em um determinado raio. Este flash é tão poderoso que pode ser comparado à radiação de uma estrela no espaço. Portanto, tudo o que está no epicentro queima instantaneamente.

Então vem a onda de choque. Ele se move a uma velocidade acima da velocidade do som, mas abaixo da velocidade da luz, varrendo tudo em seu caminho: destruindo prédios, arrancando árvores, virando carros.

Paralelamente, a área está contaminada com radiação. As pessoas adoecem com a doença da radiação, elas e seus descendentes aumentam o crescimento de doenças oncológicas. Plantas e animais sofrem mutações. Campos agrícolas tornam-se inutilizáveis.

5. Os presidentes nucleares realmente têm um botão vermelho?

Eu não sei que. Acho que é um título figurativo. Em um avião, por exemplo, existem aparelhos nos quais são gravados os parâmetros de voo e as conversas dos pilotos. Eles são chamados de caixas pretas, embora na verdade sejam pintados de laranja. O mesmo é verdade aqui - é improvável que o "botão vermelho" descreva a forma de realização física.

Mas é verdade que existem armas nucleares estratégicas que estão em alerta e, relativamente falando, prontas para serem usadas a qualquer momento. Pode ser usado quando há uma ameaça direta ao estado - de um ataque nuclear a um ataque alienígena, por exemplo. Nesse caso, a primeira pessoa do estado, o presidente, dá ordem pessoal para lançá-lo.

Além disso, existem armas nucleares táticas que não estão preparadas para uso direto. Ele é armazenado em um estado “desativado” em unidades militares.

6. As armas nucleares têm prazo de validade?

As bombas nucleares usam uma substância radioativa instável que sofre um processo de decaimento natural. Por causa disso, as propriedades ativas das bombas nucleares tornam-se cada vez menores com o tempo. Mas a conta não é de anos, mas de dezenas de milhares de anos.

Por exemplo, a meia-vida do plutônio-239 é de 24.000 anos e a do urânio-235 é de 700 milhões de anos. O que isso significa? Isso significa que somente após esse período a substância ativa da bomba terá a metade. Ou seja, no horizonte de centenas de anos, uma bomba nuclear continua perigosa.

Porém, além disso, existem elementos adicionais na bomba, cada um com sua própria data de validade. Esses elementos também se tornam obsoletos. Por exemplo, os explosivos mais comuns podem ficar úmidos, os eletrônicos podem se tornar inutilizáveis. Portanto, a vida útil de cada bomba em particular depende de seu design.

7. Uma bomba atômica pode explodir sozinha?

Extremamente improvável. A explosão de uma bomba nuclear ou termonuclear é um processo no qual algo pode facilmente dar errado. Se, por exemplo, uma bomba cair acidentalmente de um avião na calçada, algo nela pode se mover, clicar, o processo de iniciar a explosão começará, mas, muito provavelmente, não será totalmente concluído e não levará a um gigante liberação de energia. Haverá apenas um pequeno "zilch".

Por exemplo, em 1966, durante a Guerra Fria, a Força Aérea dos EUA conduziu a Operação Chrome Dome. Vários bombardeiros com bombas atômicas a bordo estavam constantemente no ar e estavam prontos a qualquer momento para atacar a URSS.

Vários acidentes ocorreram durante esta operação. Certa vez, uma bomba atômica caiu de sua escotilha e seus fragmentos caíram na vila espanhola de Palomares. Houve um incêndio, mas, felizmente, não houve explosão e nenhum morador ficou ferido. Além disso, a bomba caiu no mar e foi retirada com a participação de mergulhadores. Cada um desses casos, apesar de outras consequências negativas, não levou à ativação de uma bomba nuclear.

8. As armas nucleares podem ser compradas?

É quase impossível adquirir ou produzir armas nucleares - é difícil, caro e ilegal.

Em 1968, a maioria dos países existentes na época assinaram o Tratado de Não Proliferação de Armas Nucleares. Ele restringe a produção e venda de tais armas. No entanto, alguns países agora são suspeitos de violá-lo. Por exemplo, houve relatos de que o Irã deseja ingressar no clube das potências nucleares. Supostamente, o desenvolvimento de uma bomba atômica está em andamento em seu território.

O que se pode dizer com certeza é que as empresas privadas dificilmente podem desenvolver armas nucleares. Na maioria das vezes, esses são projetos nacionais disponíveis apenas para países com grandes economias. De fato, para criar uma bomba atômica do zero, você deve primeiro enriquecer o minério para que o isótopo desejado seja obtido do urânio comum. Além disso, são necessários instrumentos muito precisos para medir a presença de explosivos nas armas.

Além disso, uma “polícia radioativa” especial monitora a circulação de elementos radioativos. Afinal, a radiação sempre deixa rastros. Portanto, dificilmente é possível garantir que uma grande quantidade de material radioativo seja transportada para algum lugar imperceptivelmente.

9. Como a explosão de uma usina nuclear é diferente da explosão de uma bomba atômica?

Quando uma bomba nuclear explode, ocorre uma reação em cadeia e a energia armazenada no núcleo do átomo é liberada. E no caso de um acidente em uma usina nuclear, surge uma grande pressão dentro de um reator nuclear com uma substância radioativa, que leva à ruptura. Imagine que você está fervendo leite condensado: se você ferver uma jarra, ela explodirá.

Sim, em ambos os casos ocorre contaminação radioativa da área, mas pode diferir em escala. Por exemplo, Hiroshima e Nagasaki foram repovoadas apenas alguns anos após o bombardeio. Mas ao redor da usina nuclear de Chernobyl, a zona de exclusão ainda é preservada, embora o acidente tenha ocorrido há muito tempo - em 1986. Por que?

Em primeiro lugar, o fato é que a bomba atômica no Japão foi detonada a uma altura de várias centenas de metros acima do solo, de modo que a radiação “resistiu” mais rapidamente. O reator de Chernobyl explodiu ao nível do solo, tornando o solo radioativo por muitos anos. Só recentemente eles começaram a encontrar animais e plantas silvestres sem sinais de mutações.

Em segundo lugar, a bomba “Kid” continha apenas cerca de 65 kg de urânio, enquanto a “Fat Man” continha cerca de 6 kg de plutônio. O reator de Chernobyl liberou 180 toneladas de combustível nuclear. Ou seja, durante o acidente, uma ordem de magnitude a mais de substâncias nocivas foi lançada na atmosfera.

10. Quantas bombas atômicas são necessárias para destruir a Terra? O que acontece se estourar uma guerra nuclear?

O arsenal nuclear do mundo agora tem cerca de 13.000 ogivas nucleares. Essa reserva não é suficiente para, por exemplo, mover a Terra para fora de sua órbita e, assim, possivelmente destruir a vida nela.

No entanto, se uma guerra nuclear estourar, a maioria da população mundial sofrerá. Se levarmos em conta que uma em cada cinco pessoas vive em uma cidade com mais de um milhão de habitantes, os ataques contra eles levarão a uma redução significativa da população humana.

Então, incêndios começarão por toda a Terra, o que afetará o clima. Assim, os sobreviventes enfrentarão uma seca massiva, chuva ácida e fome.