Atomisk bombeklodsenhed

Atombombe, også kaldet atombombe, våben med stor eksplosiv kraft, der er resultatet af den pludselige frigørelse af energi efter opdeling eller fission af kernerne i et tungt element, såsom plutonium eller uran.

Egenskaber og virkninger af atombomber

Når en neutron rammer kernen i et atom i isotoperne uranium-235 eller plutonium-239, får den denne kerne til at opdeles i to fragmenter, der hver er en kerne med omkring halvdelen af ​​protonerne og neutronerne fra den oprindelige kerne. I processen med opdeling frigøres en stor mængde termisk energi såvel som gammastråler og to eller flere neutroner. Under visse betingelser strejker de flugtende neutroner og splittes således mere af de omgivende urankerne, der derefter udsender flere neutroner, der splider endnu flere kerner. Denne serie med hurtigt multiplikerende fission kulminerer med en kædereaktion, hvor næsten alt det fissionerbare materiale forbruges, i processen, der genererer eksplosionen af ​​det, der er kendt som en atombombe.

Mange isotoper af uran kan gennemgå fission, men uranium-235, som findes naturligt i et forhold på ca. en del pr. 139 dele af isotopen uran-238, gennemgår fission lettere og udsender flere neutroner per fission end andre sådanne isotoper. Plutonium-239 har de samme egenskaber. Dette er de primære fissionable materialer, der bruges i atombomber. En lille mængde uranium-235, siger 0,45 kg (1 pund), kan ikke gennemgå en kædereaktion og betegnes således en subkritisk masse; Dette skyldes, at de neutroner, der frigives ved en fission, i gennemsnit sandsynligvis forlader samlingen uden at slå en anden kerne og få den til at splitte. Hvis der tilføjes mere uranium-235 til samlingen, øges chancerne for, at en af ​​de frigjorte neutroner vil forårsage en anden fission, da de undslippende neutroner skal krydse flere urankerne, og chancerne er større for, at en af ​​dem vil støde ind i en anden kerne og opdele det. På det tidspunkt, hvor en af ​​neutronerne produceret af en fission i gennemsnit skaber en anden fission, er der opnået kritisk masse, og en kædereaktion og dermed en atomeksplosion vil resultere.

I praksis skal en samling af fissionerbart materiale bringes ekstremt pludselig fra en subkritisk til en kritisk tilstand. En måde dette kan gøres er at bringe to subkritiske masser sammen, på hvilket tidspunkt deres samlede masse bliver kritisk. Dette kan praktisk opnås ved at bruge høje eksplosiver til at skyde to subkritiske snegle af fissionerbart materiale sammen i et hult rør. En anden anvendt metode er implosion, hvor en kerne af fissionerbart materiale pludselig komprimeres til en mindre størrelse og dermed en større densitet; fordi det er tættere, er kernerne tættere pakket, og chancerne for, at en udsendt neutron rammer en kerne, øges. Kernen i en atombombe af implosion består af en kugle eller en række koncentriske skaller af fissionerbart materiale omgivet af en kappe med høje eksplosiver, som, samtidig med at detoneres, imploderer det fissionsbare materiale under enorme tryk til en tættere masse, der straks opnår kritikalitet. En vigtig hjælp til at opnå kritik er brugen af ​​en manipulation; dette er en kappe af berylliumoxid eller et andet stof, der omgiver det fissionerbare materiale, og som reflekterer nogle af de undslående neutroner tilbage i det fissible materiale, hvor de således kan forårsage mere fission. Derudover inkorporerer "boostet fission" enheder fusionerbare materialer som deuterium eller tritium i fissionskernen. Det smeltbare materiale øger fissioneksplosionen ved at tilvejebringe en overflod af neutroner.

Fission frigiver en enorm mængde energi i forhold til det involverede materiale. Når den er fuldt splittet, frigiver 1 kg (2,2 pund) uran-235 energien, der er ækvivalent produceret af 17.000 tons, eller 17 kiloton, af TNT. Detoneringen af ​​en atombombe frigiver enorme mængder termisk energi eller varme og opnår temperaturer på flere millioner grader i selve den eksploderende bombe. Denne termiske energi skaber en stor ildkugle, hvis varme kan antænde jordbål, der kan forbrænde en hel lille by. Konvektionsstrømme skabt af eksplosionen suger støv og andre jordmaterialer op i ildkuglen, hvilket skaber den karakteristiske svampeformede sky af en atomeksplosion. Detoneringen frembringer også straks en stærk chokbølge, der forplantes udad fra eksplosionen til afstande på adskillige miles og gradvis mister sin styrke undervejs. En sådan eksplosionsbølge kan ødelægge bygninger i adskillige kilometer fra brastens placering.

Store mængder neutroner og gammastråler udsendes også; denne dødelige stråling falder hurtigt over 1,5 til 3 km (1 til 2 miles) fra brasten. Materialer, der fordampes i ildkuglen kondenseres til fine partikler, og dette radioaktive affald, kaldet nedfald, bæres af vinden i troposfæren eller stratosfæren. De radioaktive kontaminanter inkluderer sådanne langvarige radioisotoper som strontium-90 og plutonium-239; endda begrænset eksponering for nedfaldet i de første uger efter eksplosionen kan være dødelig, og enhver eksponering øger risikoen for at udvikle kræft.