sehranka

Tentokrát se podíváme na poněkud kontroverznější téma, ale o to možná zajímavější. Vždyť kterého chlapa aspoň trochu nezajímá technika a vojenství. A jak říkal Kutil Tim: „Chce to víc síly“. No tak se pojďme podívat na tu nejsilnější zbraň, kterou má lidstvo k dispozici.

Napřed malá rekapitulace. Atomové bomby čerpají svoji sílu ze štěpné řetězové reakce. Taková reakce nastane, pokud máme dostatečné množství (kritickou masu) štěpného materiálu na jednom místě a cvrnkneme do toho neutronem. Neutron rozštěpí první atom, uvolní se energie a vylítnou dva neutrony, které rozštěpí další dva atomy, ze kterých vylítnou další neutrony a rozštěpí čtyři atomy, a tak dále. Již dvacátá generace jich rozštěpí přes milion - to vše během pár milisekund.

Obr. 1: Ilustrace řetězové štěpné reakce.

Jak už víme z předchozích článku, v elektrárně potřebujeme řetězovou reakci regulovat. V bombě je to jednodušší, nic neregulujeme. Ačkoliv...tak jednoduché to taky není. Musíme zavést nějaké opatření, aby nám kritická masa posečkala aspoň chvíli na jednom místě a zkonzumoval se dostatek materiálu, než ji ta obrovská síla roztrhne. Pokud ji totiž roztrhne moc brzo, štěpný materiál se od sebe oddálí a reakce ustane, takže taková bomba doručí jen malý zlomek své síly. Zmařeny potenciál, něco jako předčasná ejakulace :).

Štěpná bomba

U klasické štěpné bomby máme v podstatě dvě možnosti. Jednodušší na provedení je tzv. gun-type varianta, kde máme v rouře dvě podkritické masy, které k sobě doručíme pomocí klasické výbušniny (analogie s hlavní zbraně a vystřelením projektilu). Spojením dvou podkritických mas získáme masu nadkritickou a započne řetězová reakce. Tlak výbušniny, který bude zpočátku působit proti rozpínací síle štěpné reakce, zaručí, že tyto dvě masy zůstanou u sebe rozumně dlouho na to, aby bomba měla velký výtěžek.

Obr. 2: Konstrukce štěpných bomb.

Druhý, tzv. implozní typ, je o něco komplikovanější (hlavně z hlediska řídící elektroniky). Máme kouli štěpného materiálu, který je tak-tak podkritický. Kolem něho rovnoměrně rozmístíme výbušniny, u kterých musíme zajistit naprosto synchronizované odpálení. Odpal všech výbušnin naráz způsobí, že tlaková vlna a teplo rovnoměrně stlačí koulí na menší objem, a tento objem už je nadkritický a započne štěpná reakce. Opět je to tlak výbušniny, který zpočátku působí proti rozpínací síle štěpné reakce. Drobná výhoda je zde v tom, že materiál je jednolitá koule (narozdíl od předchozího typu, kde máme dvě polokoule pouze přiložené k sobě silou výbuchu), takže trvá o něco déle, než se taková koule zevnitř roztrhne. Nevýhoda je naopak v tom, že tato bomba je prostorově náročnější (vzpomeňte na fotku Fat-Mana), což může činit problém s doručováním takové bomby na protivníkovo území.

Zajímavosti je, že pokud je naším štěpným materiálem plutonium, musíme použít tento náročnější implozní typ, nelze použít gun-type. Je to ve vyváženém kontrastu s tím, že obecně se plutonium pro účely bomby považuje za snadněji získatelné než (vysoceobohacený) uran. Případný zájemce o bombu má tak dilema, zda chce snadněji získat materiál, nebo snadněji zkonstruovat bombu. Nemůže mít oboje.

Termonukleární bomba

No a pak je tu takový zlatý hřeb celého tohoto snažení - termonukleární bomba. Čili bomba, kde se energie nezískává (jen) že štěpení, ale zejména ze slučování jader vodíku (fúze). Proces fúze je 10x energeticky vydatnější než štěpení, takže je jasné, že tyto bomby mohou poskytnout daleko větší efekt. Zatímco na fúzní elektrárny si budeme muset ještě pár desítek let počkat, fúzní bomba se v Americe zrodila již pár let po prvních štěpných bombách. Hlavní zásluhu na tom měli dva Středoevropani (jupíí) - Maďar Teller a Polák Ulam, podle kterých se konstrukce jmenuje Teller-Ulam design.

Obr. 3: Konstrukce termonukleární bomby.

Termonukleární bomba má dvě fáze. V první fázi se zažehne (pomocí klasické výbušniny) štěpná bomba, která má zabezpečit vysoké teploty a tlaky v tělese, takové, které překročí prahové hodnoty pro uskutečnění fúze. Jsou to řádově miliony stupňů celsia (odtud „termo“nukleární) a miliardy atmosfér (v tlakovodním reaktoru je voda pod tlakem 160 atmosfér). Jakmile se začne uskutečňovat fúze, objeví se v soustavě také velké množství neutronů, jakožto produktů fúzní reakce. Tyto neutrony dále štěpí okolní materiál i zbytek štěpné bomby z první fáze. Jak vidíte, jedná se o vysoce efektivní systém, kdy takřka nic nepřijde nazmar.

Materiál fúzní náplně musí obsahovat deuterium a tritium - dva izotopy vodíku, které se spolu sloučí za vzniku energie a neutronů. Vodík je plyn, což věci trochu komplikuje. První test (Ivy Mike) skutečně použil zkapalněnou směs izotopů vodíku. Vzhledem k tomu, že na zkapalnění vodíku jsou potřeba extrémně nízké teploty, je mnohem praktičtější použití pevného hydridu lithného (LiH). Izotopem vodíku (oním hydridem) je tedy v našem případě deuterium. Tritium získáme tak, že lithium absorbuje neutron (uvolněný v první fázi bomby) a rozdělí se na alfa částici a právě tritium.

Pár slov na závěr

Existence neskutečně účinných jaderných zbraní, které jsou schopné několikrát zničit celou planetu, přinesla několik paradoxních, sotva zamýšlených důsledku.

Jedním je ten paradox, že svět je díky jaderných zbraním bezpečnějším místem s méně válečnými konflikty. Držitelé si netroufnou je použít jindy než v krajní nouzi, a nedržitelé si zase sotva troufnou útočit na držitele. Schválně, kdy se naposledy odehrál válečný konflikt na území USA, Ruska, Číny, Francie nebo Anglie? Jediné dvě výjimky jsou v tomto Indie a Pákistán, tyto země spolu v omezené míře válčí. Mimochodem, Ukrajina po pádu SSSR měla na svém území rozmístěny jaderné zbraně, které ochotně předala zpět Rusku smlouvou, zavazující Rusko k zaručení územní integrity Ukrajiny a záruce o neútočení (Budapešťské memorandum). O pár let později si Putin anexí Krymu tímto memorandem vytřel prdel. Zda by stejně postupoval i v případě, že by Ukrajina disponovala oněmi zbraněmi, je otázka k zamyšlení.

Pacifisté to neradi přijímají, ale někdy prostě platí, že kdo chce mír, musí zbrojit. Já sám jsem zastáncem velice divoké a kontroverzní teorie, že pokud bychom povolili kterémukoliv státu vývoj a držení jaderných zbraní (znamenalo by to zrušit dohodu o nešíření jaderných materiálu, kterou podepsaly téměř všechny státy světa), razantně by poklesl počet válečných konfliktu, protože by si na sebe státy netroufly zaútočit (nezáleželo by na tom, zda agresor nashromáždil o X tanků, Y letadel a Z mužů víc a může tak zahájit invazi, protože jediná bomba jako odpověď na takovou invazi může vymazat z mapy hlavní město agresora). Řešení konfliktu vojensky by tedy nebyla cesta, a vzrostl by význam diplomatického řešení sporů. Je to stejná teorie jako ta o ozbrojené společnosti, kdy s rostoucím počtem zbraní mezi občany (čistý trestní rejstřík podmínkou) dochází ke snížení trestné činnosti, protože pachatel tuší velkou šanci toho, že bude při loupeži zastřelen.

Odkazy:

http://www.atomicarchive.com/Fission/Fission2.shtml

https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon

Komentáře

Přispívat do diskuze mohou jen přihlášení uživatelé.

V diskuzi není zatím žádný příspěvek