Атомске бомбе и како делују

Постоје две врсте атомске експлозије које могу олакшати Уранијум-235: фисија и фузија. Фисија, једноставно речено, је нуклеарна реакција у којој се атомско језгро дели на фрагменте (обично два фрагменти упоредне масе), све то док емитују 100 милиона до неколико стотина милиона волти енергије. Та енергија се избацује експлозивно и насилно у атомска бомба. С друге стране, фузијска реакција се обично започиње реакцијом фисије. Али за разлику од фисијске (атомске) бомбе, фузијска (водонична) бомба добија своју моћ из спајања језгара различитих изотопа водоника у језгре хелија.

Овај чланак говори о томе Бомба или атомска бомба. Огромна снага иза реакције у атомској бомби произлази из сила које атом држе заједно. Ове силе су сличне, али не баш исто као магнетизам.

Атоми се састоје од различитих бројева и комбинација три субатомска честица: протона, неутронии електрони. Протони и неутрони се удружују у формирање језгра (централне масе) атома, док електрони круже око језгра, слично као планете око сунца. Стабилност атома одређује равнотежа и распоред ових честица.

Већина елемената има веома стабилне атоме, које је немогуће раздвојити, осим бомбардовањем у акцелераторима честица. За све практичне сврхе, једини природни елемент чији се атоми могу лако делити је уранијум, а тешки метал са највећим атомом свих природних елемената и необично високим неутроном до протона однос. Овај виши омјер не повећава његову „подложност“, али има важан утицај на његову способност да олакша експлозију, чинећи уранијум-235 изузетним кандидатом за нуклеарну фисију.

Постоје два изотопа из природе уранијум. Природни уранијум се углавном састоји од изотопа У-238, са 92 протона и 146 неутрона (92 + 146 = 238) који се налазе у сваком атому. Помијешана с тим је 0,6% акумулација У-235, са само 143 неутрона по атому. Атоми овог лакшег изотопа могу се делити, па је „подељен“ и користан у прављењу атомске бомбе.

Неутрон-тежак У-238 има улогу и у атомској бомби, јер њени неутронски тешки атоми могу одбити залутали неутроне, спречавајући случајну ланчану реакцију у уранијумској бомби и задржавајући неутроне садржане у плутонијуму бомба. У-238 такође може да буде "засићен" за производњу плутонијума (Пу-239), вештачки радиоактивни елемент који се такође користи у атомским бомбама.

Оба изотопа урана су природно радиоактивна; њихови гломазни атоми се временом распадају. С обзиром на довољно времена (стотине хиљада година), уранијум ће на крају изгубити толико честица да ће се претворити у олово. Овај процес пропадања може се знатно убрзати у ономе што је познато као ланчана реакција. Уместо да се природно и споро распадају, атоми се присилно раздвајају бомбардовањем неутронима.

Ударац из једног неутрона довољан је да подели мање стабилан атом У-235, стварајући атоме мањих елемената (често баријум и криптон) и ослобађање топлоте и гама зрачења (најмоћнији и смртоноснији облик радиоактивност). Ова ланчана реакција настаје када „резервни“ неутрони из овог атома лете довољном снагом да раздвоје остале У-235 атоме са којима дођу у контакт. У теорији, потребно је поделити само један атом У-235, који ће отпустити неутроне који ће поделити остале атоме, који ће ослободити неутроне... и тако даље. Ова прогресија није аритметичка; геометријски је и одвија се унутар милионске секунде.

Минимална количина за покретање ланчане реакције као што је горе описано позната је као надкритична маса. За чисти У-235 то је 110 килограма (50 килограма). Међутим, ниједан уранијум није потпуно чист, па ће у стварности бити потребно још више, као што су У-235, У-238 и Плутон.

Уранијум није једини материјал који се користи за прављење атомских бомби. Други материјал је изотоп Пу-239 уметног елемента плутонијум. Плутон се налази природно само у минутним траговима, па се из уранијума морају добити корисне количине. У нуклеарном реактору, тежи уранијум У-238 изотоп може да буде приморан да добије додатне честице, чиме на крају постаје плутонијум.

Плутонијум неће покренути брзу ланчану реакцију сам по себи, али овај проблем се превазилази добијањем а извор неутрона или високо радиоактивни материјал који отпушта неутроне брже од плутонијума себе. У одређеним типовима бомби користи се мешавина елемената Берилијума и Полонијума да би се ова реакција изазвала. Потребан је само мали комад (наткритична маса је око 32 килограма, иако се може користити само 22). Материјал сам по себи није подељен, већ само делује као катализатор веће реакције.