10 pertanyaan memalukan tentang senjata nuklir: jawaban fisikawan Dmitry Pobedinsky

Di baru seri artikel ahli menjawab pertanyaan yang biasanya memalukan untuk ditanyakan: sepertinya semua orang sudah mengetahuinya, dan penanya akan terlihat bodoh.

Sebelum pemutaran perdana Oppenheimer, kami berbicara dengan fisikawan Dmitry Pobedinsky tentang bom atom. Kami berharap film ini akan lebih jelas sekarang.

1. Apa bedanya bom atom dengan bom konvensional?

Bom pada prinsipnya adalah proyektil yang diisi dengan bahan peledak yang dapat bereaksi dengan sangat cepat. Ketika ini terjadi, terjadi ledakan - yaitu, sejumlah besar energi dilepaskan dalam waktu singkat.

Sebelum aktivasi bom, energi ini disimpan dalam "keadaan tidur", seolah-olah. Dalam bom biasa, itu disimpan dalam bentuk ikatan antara atom-atom molekul. Dalam bom nuklir - berupa penghubung antar partikel inti, proton dan neutron. Hubungan antara yang terakhir jauh lebih kuat, sehingga energi yang akan dilepaskan saat bom diaktifkan akan lebih banyak - ceteris paribus - sekitar satu juta kali.

2. Apa perbedaan antara bom atom, nuklir, dan termonuklir?

Konsep bom atom dan nuklir paling sering dapat dipertukarkan dan dalam konteks kita memiliki arti yang sama: untuk ledakannya, reaksi fisi nuklir digunakan elemen beratseperti uranium atau plutonium.

Bom termonuklir menggunakan prinsip yang berbeda - fusi termonuklir, di mana paru-paru seperti itu unsur-unsur seperti hidrogen atau litium bergabung menjadi unsur yang lebih berat, karena itu diperlukan energi untuk ledakan.

Dalam hal pelepasan energi, bom termonuklir, berbeda dengan bom nuklir, dapat dibuat sangat besar. Cukup sulit untuk melipatgandakan kekuatan muatan nuklir, tetapi relatif mudah untuk meningkatkan kekuatan bom termonuklir.

Bahkan bom termonuklir tidak memiliki faktor perusak seperti radiasi. Tetapi ketika bom nuklir meledak, banyak elemen yang tidak stabil terbentuk dan terjadi kontaminasi radiasi di area tersebut.

Namun, seringkali bom termonuklir mengandung bom nuklir, yang menyebabkan polusi radiasi, meski lebih sedikit.

Untuk meringkas:

• bom atom dan bom nuklir adalah sama
• bom atom menggunakan reaksi unsur berat, bom termonuklir menggunakan reaksi ringan,
• lebih mudah meningkatkan kekuatan bom termonuklir daripada bom atom,
• dengan ledakan nuklir dan termonuklir dengan kekuatan yang sama, polusi radiasi akan lebih sedikit dalam kasus kedua.

3. Bagaimana senjata nuklir diaktifkan dan dipandu menuju target?

Dalam zat radioaktif yang terkandung di dalam bom atom, reaksi fisi terus berlangsung dalam mode membara. Namun, energi yang dilepaskan dalam kasus ini tidak cukup untuk terjadinya ledakan besar.

Dimungkinkan untuk membuat proses berjalan lebih aktif. Untuk ini, reaksi fisi harus berantai dan mandiri - yaitu, sehingga putusnya satu ikatan antara partikel-partikel inti memicu putusnya ikatan yang lain, dan seterusnya dalam urutan yang meningkat. Kemudian tumbukan seperti longsoran salju dalam sepersekian mikro sedetik ini akan menyebabkan pelepasan energi dalam jumlah besar dan, karenanya, ledakan.

Ada yang namanya massa kritis - massa minimum suatu zat yang diperlukan untuk memulai reaksi berantai fisi. Artinya, agar bom meledak, perlu melebihi massa kritis. Ini dilakukan dengan dua cara:

1. Hubungkan bersama dua batang identik dengan bahan yang sama di dalamnya dan kompres untuk sementara waktu. Artinya, jika massa kritis adalah 10 kg, dan setiap batang memiliki berat 6 kg, maka dengan menghubungkannya, kita mendapatkan batang dengan berat 12 kg, yang akan melebihi massa kritis, dan reaksi berantai nuklir akan dimulai. Jadi, misalnya, pencipta bom pertama "Baby", yang dijatuhkan di Hiroshima.
2. Sebuah bola yang memiliki massa kurang dari yang kritis dikelilingi oleh bahan peledak dan menciptakan ledakan yang terarah. Gelombang kejut memampatkan bola ini, kepadatannya meningkat. Massa untuk densitas baru ini menjadi lebih tinggi daripada densitas kritis, dan reaksi dimulai. Metode ini disebut ledakan, digunakan untuk mengaktifkan Fat Man yang dijatuhkan di Nagasaki, serta untuk Gadget, bom pertama yang diledakkan di gurun AS. Film Oppenheimer menunjukkan momen ini.

Bagaimana bom diarahkan ke sasaran adalah masalah aerodinamika dan balistik luar angkasa. Sekarang ada rudal balistik dengan hulu ledak nuklir atau termonuklir yang diluncurkan ke udara seperti roket luar angkasa, tetapi tidak masuk ke orbit. Sebaliknya, mereka mulai jatuh ke arah target di sepanjang lintasan tertentu yang telah dihitung sebelumnya.

4. Apa yang terjadi setelah ledakan?

Setelah bom meledak, banyak radiasi cahaya yang dilepaskan pertama kali, yang membakar segala sesuatu dalam radius tertentu. Kilatan ini sangat kuat sehingga dapat dibandingkan dengan radiasi dari bintang di luar angkasa. Oleh karena itu, semua yang ada di pusat gempa langsung padam.

Lalu datanglah gelombang kejut. Ia bergerak dengan kecepatan di atas kecepatan suara, tetapi di bawah kecepatan cahaya, menyapu semua yang dilewatinya: menghancurkan bangunan, menumbangkan pohon, menjungkirbalikkan mobil.

Sejalan dengan ini, area tersebut terkontaminasi radiasi. Orang sakit karena penyakit radiasi, mereka dan keturunannya meningkatkan pertumbuhan penyakit onkologis. Tumbuhan dan hewan bermutasi. Lahan pertanian menjadi tidak terpakai.

5. Apakah presiden nuklir benar-benar memiliki tombol merah?

Saya tidak tahu itu. Saya pikir itu judul kiasan. Di pesawat terbang, misalnya, ada perangkat yang merekam parameter penerbangan dan percakapan pilot. Mereka disebut kotak hitam, meski sebenarnya dicat oranye. Hal yang sama berlaku di sini - "tombol merah" tidak mungkin menggambarkan perwujudan fisik.

Tetapi fakta bahwa ada senjata nuklir strategis yang waspada dan, secara relatif, siap digunakan kapan saja adalah benar. Ini dapat digunakan ketika ada ancaman langsung terhadap negara - dari serangan nuklir hingga serangan alien, misalnya. Dalam hal ini, orang pertama negara, presiden, memberikan perintah pribadi untuk meluncurkannya.

Selain itu, ada senjata nuklir taktis yang tidak disiapkan untuk penggunaan langsung. Itu disimpan dalam keadaan "mothballed" di unit militer.

6. Apakah senjata nuklir memiliki tanggal kedaluwarsa?

Bom nuklir menggunakan zat radioaktif tidak stabil yang mengalami proses peluruhan alami. Karena itu, sifat aktif bom nuklir menjadi semakin kecil dari waktu ke waktu. Tapi perhitungannya bukan selama bertahun-tahun, tapi selama puluhan ribu tahun.

Misalnya, waktu paruh plutonium-239 adalah 24.000 tahun, dan uranium-235 adalah 700.000.000 tahun. Apa artinya? Artinya baru setelah itu zat aktif di dalam bom akan menjadi setengahnya. Artinya, dalam jangka waktu ratusan tahun, bom nuklir tetap berbahaya.

Namun, selain itu, bom tersebut memiliki elemen tambahan yang masing-masing memiliki tanggal kedaluwarsa. Unsur-unsur ini juga menjadi usang. Misalnya, bahan peledak yang paling umum bisa menjadi lembab, elektronik bisa menjadi tidak dapat digunakan. Oleh karena itu, umur simpan setiap bom tergantung pada desainnya.

7. Bisakah bom atom meledak dengan sendirinya?

Sangat tidak mungkin. Ledakan bom nuklir atau termonuklir adalah proses di mana sesuatu dapat dengan mudah salah. Jika, misalnya, sebuah bom secara tidak sengaja jatuh dari pesawat ke trotoar, maka sesuatu di dalamnya dapat bergerak, klik, proses dimulainya ledakan akan dimulai, tetapi, kemungkinan besar, tidak akan selesai sepenuhnya dan tidak akan mengarah ke raksasa pelepasan energi. Hanya akan ada "nihil" kecil.

Misalnya, pada tahun 1966, selama Perang Dingin, Angkatan Udara AS melakukan Operasi Chrome Dome. Beberapa pembom dengan bom atom di dalamnya terus-menerus mengudara dan siap kapan saja untuk menyerang Uni Soviet.

Beberapa kecelakaan terjadi selama operasi ini. Suatu kali, sebuah bom atom jatuh dari palkanya, dan pecahannya jatuh di desa Palomares di Spanyol. Ada kebakaran, tapi untungnya tidak ada ledakan, dan tidak ada warga yang terluka. Selain itu, bom tersebut jatuh ke laut, dan ditarik keluar dengan melibatkan penyelam. Masing-masing kasus ini, terlepas dari konsekuensi negatif lainnya, tidak mengarah pada pengaktifan bom nuklir.

8. Bisakah senjata nuklir dibeli?

Hampir tidak mungkin memperoleh atau memproduksi senjata nuklir - sulit, mahal, dan ilegal.

Pada tahun 1968, sebagian besar negara yang ada saat itu menandatangani Perjanjian Non-Proliferasi Senjata Nuklir. Ini membatasi produksi dan penjualan senjata semacam itu. Namun, beberapa negara kini diduga melanggarnya. Misalnya, ada laporan bahwa Iran ingin bergabung dengan klub kekuatan nuklir. Diduga, pengembangan bom atom sedang berlangsung di wilayahnya.

Yang pasti, perusahaan swasta hampir tidak bisa mengembangkan senjata nuklir. Paling sering ini adalah proyek nasional yang hanya tersedia untuk negara dengan ekonomi besar. Memang, untuk membuat bom atom dari awal, Anda harus memperkaya bijih terlebih dahulu agar diperoleh isotop yang diinginkan dari uranium biasa. Selain itu, diperlukan instrumen yang sangat presisi untuk mengukur keberadaan bahan peledak di senjata.

Selain itu, "polisi radioaktif" khusus memantau peredaran unsur radioaktif. Bagaimanapun, radiasi selalu meninggalkan jejak. Oleh karena itu, hampir tidak mungkin untuk memastikan bahwa sejumlah besar bahan radioaktif diangkut ke suatu tempat tanpa disadari.

9. Bagaimana ledakan di pembangkit listrik tenaga nuklir berbeda dari ledakan bom atom?

Ketika bom nuklir meledak, reaksi berantai terjadi, dan energi yang tersimpan dalam inti atom dilepaskan. Dan jika terjadi kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir, tekanan besar muncul di dalam reaktor nuklir dengan zat radioaktif, yang menyebabkan pecahnya. Bayangkan Anda sedang merebus susu kental: jika Anda merebus stoples, toples itu akan meledak.

Ya, dalam kedua kasus tersebut, kontaminasi radioaktif di area tersebut terjadi, tetapi skalanya mungkin berbeda. Misalnya, Hiroshima dan Nagasaki dihuni kembali hanya beberapa tahun setelah pengeboman. Namun di sekitar PLTN Chernobyl, zona eksklusi masih dipertahankan, meski kecelakaan itu sudah lama terjadi - pada tahun 1986. Mengapa?

Pertama, faktanya bom atom di Jepang diledakkan pada ketinggian beberapa ratus meter di atas tanah, sehingga radiasinya “melapuk” lebih cepat. Reaktor di Chernobyl meledak di permukaan tanah, membuat tanah menjadi radioaktif selama bertahun-tahun. Baru belakangan ini mereka mulai bertemu hewan dan tumbuhan liar tanpa tanda-tanda mutasi.

Kedua, bom "Kid" hanya mengandung sekitar 65 kg uranium, sedangkan "Fat Man" mengandung sekitar 6 kg plutonium. Reaktor Chernobyl melepaskan 180 ton bahan bakar nuklir. Artinya, selama kecelakaan itu, lebih banyak zat berbahaya dilepaskan ke atmosfer.

10. Berapa banyak bom atom yang dibutuhkan untuk menghancurkan bumi? Apa yang terjadi jika perang nuklir pecah?

Persenjataan nuklir dunia sekarang memiliki sekitar 13.000 hulu ledak nuklir. Cadangan ini tidak cukup untuk, misalnya, memindahkan Bumi dari orbitnya dan dengan demikian mungkin menghancurkan kehidupan di atasnya.

Namun, jika perang nuklir pecah, sebagian besar penduduk dunia akan menderita. Jika kita memperhitungkan bahwa setiap orang kelima tinggal di lebih dari satu juta kota, maka pemogokan terhadap mereka akan menyebabkan penurunan yang signifikan dalam populasi manusia.

Kemudian, kebakaran akan dimulai di seluruh bumi, yang akan memengaruhi iklim. Jadi yang selamat akan menghadapi kekeringan besar, hujan asam dan kelaparan.