Historia bomby atomowej.
Odkrycie neutronu ,którego dokonał w 1932 James Chadwick poprzedziło nadejście ery energetyki jądrowej. Po odkryciu promieniotwórczości sztucznej w 1934 dokonano także prób naświetlania jąder uranu za pomocą neutronów(małżeństwo Joliot-Curie oraz Fermi).Badacze nie przewidywali możliwości rozczepienia jądra uranu proponowanego przez niemiecką chemiczkę Idę Noddack. Przed
wybuchem 2 wojny światowej w latach 1938/1939 chemicy niemieccy, Otto Hahn i Fritz Strassmann opublikowali wyniki eksperymentu, w którym dokładnie zbadali produkty reakcji, i stwierdzili, że za pomocą neutronów udało im się rozszczepić jądro uranu. Strassman i Hahn byli radiochemikami więc potrafili zidentyfikować produkty rozpadu jądra uranu i zarazem stwierdzić że zaszła reakcja rozszczepienia. Hahn twierdził że uran rozpadnie się na bar i krypton. Bar ulegnie przemianie beta - i powstanie lantan. Badacze przypuszczali że po naświetleniu uranu nowo powstałe pierwiastki będą miały właściwości podobne do lantanu i baru. W dzisiejszych czasach wiadomo że uran rozpada się także na dwa inne pierwiastki-możliwości jest 170.Masy powstałych produktów nie są równe np. jeden fragment ma1/3masy atomu uranu, drugi natomiast ok.2/3.Badania nad produktami naświetlania uranu neutronami były prowadzone jeszcze w wielu ośrodkach na świecie. Podobno jeden z amerykańskich uczonych po naświetleniu uranu neutronami przenosił wydzielone produkty w szklanych naczyniach do pomieszczenia ,gdzie miał zbadać widmo promieniowania gama emitowanego przez powstałe radionuklidy. Analiza tego widma ustaliłaby jakie to są produkty rozpadu uranu. Naukowiec poślizgnął się i roztłukł naczynia co doprowadziło do skażenia i do zamknięcia laboratorium. Było to rok przed ogłoszeniem pracy Strassmanna i Hahna. Informacja o udanym eksperymencie rozszczepienia jądra uranu za pomocą neutronów poruszyła nie tylko fizyków ale także chemików jądrowych. Zaczęto zastanawiać się o możliwościach wykorzystania tego odkrycia. Jedni chcieli do konstrukcji reaktora jądrowego w którym reakcja rozszczepienia ciężkich jąder przebiegałaby w sposób kontrolowany, a otrzymana energia byłaby wykorzystana w sposób pokojowy. Inni zaś chcieli konstrukcji niszczycielskiej broni nowego typu
silniejszej od dotychczas znanej. Zainteresowani tą drugą możliwością byli przede wszystkim politycy. Świat w tym momencie stał w obliczu nieuniknionego konfliktu. Wraz z wybuchem 2 wojny światowej rozpoczął się wyścig, kto pierwszy zawładnie energią atomową i kto pierwszy wykorzysta ją w przyszłości. Otto Hahn po ogłoszeniu ze Strassmannem wyników swoich badań szybko uświadomił sobie jak groźne następstwa dla ludzkości może mieć odkrycie reakcji rozszczepienia jąder uranu. Po wybuchu 2 wojny światowej fizycy i chemicy ostrzegali rządy aliantów jak groźną broń mogą uzyskać Niemcy po wykorzystaniu odkrycia niemieckich chemików. Dzięki interwencji wybitnych uczonych, w tym także Alberta Einsteina, który osobiście napisał list do prezydenta Stanów Zjednoczonych Roosvelta, alianci zdążyli wywieźć wszystkie zapasy uranu i ciężkiej wody zanim Niemcy zajęli Francję i Norwegię oraz podjęli program budowy broni jądrowej. Początkowo był on realizowany w Wielkiej Brytanii, a następnie w Stanach Zjednoczonych pod kryptonimem „MANHATTAN”. Są przypuszczenia że część fizyków niemieckich miała wątpliwości, czy powinni pracować nad bronią jądrową i wykorzystać ją .Podobno w tej sprawie kontaktował się z Nielsem Bohrem niemiecki uczony Heisenberg. Jednak nieufność po obu stronach była tak duża że nie doszło do porozumienia. Alianci światowy wyścig o panowanie nad energią jądrową traktowali niezmiernie poważnie np. wybitny fizyk atomowy Niels Bohr, który miał uczestniczyć w badaniach nad rozszczepieniem uranu został przetransportowany samolotem z Szwecji do Anglii. Niels Bohr został w porę ostrzeżony przez fizyków niemieckich o planowanej akcji na Danię przez Niemcy hitlerowskie w trakcie której Bohr mógłby być aresztowany. Dzięki temu uciekł z Danii do Szwecji. Do Stanów Zjednoczonych zostali sprowadzeni w krótkim czasie wszyscy najlepsi fizycy i chemicy, którzy nie chcieli lub nie mogli mieszkać w hitlerowskiej Europie. Naukowcy namówili rząd do budowania nowej broni która w przyszłości mogła zadecydować o losach wojny. Uczestniczył w tym również Albert Einstein, który jako żyd musiał uciekać z hitlerowskich Niemiec. Cały program wyprodukowania bomby atomowej zgromadził najwybitniejszych fizyków i chemików (laureatów Nobla). Kierownikiem tego programu był wybitny fizyk J. Robert Oppenheimer. Po zakończeniu programu został on odsunięty od badań nad energią na skutek intryg politycznych i pomówień. Program który miał na celu zbudowanie broni która powstrzyma Hitlera i jego władcze zapędy miał na celu również uprzedzenia uczonych niemieckich którzy również pracowali nad tą bronią. Jednak nie byli oni do końca przekonani co do słuszności badań nad tą bronią więc pewnie nie zdążyli oni przed aliantami odkryć morderczej i śmiercionośnej sile broni która swoją mocą straszy aż do dzisiejszego dnia. Podczas 2 wojny światowej dla uczonych pracujących nad projektem „MANHATTAN” najważniejszy był czas .Wydawało się wtedy że tylko zbudowanie tak strasznej broni o nie spotykanej sile rażenia i mocniejszej od dotychczasowych broni masowego rażenia jest jedyną alternatywą aby powstrzymać hitlerowskie Niemcy przed zawładnięciem światem. Jakże inne nastroje panowały wśród tych samych uczonych po tym jak dwie bomby, jedna po drugiej zostały zrzucone na duże skupiska cywilnej ludności miast japońskich-Hiroszimę i Nagasaki. Przebywający już w niewoli brytyjskiej Otto Hahn po otrzymaniu informacji o wybuchach atomowych w Japonii przez długi czas był bliski obłędu. To, co stało się w Japonii nie miało by miejsca gdyby nie jego odkrycie które pozwoliło zbudować tak złą dla ludzkości broń. Również Albert Einstein od czasu masakry w Japonii nie opublikował już żadnej większej pracy naukowej (podobno opracował po wojnie teorie na miarę teorii względności jednak obawiając się że będzie ona znowu źle wykorzystana przez człowieka, przed śmiercią zniszczył swoje notatki). Po wojnie Einstein intensywnie włączył się w ruch uczonych na rzecz pokoju i rozbrojenia atomowego i był gorącym zwolennikiem organizacji która skupiała uczonych – Pugwash. Omówię teraz stronę praktyczną tego co zniszczyło tyle istnień ludzkich. Już w 1940 roku przewidywano że w odpowiednich warunkach przy użyciu powolnych neutronów reakcja atomowa jest do opanowania. Sądzono że łańcuchowy proces rozczepiania z szybkimi neutronami rozwinie się z olbrzymią prędkością i stworzy to możliwość skonstruowania bomby o potężnej mocy -BOMBY ATOMOWEJ. Podobnie jak w reaktorze jądrowym ,w bombie atomowej musi zostać przekroczona masa krytyczna materiału rozszczepialnego.
Ładunkiem wybuchowym może być uran-235,uran-233pluton-239 przy czym reakcja łańcuchowa musi zachodzić pod wpływem neutronów prędkich aby proces przebiegał szybko. Masę krytyczną która jest potrzebna w bombie atomowej można osiągnąć przez krótkotrwałe zgniecenie materiału rozszczepialnego za pomocą wybuchu zwykłego ładunku. Materiał osiąga wtedy większą gęstość niż ma w warunkach normalnych. Wybuch bomby atomowej ,której ładunkiem wybuchowym jest pluton uzyskuje się metodą implozji. Na skutek wybuchu zwykłego materiału wybuchowego otaczającego kulę plutonu jego gęstość zwiększa się w stosunku do normalnej. Kompresja ta następuje tak szybko że proces spontanicznego rozszczepiania nie zdąży uszkodzić bomby ,czyli doprowadzić do wydzielenia się dużej ilości ciepła, prowadząc do wyparowania znacznej części materiału rozszczepialnego tuż przed eksplozją. Metodę implozji zastosowali Amerykanie w bombie zrzuconej na Nagasaki 9 sierpnia 1945 roku.
Także bomby plutonowej użyto podczas pierwszej próby nuklearnej przeprowadzonej przez Stany
Zjednoczone w Nowym Meksyku w 1945 .Pierwsza bomba Rosjan w 1949 była również plutonowa.
Aby zwiększyć siłę rażenia bomby atomowej poprzez czynnik opadu radioaktywnego, ładunek jądrowy otacza się kobaltem. Kobalt naturalny 59Co ulega aktywacji neutronami, przechodząc w promieniotwórczy kobalt 60 który w postaci opadu promieniotwórczego jest śmiertelny dla ludności. Bomba ta nigdy nie została użyta i nazywa się kobaltową. Bomba ta nie ma nic wspólnego z bombą kobaltową stosowaną w lecznictwie. Moc wybuchowa bomby atomowej jest określona w kilotonach (kt) TNT. Jedna kilotona odpowiada sile wybuchu 1 tysiąca ton TNT (trotylu, trinitrotoluenu). Czterotonowa bomba uranowa (u-235)zrzucona na Hiroszimę miała moc ok.15 TNT(równowartość ok.15.tys trotylu). Do przewiezienia takiej ilości ładunku wybuchowego należałoby użyć kilkudziesięciu zestawów wagonów. Bombę tę ze względu na jej kształt nazwano „LITTLE BOY” lub ”THIN MAN”(chudzielec co stanowiło aluzję do prezydenta USA Roosvelta).W kilka dni później została zrzucona bomba na Nagasaki – była to bomba plutonowa (implozyjna w której paliwem był pluton 239).Tą bombę nazwano zaś „FAT MAN”, co było aluzją do Churchilla – premiera Wielkiej Brytanii. Samolot który przeniósł te śmiercionośne bomby nazywał się „ENOLA GAY”.
Źródła:
— „Energia jądrowa i promieniotwórczość” Z. Czernicka
— „Niewyjaśnione historie II wojny światowej” W. Breuer
michael2679