Obr. 3. Bomba zhodená na Hiroshima. Toto zariadenie bolo 120 palcov.(304,8 cm) Obr. 4. Bomba zhodená na Nagasaki. Toto zariadenie bolo 128
dlhé a vážilo 7000 libier (3175,15 kg) palcov (325,12 cm) dlhé a vážilo 10000 libier (4535,92 kg)
Ako môžeme vidieť z obrázkov 3 a 4, bomby použité v druhej svetovej vojne boli vcelku ťažkopádne. Pokroky v technológii tvarovania chemických výbušnín používaných pre implóziu plutónia umožnili, aby bolo možné konštruovať bomby v ktorých kocka je plutónia asi tak veľká ako golfová loptička; celkový priemer takejto bomby je len približne jednu stopu (30,54 cm), a predsa uvoľňuje množstvo energie v rozsahu kiloton.
Omnoho vyšší účinok môže byť dosiahnutý využitím jadrového štiepenia - fúzie. Viazaná energia ľahkého jadra je relatívne nízka – keď sa dve takéto ľahké jadrá zlúčia spolu, utvoria ťažšie jadrá, energia bude uvoľnená. Fúzia je opak štiepenia: pri fúzii dve jadrá prechádzajú do jedeného, pri štiepení sa jedno jadro rozčlení na dve. Okrem toho, uvoľňovaná energia vo fúzii je silná energia, zatiaľ čo energia uvoľnená pri štiepení je Coulombova energia. Od vtedy silná silová príťažlivosť fúzie, zlučovaním, jadier obmedzí ich plochu povrchu. Coulombova odpudivosť medzi dvomi jadrami bráni fúzii, ale v prípade ľahkých jadier silná energia prekoná tento odpor.
Teplo vyžarované Slnkom je spôsobené fúznou reakciou nazývanou vodíkové horenie: vodíkové jadrá zlúčené dokopy na vytvorenie héliového jadra. Táto reakcia zapríčiní niekoľko čiastočných krokov, ktoré boli objavene teoretickými výpočtami Hansa Bethe-o. Túto reakcia nemožno zopakovať na Zemi pretože sa bude realizovať len pri nesmierne vysokých teplotách a tlakoch, takých aké sa nachádzajú blízko stredu Slnka. Ale, niektorá fúzna reakcia obsahujúca deutérium a trícium ( izotopy 2H a 3H) môže byť vykonaná Zem :
2H + 2H → 3He + n(1)
2H + 2H → 3H + p(2)
2H + 3H → 4He + n(3)
5 2H → 3He + 4He + p + 2n + 24.3 MeV
Čistý výsledok z troch reakcií vzatých spolu je zmiznutie piatich 2H jadier a vznik 3He, 4He, jedného voľného protónu , a dvoch neutrónov, s uvoľnením 24.3 MeV. Množstvo uvoľnenej energie na nukleónový reaktant je 24.3 MeV na 10 nukleónov = 2.43 MeV na nukleón, zatiaľ čo pre štiepenie uránu uvoľňovanie energie na nukleónový reaktant je 200 MeV na 235 nukleón = 0.85 MeV na nukleón. Takže fúzia danej hmoty 2H dá o trikrát viac energie ako štiepenie rovnakej hmoty 235U.
Reakcie (1)-(3) sa nazývajú termonukleárne pretože budú prebiehať len pri veľmi vysokej teplote a tlaku. Žiadané teploty a tlaky sú dosiahnuté na mieste výbuchu atómovej bomby. Teda, fúzna reakcia (syntéza jadier) môže byť spustená explodovaním štiepnej bomby vedľa hmoty ťažkého vodíka; to vedie k samo-podporovanému výbušnému "horeniu" vodíkových jadier. Táto takzvaná vodíková bomba je skutočne štiepno-fúzny prístroj v ktorom štiepenie spúšťa fúziu. Okrem toho, fúzna reakcia uvoľňuje veľký počet energických neutrónov ktoré môžu byť použité pre ďalšie zvýšenie prudkosti výbuchu: trikom je obklopiť termonukleárnu bombu vrstvou lacného, prírodného uránu, pozostávajúceho hlavne z 238U; aj keď tento izotop neudržuje reťazovú reakciu, bude rozštiepený keď bude vystavený veľkému toku neutrónov z fúzie. Tento druh vodíkovej bomby je štiepno-fúzno-štiepny prístroj; typicky jedna časť celkového energetického výťažku je výsledkom fúzie , druhá polovica časť je výsledkom štiepenia. Štiepenie veľkého množstva uránu zanecháva zvyšky vysoko rádioaktívnych produktov štiepenia; preto štiepno-fúzno-štiepne bomby sú špinavé, t.j., vytvárajú veľké množstvo rádioaktívneho spádu.
Celkový energetický výťažok vodíkovej bomby je v rozsahu jedného alebo niekoľkých megaton – zhruba tisícnásobný výťažok atómovej bomby. Výbuchy do 60 megaton byli vyskúšané s ohromnými úspechmi, a nevzdajú sa žiadne obmedzenia v samovražednom šialenstve, v ktorom Nás príroda nechala mať úspech.
To ma doviedlo na koniec mojej prezentácie. Ďakujem vám za vašu pozornosť a ak máte akékoľvek otázky, Rád na ne odpoviem.
Zaujímavosti o referátoch
Ďaľšie referáty z kategórie