10 preguntas vergonzosas sobre las armas nucleares: responde el físico Dmitry Pobedinsky

En el nuevo serie de artículos los expertos responden preguntas que generalmente dan vergüenza hacer: parece que todo el mundo ya lo sabe, y el interrogador parecerá estúpido.

Antes del estreno de Oppenheimer, hablamos con el físico Dmitry Pobedinsky sobre las bombas atómicas. Esperamos que la película sea más clara ahora.

1. ¿En qué se diferencia una bomba atómica de una convencional?

Una bomba, en principio, es un proyectil relleno de un explosivo que puede entrar en una reacción química muy rápidamente. Cuando esto sucede, se produce una explosión, es decir, se libera una gran cantidad de energía en poco tiempo.

Antes de la activación de la bomba, esta energía se almacena en un "estado dormido", por así decirlo. En bombas ordinarias, se almacena en forma de enlaces entre los átomos de las moléculas. En una bomba nuclear, en forma de enlaces entre las partículas del núcleo, protones y neutrones. Las conexiones entre estos últimos son mucho más fuertes, por lo que la energía que se liberará cuando se active la bomba será más - ceteris paribus - alrededor de un millón de veces.

2. ¿Cuál es la diferencia entre bombas atómicas, nucleares y termonucleares?

Los conceptos de bomba atómica y nuclear suelen ser intercambiables y en nuestro contexto significan lo mismo: para su explosión, se utiliza la reacción de fisión nuclear. elementos pesadoscomo el uranio o el plutonio.

Las bombas termonucleares utilizan un principio diferente: la fusión termonuclear, en la que tales pulmones elementos como el hidrógeno o el litio se fusionan en otros más pesados, por lo que la energía necesaria para explosión.

En términos de liberación de energía, las bombas termonucleares, a diferencia de las bombas nucleares, pueden fabricarse muy grandes. Es bastante difícil multiplicar la potencia de una carga nuclear, pero es relativamente fácil aumentar la potencia de una bomba termonuclear.

Incluso las bombas termonucleares no tienen un factor tan dañino como la radiación. Pero cuando explota una bomba nuclear, se forman muchos elementos inestables y se produce la contaminación por radiación de la zona.

Sin embargo, a menudo una bomba termonuclear contiene una bomba nuclear, lo que conduce a la contaminación por radiación, aunque en menor medida.

Para resumir:

• bomba atómica y bomba nuclear son lo mismo
• las bombas atómicas utilizan reacciones de elementos pesados, las bombas termonucleares utilizan elementos ligeros,
• es más fácil aumentar el poder de las bombas termonucleares que las bombas atómicas,
• con una explosión nuclear y termonuclear de la misma potencia, habrá menos contaminación por radiación en el segundo caso.

3. ¿Cómo se activan y guían las armas nucleares hacia un objetivo?

En la sustancia radiactiva contenida dentro de la bomba atómica, la reacción de fisión continúa constantemente en un modo latente. Sin embargo, la energía liberada en este caso no es suficiente para que ocurra una gran explosión.

Es posible hacer que el proceso sea más activo. Para ello, la reacción de fisión debe ser en cadena y autosostenida, es decir, que la ruptura de un enlace entre las partículas del núcleo provoque la ruptura de otro, y así sucesivamente en orden creciente. Luego, este impacto similar a una avalancha en microfracciones de segundo conducirá a la liberación de una gran cantidad de energía y, en consecuencia, a una explosión.

Existe la masa crítica: la masa mínima de una sustancia necesaria para iniciar una reacción en cadena de fisión. Es decir, para que la bomba explote es necesario superar la masa crítica. Esto se hace de dos maneras:

1. Conecte dos barras idénticas con la misma sustancia adentro y comprímalas por un tiempo. Es decir, si la masa crítica es de 10 kg y cada barra pesa 6 kg, al conectarlos, obtenemos una barra que pesa 12 kg, que excederá la masa crítica y comenzará una reacción nuclear en cadena. Así lo hicieron, por ejemplo, los creadores de la primera bomba "Baby", que fue lanzada sobre Hiroshima.
2. Una bola que tiene una masa menor que la crítica está rodeada de explosivos y crea una explosión dirigida. La onda de choque comprime esta bola, su densidad aumenta. La masa para esta nueva densidad se vuelve más alta que la crítica y comienza la reacción. Este método se llama implosión, se utilizó para activar el Fat Man lanzado sobre Nagasaki, así como para el Gadget, la primera bomba detonada en el desierto de EE. UU. La película Oppenheimer muestra este momento.

Cómo se dirige la bomba al objetivo es una cuestión de aerodinámica y balística espacial. Ahora hay misiles balísticos con ojivas nucleares o termonucleares que se lanzan al aire como cohetes espaciales, pero no entran en órbita. En cambio, comienzan a caer hacia el objetivo a lo largo de una determinada trayectoria precalculada.

4. ¿Qué sucede después de la explosión?

Después de que la bomba explota, primero se libera una gran cantidad de radiación de luz, que quema todo en un cierto radio. Este destello es tan poderoso que puede compararse con la radiación de una estrella en el espacio. Por lo tanto, todo lo que está en el epicentro se quema instantáneamente.

Luego viene la onda de choque. Se mueve a una velocidad superior a la del sonido, pero inferior a la de la luz, arrasando con todo lo que encuentra a su paso: destruyendo edificios, arrancando árboles, volcando coches.

Paralelamente a esto, el área se contamina con radiación. Las personas se enferman con la enfermedad por radiación, ellos y sus descendientes aumentan el crecimiento de enfermedades oncológicas. Las plantas y los animales mutan. Los campos agrícolas se vuelven inutilizables.

5. ¿Los presidentes nucleares realmente tienen un botón rojo?

No sé eso. Creo que es un título figurativo. En un avión, por ejemplo, existen dispositivos en los que se registran los parámetros de vuelo y las conversaciones de los pilotos. Se llaman cajas negras, aunque en realidad están pintadas de naranja. Lo mismo es cierto aquí: es poco probable que el "botón rojo" describa la encarnación física.

Pero es cierto que hay armas nucleares estratégicas que están en alerta y, relativamente hablando, listas para ser usadas en cualquier momento. Se puede usar cuando existe una amenaza directa para el estado, desde un ataque nuclear hasta un ataque alienígena, por ejemplo. En este caso, la primera persona del estado, el presidente, da una orden personal para lanzarlo.

Además, existen armas nucleares tácticas que no están preparadas para uso directo. Se almacena en un estado "suspendido" en unidades militares.

6. ¿Las armas nucleares tienen fecha de caducidad?

Las bombas nucleares utilizan una sustancia radiactiva inestable que sufre un proceso de descomposición natural. Debido a esto, las propiedades activas de las bombas nucleares se vuelven cada vez más pequeñas con el tiempo. Pero la cuenta no va por años, sino por decenas de miles de años.

Por ejemplo, la vida media del plutonio-239 es de 24.000 años y la del uranio-235 es de 700.000.000 de años. ¿Qué significa? Esto significa que solo después de este tiempo, la sustancia activa en la bomba se convertirá en la mitad. Es decir, en el horizonte de cientos de años, una bomba nuclear sigue siendo peligrosa.

Sin embargo, además de esto, hay elementos adicionales en la bomba, cada uno de los cuales tiene su propia fecha de vencimiento. Estos elementos también se vuelven obsoletos. Por ejemplo, los explosivos más comunes pueden humedecerse, la electrónica puede volverse inutilizable. Por lo tanto, la vida útil de cada bomba en particular depende de su diseño.

7. ¿Puede una bomba atómica explotar sola?

Extremadamente improbable. La explosión de una bomba nuclear o termonuclear es un proceso en el que algo puede salir mal fácilmente. Si, por ejemplo, una bomba cae accidentalmente de un avión al pavimento, entonces algo en ella puede moverse, hacer clic, comenzará el proceso de inicio de la explosión, pero, lo más probable, no se completará por completo y no conducirá a un gigante Liberación de energía. Habrá solo un pequeño "cero".

Por ejemplo, en 1966, durante la Guerra Fría, la Fuerza Aérea de EE. UU. llevó a cabo la Operación Chrome Dome. Varios bombarderos con bombas atómicas a bordo estaban constantemente en el aire y listos en cualquier momento para atacar a la URSS.

Varios accidentes ocurrieron durante esta operación. Una vez, una bomba atómica cayó de su escotilla y sus fragmentos cayeron sobre el pueblo español de Palomares. Hubo un incendio, pero, afortunadamente, no hubo explosión y ninguno de los residentes resultó herido. Además, la bomba cayó al mar y fue sacada con la participación de buzos. Cada uno de estos casos, a pesar de otras consecuencias negativas, no condujo a la activación de una bomba nuclear.

8. ¿Se pueden comprar armas nucleares?

Es casi imposible adquirir o producir armas nucleares: es difícil, costoso e ilegal.

En 1968, la mayoría de los países que existían en ese momento firmaron el Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares. Restringe la producción y venta de tales armas. Sin embargo, ahora se sospecha que algunos países la violan. Por ejemplo, ha habido informes de que Irán quiere unirse al club de las potencias nucleares. Supuestamente, el desarrollo de una bomba atómica está en marcha en su territorio.

Lo que se puede decir con certeza es que las empresas privadas difícilmente pueden desarrollar armas nucleares. En la mayoría de los casos, estos son proyectos nacionales disponibles solo para países con grandes economías. De hecho, para crear una bomba atómica desde cero, primero debe enriquecer el mineral para que el isótopo deseado se obtenga del uranio ordinario. Además, se necesitan instrumentos muy precisos para medir la presencia de explosivos en las armas.

Además, una “policía radiactiva” especial vigila la circulación de elementos radiactivos. Después de todo, la radiación siempre deja rastros. Por lo tanto, es casi imposible asegurarse de que una gran cantidad de material radiactivo se transporte a algún lugar de manera imperceptible.

9. ¿En qué se diferencia una explosión en una planta de energía nuclear de una explosión de una bomba atómica?

Cuando explota una bomba nuclear, se produce una reacción en cadena y se libera la energía almacenada en el núcleo del átomo. Y en caso de accidente en una central nuclear, surge una gran presión dentro de un reactor nuclear con una sustancia radiactiva, lo que provoca una ruptura. Imagina que estás hirviendo leche condensada: si hierves un frasco, explotará.

Sí, en ambos casos se produce contaminación radiactiva de la zona, pero puede diferir en escala. Por ejemplo, Hiroshima y Nagasaki fueron repobladas solo unos años después del bombardeo. Pero alrededor de la planta de energía nuclear de Chernobyl, la zona de exclusión aún se conserva, aunque el accidente ocurrió hace mucho tiempo, en 1986. ¿Por qué?

En primer lugar, el hecho es que la bomba atómica en Japón fue detonada a una altura de varios cientos de metros sobre el suelo, por lo que la radiación "resistió" más rápido. El reactor de Chernobyl explotó a nivel del suelo, haciendo que el suelo fuera radiactivo durante muchos años. Solo recientemente han comenzado a encontrarse con animales y plantas salvajes sin signos de mutaciones.

En segundo lugar, la bomba "Kid" contenía solo unos 65 kg de uranio, mientras que la "Fat Man" contenía unos 6 kg de plutonio. El reactor de Chernobyl liberó 180 toneladas de combustible nuclear. Es decir, durante el accidente se liberaron a la atmósfera un orden de magnitud más de sustancias nocivas.

10. ¿Cuántas bombas atómicas se necesitan para destruir la tierra? ¿Qué pasa si estalla una guerra nuclear?

El arsenal nuclear del mundo ahora tiene alrededor de 13,000 ojivas nucleares. Esta reserva no es suficiente para, por ejemplo, sacar a la Tierra de su órbita y, por lo tanto, posiblemente destruir la vida en ella.

Sin embargo, si estalla una guerra nuclear, la mayoría de la población mundial sufrirá. Si tenemos en cuenta que cada quinta persona vive en una ciudad de más de un millón, los ataques contra ellos conducirán a una reducción significativa de la población humana.

Luego, se iniciarán incendios en toda la Tierra, lo que afectará el clima. Entonces, los sobrevivientes enfrentarán una sequía masiva, lluvia ácida y hambruna.