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La
bomba "atomica"!! |
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La bomba atomica (a fissione) si basa sul fatto che se un neutrone colpisce il
nucleo di un atomo pesante quest'ultimo si fraziona in due parti, in più
libera due elettroni che mantengono la reazione a catena e soprattutto libera
un'energia enorme. Nel uranio che si trova in natura questa reazione avviene naturalmente
ma viene frenata del fatto che, essendo l'uranio non completamente puro, la reazione
si ferma immediatamente e solo pochi atomi si trasformano in energia. Poi ce da
considerare il fatto che molti elettroni riescono a sfuggire dal pezzo di uranio
(Questa reazione da la radioattività).
Nell'esplosione di bomba di questo tipo l'energia che si libera dalla fissione
completa di un chilogrammo di uranio è uguale a quella prodotta dalla combustione
di 2450 tonnellate di carbone.
Quando la massa del nostro materiale radioattivo sale abbastanza da assicurare
un equilibrio tra le reazioni avvenute e quelle fallite si dice che la massa è
critica, cioè che può provocare una reazione a catena capace di far esplodere
l'oggetto.
Per l'innesco della reazione a catena da parte di neutroni è necessario che la
massa che subisce la fissione sia resa critica solo all'istante dell'esplosione,
Quest'ultima condizione si può realizzare con 2 sistemi:
Il primo sistema, usato anche nella bomba utilizzata su
Hiroshima fu quello di dividere
la massa critica in due o più parti subcritiche all'interno di un cilindro, e
a momento voluto unite mediante una carica di esplosivo convenzionale (normalmente
c4).(vedi foto sopra)
Quando il c4 esplode le due parti vengono unite a grande volocita formando una massa
critica o ipercritica che istantaneamente da origine alla reazione a catena e quindi all'
esplosione.
Questo sistema di innesco può essere utilizzato solo con l'uranio235 in quanto quest'ultimo può
fissionarsi con neutroni di qualsiasi velocità.
Il secondo sistema di innesco è un pò più complicato ma
permette di usare come materiale l'uranio238 o il plutonio, questo sistema è stato
usato per la bomba su Nagasaki.
Il secondo metodo si basa sul fatto che una massa subcritica, se fortemente compressa,
può trasformarsi in una massa critica o ipercritica. Questo tipo di bomba è di
forma sferica, nel centro di essa c'è il materiale fissibile, Tutto intorno si
trova un esplosivo di tipo chimico che una volta innescato comprime con una grandissima
forza la massa subcritica, trasformandola in ipercritica e quindi facendola esplodere.
Un metodo per ridurre la massa è far uso di un riflettore o comunemente detto
"tamper", che non è altro che uno strato di un materiale che riflette gli elettroni
in modo da limitare le fughe. Una bomba nucleare composta da uranio 235 e 238
senza riflettore è di 48kg di peso, invece, con il riflettore, la massa si abbassa
fino a raggiungere i 21kg. Questo sistema è chiamato ad "implosione".
Unità di misura della potenza
La potenza esplosiva di una bomba nucleare si misura rapportandola a quanto tritolo
sarebbe necessario far esplodere per liberare la stessa quantità di energia. E' una
misura parzialmente scorretta, perché il tritolo, anche con la stessa potenza esplosiva,
non provoca radiazioni, né piogge radioattive, ecc.... Ad ogni modo 1 Kiloton = 1.000
tonnellate di tritolo. Cioè una bomba da 1 Kiloton ha una potenza esplosiva equivalente
ad un pesante ordigno di 1.000 tonnellate di tritolo. Mentre, analogamente,
1 Megaton = 1.000.000 di tonnellate di tritolo. Per dare un'idea, le più grosse bombe
d'aereo mai costruite portano un po' meno di una tonnellata di tritolo. La bomba
esplosa ad Hiroshima era di 12 Kiloton, equivalente cioè all'esplosione simultanea
di 12.000 di queste bombe. La bomba di Hiroshima era relativamente piccola. La potenza
delle bombe moderne si misura in Megaton, da 0,1 a 10 Megaton circa.
E quando esplode?
L'esplosione di una bomba atomica produce una luce fortissima che può rendere
cechi istantaneamente,di seguito si forma una massa incandescente di gas compressi,
detta palla di fuoco la cui temperatura
raggiunge i miglioni di gradi c di temperatura, tutto quello che si trova all'interno
di questa palla viene vaporizzato all'istante. La grandezza della palla di fuoco dipende
dalla potenza dell'ordigno, una bomba di 10 kiloton forma una palla con diametro di
circa 300 m; per un'esplosione da 10 megaton il diametro raggiunge invece i 5 km.
Dalla palla di fuoco viene emesso un onda d'urto di radiazione termica che raggiunge una vasta
area, seppure con intensità che decresce in modo costante. La quantità di energia termica
ricevuta a una determinata distanza dal punto zero dipende dalla potenza della bomba e
dallo stato dell'atmosfera: se la visibilità è scarsa e l'esplosione avviene al di
sopra delle nubi, ad esempio, l'efficacia del lampo di radiazione termica che ne
risulta è sensibilmente diminuita.
Per dar maggior effetto distruttivo la bomba viene fatta esplodere ad una determinata altitudine
rapportata alla sua potenza, in questo modo l'onda d'urto diretta viene amplificata
con quella che riflette sul suolo.
Le radiazioni nucleari residue dalla crescente palla di fuoco continua a raggiungere il suolo.
Ma dopo 3 secondi (o 11, a seconda della bomba) la palla di fuoco, benché sia ancora molto
bollente, inizia a raffreddarsi con una tale estensione che la radiazione termica non ha
più importanza. La palla di fuoco bollente si alza molto rapidamente. Appena ascende,
fa in modo che l'aria sia spinta verso il basso e verso l'alto, proprio come la trazione
in su di un camino. Ciò produce forti correnti d'aria moderatamente più bassi: questi
venti alzeranno detriti della superficie terrestre per formare il gambo di ciò che sarà
la caratteristica forma di fungo.
La radiazione termica può provocare lo sviluppo di incendi di materiale combustibile
che si estendono se le condizioni sono favorevoli. I dati raccolti in seguito alle
esplosioni atomiche sulle due città giapponesi rivelarono che molti incendi, specialmente
nell'area attorno al punto zero, furono provocati da cause secondarie, come
cortocircuiti, rotture delle condutture del gas, rottura dei forni e delle caldaie di
impianti industriali. L'onda d'urto produsse detriti che contribuirono ad alimentare
le fiamme e a ostacolare il lavoro di chi tentava di domarle.
In condizioni particolari, quali si verificarono a Hiroshima e non a Nagasaki,
molti singoli incendi possono combinarsi a produrre una grande tempesta di fuoco.
Il calore dell'incendio causa una forte corrente d'aria ascensionale, la quale a sua
volta richiama forti venti verso il centro dell'area interessata; questi venti
alimentano le fiamme e nell'area tutto ciò che esiste di infiammabile viene rapidamente
divorato dal fuoco.
La radiazione termica che colpisce la pelle causa gravi ustioni, in particolare
un'esplosione in quota da 10 kiloton può produrre ustioni di secondo grado sulla pelle
non coperta, fino a 2,4 km dal punto zero; per una bomba da 10 megaton, la distanza
corrispondente è di 32 km.
Oltre al calore e all'onda d'urto, l'esplosione di una bomba nucleare ha un effetto
del tutto particolare e assolutamente devastante: l'emissione istantanea di neutroni
e raggi gamma, che sono radiazioni elettromagnetiche ad alta energia simili ai
raggi X, su un'area di moltissimi chilometri quadrati.
Sia i neutroni sia i raggi gamma hanno la proprietà di attraversare la materia allo
stato solido, cosicché per difendersi dalla loro azione occorre essere schermati da
spessori consistenti di materiale.
Quando viene assorbita dai tessuti corporei, la radiazione nucleare può causare danni
estremamente gravi anche se, per un'esplosione in quota, questi si manifestano
all'interno di un raggio minore rispetto a quello associato a un'onda d'urto e
alla radiazione termica. In Giappone, tuttavia, molti individui che non avevano
riportato danni letali per l'urto e per il calore, morirono in un secondo momento a
causa delle radiazioni.
Altimetro sonar
Abbiamo visto che una bomba atomica non viene fatta esplodere quando tocca il suolo,
ma viene fatta detonare ad una certa altitudine in base alla potenza così che l'onda durto
viene aumentata con la riflessione sul suolo. Così si è dovuto installare sulla bomba un altimetro
che calcolasse l'altitudine con una certa precisione per farla esplodere alla distanza calcolata.
Di solito un normale altimetro d'aereo usa un tipo di barometro che misura i
cambiamenti della pressione d'aria a differenti altitudini. Tuttavia, i cambiamenti
nella pressione d'aria dovuti al tempo atmosferico possono influenzare negativamente
le letture dell'altimetro. Si decise quindi di utilizzare un sistema radar utilizzato anche
nei sottomarini. Come semplici sistemi a pulsazione, vengono emessi segnali dal radar
posto nella bomba, i quali rimbalzano sul suolo vengono ricevuti tramite la riflessione
sul suolo dall'altimetro della bomba che automaticamente calcola l'altidudine a seconda del
tempo che l'impulso impiega per ritornare all'ordigno. La precisione di questi altimetri
è tra il metro e mezzo per le variabili delle altezze maggiori. Ma se questo sistema
è cosi preciso perchè non lo si adotta anche sugli aeroplani? Semplicemente perchè
questi sistemi sono mooolto costosi e quindi non "pratici" per l'uso civile.
fallout
Anche se quello che è stato detto sopra sembrerebbe l'effetto
più pericoloso della bomba non è così, il fallout e considerato l'effetto più pericoloso.
La radiazione nucleare residua, generalmente nota come fallout, può rappresentare un
rischio per aree molto vaste del tutto indenni dagli altri effetti dell'esplosione.
Nelle bombe che traggono energia dalla fissione di uranio 235 o di plutonio 239, per
ogni atomo fissile si producono due nuclei radioattivi; questi prodotti di fissione
spiegano la persistente radioattività dei detriti delle bombe, dal momento che molti
degli atomi hanno tempi di dimezzamento di giorni, mesi o anche anni.
Si conoscono due diverse categorie di fallout: precoce e ritardato. Se un'esplosione
nucleare si verifica vicino alla superficie, avviene il risucchio dalla superficie
stessa di detriti e acqua, materiali che vanno a costituire la nube a fungo e si
contaminano con i residui radioattivi della bomba stessa. Il materiale contaminato
comincia a ricadere nel giro di pochi minuti e può continuare anche per 24 ore,
interessando un'area di migliaia di chilometri quadrati sottovento rispetto al punto
dell'esplosione: è questo il cosiddetto fallout precoce, che costituisce un rischio
immediato per gli esseri umani. Le esplosioni che avvengono a quota relativamente
alta non danno luogo a fallout precoce. Se una bomba nucleare esplode ben lontana dal
suolo, i residui radioattivi salgono ad alta quota nella nube a fungo, e ricadono
gradualmente su un'area molto vasta.
La natura della radioattività e la grande vastità delle aree che potrebbero essere
contaminate da una singola esplosione rendono potenzialmente il fallout radioattivo
uno degli effetti più micidiali delle esplosioni nucleari, infatti questi ordigni non
vengono utilizzati nelle guerre di oggi solo per il problema del fullout e non per
la devastante distruzione che provocano all'istante. Tra l'altro questo è anche il
grosso pericolo delle centrali elettriche che sfruttano la fissione(vedi Cernobyl).
Effetto EMP
L'effetto "EMP": Quest'effetto fu scoperto negli anni '60,
in seguito ad esplosioni nucleari sperimentali. La sigla EMP sta per ElectroMagneticPulse
cioè impulso elettromagnetico. Abbiamo affermato che un'esplosione nucleare provoca
una gran q uantità di radiazioni, tra qui quelle elettromagnetiche. Questo sconvolge
per un certo periodo ogni sistema elettronico o 
elettrico su di una vasta area. Quest'effetto non è, di per sé, letale ma non
bisogna dimenticare che tutti gli strumenti di controllo dei moderni arsenali
nucleari sono elettronici (anche se dopo si studiarono sistemi come la fibra ottica
che non subisce alcun disturbo). In un'ipotetica guerra nucleare, ad un "primo
colpo" avversario corrisponderebbero non solo enormi distruzioni, ma anche,
molto probabilmente, l'incapacità pratica a controllare il proprio arsenale. Le
bombe lanciate, prive di ogni sistema di puntamento e controllo-guida, potrebbero
cadere nei posti più impensati. Questo effetto a fatto si che dopo L'esplosione
della bomba su Hiroshima
gli orologi rimasti intatti restarono fermi all'ora dell'esplosione.
Inverno nucleare
Quest'effetto è una delle possibili conseguenze di più esplosioni nucleari.
Ognuna di esse solleverà una gran quantità di polveri che per mesi rimarranno sospese
nell'atmosfera. E' stato ipotizzato che la quantità di tali polveri sia sufficiente
per schermare i raggi del sole e provocare, quindi, un abbassamento della temperatura
media del pianeta di qualche grado. Ciò sarebbe sufficiente a provocare la scomparsa
di molte specie animali e vegetali. Quest'effetto non è stato, per la verità, scoperto,
ma solo previsto sulla base di calcoli, la cui validità deve essere ancora provata. C'è
chi pensa, ad esempio, che la minor quantità di calore arrivata sulla terra sarebbe
compensata da una sorta di effetto serra, provocato dalle polveri stesse.
Non è quindi chiaro se la temperatura diminuirebbe, resterebbe invariata o,
addirittura, aumenterebbe.