Atómová bomba
21. 9. 2009
Atómové bomby využívajú energiu, ktorá sa uvoľňuje z atómových jadier. Existujú dva takéto typy: atómová bomba a vodíková bomba. Obe sú také výkonné, že ich účinok sa meria v kilotonách a megatonách, čo sa rovná sile explózie tisícky, respektíve milióna ton TNT.
Presne povedané, do skupiny atómových bômb patrí aj vodíková bomba, ktorá tiež využíva energiu spútanú v atóme. Vo všeobecnosti sa však termín "atómová bomba" vztáhuje na staršie typy bômb, ktoré pracujú na princípe štiepenia atómového jadra. Vodíková bomba pracuje na princípe jadrovej fúzie, t.j. zlučovania menších atórnov do väčších. Pri obidvoch týchto reakciách, štiepení i zlučovaní, sa uvoľňuje obrovská energia, pričom nastáva explózia.
Jadrové štiepenie. Obrovská sila atómovej bomby je skrytá v energii, ktorá viaže spolu každý jednotlivý atóm ktorejkoľvek látky. Atómy sa skladajú z troch druhov častíc: protónov a neutrónov, ktoré tvoria jadro atómu, a z elektrónov, ktoré obiehajú okolo jadra.
Väčšina bežne sa vyskytujúcich prvkov má veľmi stabilné atómy, ktoré sa nedajú ľahko rozštiepiť, pokiaľ sa na to nepoužije technika bombardovania v časticovom urýchlóvači. Jeden z prvkov, ktorého atómy sa dajú relatívne ľahko rozdeliť, je kovový prvok urán. Je to preto, lebo urán je mimoriadne tažký kov a má najväčšie atómy zo všetkých prvkov. Urán sa vyskytuje vo forme dvoch rôznych izotopov (izotop je forma prvku, ktorá sa odlišuje počtom neutrónov v jeho atómoch). Prírodný urán sa skladá zväčša z izotopu U-238, ktorý je však zmiešaný z 0,6 % izotopu U-235.
Tento izotop, na rozdiel od izotopu U-238, je ľahko štiepiteľný, a preto sa používa pri výrobe atómových bômb. Oba tieto izotopy uránu, ako aj niektoré iné tažké prvky, sú, prirodzene, rádioaktívne, to znamená, že ich veľké, nestabilné atómy sa pomaly, niekedy počas celých tisícročí, rozpadajú. Atómy izotopu U-235 sa však môžu rozpadnúť oveľa rýchlejšie v tzv. reťazovej reakcii. Pri nej sa atómy rozpadnú pôsobením neutrónov letiacich rýchlostou blízkej rýchlosti svetla. Atómy izotopu U-235 sú také nestabilné, že na ich rozštiepenie stačí náraz neutrónu. Atóm pri svojom rozštiepení uvoľní energiu vo forme tepla a gama žiarenia, ktoré je najsilnejším a zároveň najnebezpečnejším žiarením pre život. Súčasne sa pritom uvoľnia ďalšie dva alebo tri neutróny, ktoré pri svojom lete rozštiepia ďalšie atómy, čím vzniká takzvaná retazová reakcia. To všetko prebieha veľkou rýchlostou a všetky atómy sa rozštiepia počas jednej milióntiny sekundy.
Rozbehnúť retazovú reakciu v praxi nie je také celkom jednoduché. Aby sa retäzová reakcia udržala, musí byť prítomné určité množstvo izotopu U-235. Ak by ho bolo menej, nie každý uvoľnený neutrón by zasiahol jadro iného atómu a retázová reakcia by neprebehla.
Toto minimálne množstvo izotopu U-235 je známe ako kritická hmotnosť. Skutočná hmotnosť závisí od čistoty materiálu, ale pre čistý izotop U-235 predstavuje 50 kg. Keďže v praxi sa nedá vyrobiť absolútne čistý izotop U-235, vždy je potrebné jeho väčšie množstvo.
Urán nie je jediným prvkom, ktorý sa využíva na výrobu atómovej bomby. Ďalším materiálom je prvok plutónium, konkrétne jeho izotop Pu-239. Plutónium nie je prirodzeným prvkom, ale vyrába sa z uránu.