Prezentace Fyzika

1. Prezentace Fyzika Marek Bílek, Aleš Gränzmann, Veronika Štěpničková

2. Jaderné zbraně • Jaderná zbraň je zbraň hromadného ničení. Ničivé působení jaderné zbraně je dáno energií, která se uvolňuje při jaderném výbuchu, jehož základem je jaderná reakce. Z hlediska principu rozlišujeme dvě základní skupiny jaderných zbraní – štěpné jaderné zbraně a termonukleární jaderné zbraně. Kombinací těchto základních skupin mohou být zkonstruovány jaderné zbraně se specifickými vlastnostmi.

3. Štěpné jaderné zbraně     Štěpná jaderná zbraň musí obsahovat nadkritické množství štěpných látek (obvykle uranu 235 nebo plutonia 239). Do okamžiku roznětu zbraně musí být její náplň podkritická. K dosažení nadkritického stavu jsou používána dvě základní konstrukčně-technická uspořádání - implozní a hlavňové.V implozním uspořádání dochází výbuchem vysoce účinných klasických výbušnin, obklopujících podkritickou štěpnou náplň k jejímu prudkému rovnoměrnému stlačení (implozi), čímž tato přejde do nadkritického stavu. V hlavňovém uspořádání roznětu jaderné zbraně jsou dva nebo více kusů podkritického množství štěpného materiálu vstřeleny explozí klasické výbušniny vůči sobě uvnitř zařízení, tvarem připomínajícím uzavřenou dělovou hlaveň. Termonukleární jaderné zbraně      Termonukleární jaderné zbraně využívají k uvolnění energie principu jaderné syntézy. Jaderná syntéza je proces, při němž se atomová jádra lehkých prvků (např. deuteria, tritia, lithia) spojují a tvoří jádro těžšího prvku. Pro iniciaci jaderné syntézy se využívá štěpné řetězové reakce. Radiologické zbraně      Radiologické zbraně jsou zbraně, využívající škodlivé účinky ionizujícího záření. K rozptýlení radionuklidů nebo radioaktivní látky se může použít nálož klasické trhaviny, čímž dochází k rozsáhlé radioaktivní kontaminaci území. Druhy jaderných zbraní

4. Vodíková bomba Vodíková bomba je atomová bomba, jejíž pouzdro tvoří těžké izotopy vodíku – deuterium a tritium. Atomový výbuch vytvoří počáteční teplotu několika milionů stupňů Celsia, která rozběhne jadernou fúzi. Podle velikosti nálože výbuch odpovídá přes 100 Kt TNT, největší sestrojené bomby mají účinek desítek megatum TNT. Bomba je schopna ničit domy v okruhu 20 km a zapalovat hořlavé předměty do vzdálenosti 100 km. Kobaltová bomba Je to též vodíková bomba, v jejímž obalu je nejen deuterium a tritium, ale i kobalt, který se působením neutronů změní na izotop s poločasem rozpadu 5,24 roku a dlouhodobě zamoří půdu. Neutronová bomba Je to také vodíková bomba, u které je však omezen její destruktivní účinek a naopak posíleno vyzařování různých druhů záření a zejména proudu neutronů (který poškodí obaly buněk, zasažená osoba bez možnosti léčení do dnů, týdnů, měsíců nebo i let umírá). Bomba je určená k zabíjení živých organizmů, což je vhodné pro nepřítele po válce (budovy zůstanou stát). Termonukleární zbraně:vodíkové (kobaltové) a neutronové

5. Historie • Jaderná bomba byla vyvinuta Spojené státy za druhé světové války. První pokusný jaderný výbuch proběhl v Nevadské poušti července 1945. Poté byly svrženy z bombardérů B-29 atomové bomby na dvě japonská města. První letoun svrhl 6. srpna 1945 v 8.16 na Hirošimu uranovou jadernou pumu o ekvivalentu 15 000 tun TNT. Druhý letoun svrhl 9. srpna 1945 v 11:02 plutoniovou bombu na Nagasaki. Obě pumy zabily okamžitě zhruba 130 000 lidí a dalších 100 000 umíralo na následky výbuchu v dalších letech. • Později se jadernou zbraň podařilo získat též Velké Británii, Sovětskému svazu, Francii, Číně, Indii a Pákistánu a podle všeho ji vlastní Izrael, který se k tomu ovšem odmítá oficiálně vyjádřit. Severní Korea se k vlastnictví jaderných zbraní přiznala 10.února 2005. O výrobu jaderné zbraně se pokoušely i další státy, zřejmě se ji pokouší vyrobit Irán. Některé země svůj jaderný program zastavily či zrušily na základě smluv o nešíření jaderných zbraní; JAR se rozhodla své jaderné zbraně zničit. Některé státy východní Evropy získaly následkem rozpadu Sovětskému svazu jaderné zbraně, většinou je však předaly zpět Rusku (nejasná situace existuje ohledně Ukrajiny). • Jaderné zbraně představovaly hlavní odstrašující prostředek studené války.

6. Princip činnosti • Jaderná bomba se obvykle skládá ze dvou oddělených podkritických množství štěpného materiálu, která v součtu tvoří množství nadkritické (asi 1 litr). Ta jsou proti sobě vymrštěna explozí klasické výbušniny. Síla výbuchu zajistí, že nebudou obě části od sebe během prvních několika milisekund odhozeny teplem počínající řetězové reakce a tlakem vylétajících neutronů. • V nadkritickém množství štěpného materiálu je pak nastartována řetězová reakce, která uvolní velké množství různých druhů energie

7. Implozní puma • Používaným typem je také implozní puma (Fat man, shozený na Nagasaki, síla výbuchu 21 Kt). Liší se zejména tím, že je zde použito plutonium namísto uranu 235. Po výbuchu konvenční trhaviny je plutonium stlačeno, čímž se zvýší hustota a dosáhne se kritického množství. Uvnitř koule plutonia je kulička z beryllia, která je zdrojem a zpomalovačem neutronů (takzvaný reflektor, neboli zářič). Dále bývá puma vylepšena vnějším pláštěm z odražeče neutronů, které takto neunikají mimo štěpný materiál anebo je v pláští uran 238, který štěpí rychlé neutrony unikající z plutonia. Puma je výhodná tím, že zde stačí daleko menší množství štěpného materiálu a každé vylepšení snižuje jeho další množství a zvyšuje účinnost pumy.

8. Celkové množství energie uvolněné jaderným výbuchem záleží na typu bomby. Většina energie je uvolněna ve formě tlakové vlny a tepelného záření. Ionizující záření je silně absorbováno vzduchem a tedy je nebezpečné pouze pro menší typy jaderných bomb. Tepelné záření je tlumeno nejpomaleji se vzdáleností od epicentra a tedy způsobuje největší škody u větších bomb. U jaderné bomby shozené na Hirošimu (explodovala ve výšce 550 m), v epicentru byla teplota přibližně 4 000°C (povrch slunce má teplotu 5 000°C), na několik sekund však byla dosažena teplota asi půl milionu °C. • Roku 1962 vznikl při testu bomby sto metrů hluboký kráter

9. Nálet na Hirošimu • Uranová bomba Little Boy (Chlapeček) byla připravena k vypuštění 31. července 1945, kdy byla definitivně sestavena dohromady techniky na ostrově Tinian v Pacifiku - podle slov jednoho z techniků vypadala "jako protáhlá nádoba na odpadky s ploutvemi". Na Tinian byla předtím dopravena na palubě USS Indianopolis - loď byla vybrána jako dopravní prostředek bezpečnější než letadlo. Paradoxně byla loď během plavby pozorována japonskou ponorkou a při zpáteční cestě dokonce potopena, přičemž její mise byla tak tajná, že několik dní nikomu nescházela! Záchranné lodě začaly lovit zbytky přeživších až po 96 hodinách, celkový počet obětí útoku a poté žraloků dosáhl téměř 900 mužů (čtyři pětiny posádky). • Bylo rozhodnuto, že primárním cílem bude Hirošima (městská průmyslová oblast) a záložními cíli budou Kókura (vojenské sklady a město) a Nagasaki (městská oblast). Hirošima byla vybrána zejména proto, že podle zpráv rozvědky se v ní nenacházel žádný zajatecký tábor spojeneckých vojáků (ve skutečnosti bylo v Hirošimském hradu vězněno 23 amerických zajatců).

10. Little Boy • Město smutně proslulo historicky prvním užitím atomové bomby dne 6.srpna 1945. Město Hirošima bylo zvoleno jako primární cíl ze strategických důvodů, jelikož se jednalo o městskou průmyslovou oblast. Jako sekundární cíl bylo zvoleno město Kokura, v kterém byly velké vojenské sklady. Při explozi atomové bomby Little Boy o síle 12 až 20 kilotun TNT bylo okamžitě zabito 80 tisíc obyvatel města a z celkového počtu 90 tisíc budov bylo zničeno 62 tisíc.

11. Foto Hirošima

12. Nálet na Nagasaki • Letoun odstartoval 9. srpna 1945 s pumou Fat Man na palubě.Tentokrát bylo ale nad primárním cílem zataženo. Bock's Car nad cílem třikrát obletěl, ale muniční komplex nezahlédl. Major Sweeney navíc zaslechl rádiovou korespondenci japonských stíhaček a protože se mohly blížit k němu, rozhodl se letět na Nagasaki. Tam bylo také zataženo, ale po chvíli bombometčík zahlédl mezeru v mracích a v 11.00 hod., po malé úpravě kursu, byla puma svržena - její síla byla 22 kilotun. • Tentokrát ovšem bomba daleko minula svůj cíl a vybuchla nad severozápadní částí města. Přestože je plutoniová puma v porovnání s uranovou účinnější, tato napáchala méně škod a způsobila méně obětí, v neposlední řadě díky terénu. I tak byl ale její výbuch zničující - zahynulo přibližně 35 tisíc lidí.

13. FAT  MAN • Plutoniová bomba Fat Man (Tlouštík; pojmenování po Winstonu Churchillovi) byla naložena do bombardéru B-29 známého pod jménem Bock's Car (byl to B-29-35-MO postavený v závodech Martin, Omaha, sériové číslo 44-27297). Letoun byl pilotován majorem Sweeneym. Primární cíle byly vojenské sklady v Kókuře, záložním pak Nagasaki.

14. Foto Nagasaki