Temat: Jak działa bomba atomowa?

Wojna w Europie dawno się skończyła, jednak Japończycy mieli nadzieję, że ją wygrają. Podobnie jak Hitler postanowili walczyć do końca. Niektórzy z japońskich żołnierzy ukrywali się przed Amerykanami w dżungli na bezludnych wyspach jeszcze przez 30 lat myśląc, że wojna trwa.

Amerykanom bardzo zależało na złamaniu ducha Japonii, zwłaszcza ze Sowieci robili szybkie postępy w Mandżurii i kto wie czy to nie oni by zajęli Japonię.

W marcu 1945 Tokio przeżyło Amerykański nalot, w którym zginęło więcej ludzi niż w Hiroshimie i Nagasaki, ale klasyczny nalot nie wzbudził przerażenia. Trzeba było czegoś nowego, co zmieni świadomość.

Bomba, która spadła na Hiroshimę ważyła 3 tony, ale pieszczotliwie zwano ją Little Man. Uranu było w niej zaledwie 64 kg. Resztę stanowiła obudowa głównie ze stali.

Trzy samoloty przyleciały z wyspy Tinian położonej na południe od Japonii. Ten z bombą miał przydomek Enola Gay. Drugi miał przyrządy pomiarowe, które rzucono w tej samej chwili co bombę. Leciały na spadochronach i nadawały sygnały radiowe z wynikami pomiarów. Wylądowały w górach dopiero po godzinie. Trzeci miał kamerę do nagrywania zdarzenia.

Bomba leciała 45 sekund zanim wybuchła. Była tak ciężka, że powietrze ją niewiele spowolniło. Aby sprawnie przedzierała się przez powietrze miała stateczniki (rodzaj skrzydełek na ogonie) W poziomie leciała z prędkością samolotu, który ją wypuścił i uciekł, by potem z większej odległości kołując obserwować wraz z towarzyszami efekty.

O szczegółach lotu bomby opowiada film na Youtube: Enola Gay Atomic Bomb route of Hirosima from Gogle Earth. Polecam zainteresowanym.

Japończycy widzieli ją , ale sądzili, że wysypią się z niej ulotki. Nikt nie robi przecież nalotu jedną bombą. Bomba wybuchła około 600 m nad ziemią. Co by się stało, gdyby dopiero na ziemi jak w przypadku normalnych bomb? Zrobiłaby się kilkudziesięciometrowa jama, ale reszta miasta by mało co ucierpiała. A tak była dostatecznie daleko, by swym blaskiem, temperaturą i falą uderzeniową całe miasto zrujnować i pogrążyć w ogniu. Zabudowa w Hiroshimie była głównie drewniana. Ze względu na trzęsienia ziemi domy budowano jak najlżejsze.

Bomba miała szereg zabezpieczeń, by wybuchła na tej wysokości. Po pierwsze czujnik ciśnienia, ale ciśnienie nie jest zbyt dokładnym wskaźnikiem wysokości. Dlatego odpowiednio nisko czujnik ciśnienia uruchomił radar, by ten precyzyjnie ustalił wysokość i zainicjował zapłon.

Bomba wybuchła 600 m nad betonowym budynkiem. W jego piwnicach znajdował się właśnie jeden z pracowników i ten przeżył. Szkielet budynku stoi do dziś jako pomnik - pamiątka tamtego wydarzenia. Inni ludzie w tym rejonie po prostu wyparowywali. Zostały po nich cienie na płytkach chodnika, bo swoim ciałem osłonili przed nadtopieniem powierzchnię kamienia.

Zapewne człowiek w piwnicy też by nie przeżył, gdyby bomba była bardziej efektywna. Z 64 kg uranu mniej niż kilogram się rozszczepiło. Problem w tym, że wybuch odrzucił tę część uranu, w której jeszcze reakcja nie zaszła.

Na schemacie obok widzimy, że uran jest w dwu kawałkach. Gdyby były razem przekraczałyby masę krytyczną (patrz lekcja poprzednia) i mogły w każdej chwili wybuchnąć. Umieszczono je w rurze, która przypomina lufę karabinu. Zwykły ładunek wybuchowy wystrzelił z wielką siłą górną porcje uranu i wbił w dolną. Przy okazji zostało uaktywnione źródło neutronów. Był to polon i beryl, które w momencie uderzenia mieszały się ze sobą (polski ślad w bombie atomowej) Polon jest silnie promieniotwórczy. Wysyła promienie alfa. Gdy trafiały w jądra berylu, z tych jąder wyskakiwały neutrony.

Można by czekać, aż z kosmosu przyleci neutron i zacznie reakcję rozszczepienia. Ale wtedy bomba wbiłaby się już w ziemię. Dlatego potrzebne było źródło neutronów.

Kiedy Japończycy poznali siłę wybuchu tej bomby, powinni się przerazić i poddać. Jednak naukowcy Japońcy przekonali władze, że Amerykanie takiej drugiej bomby nie mają! I była to prawda. Do wyprodukowania 64 kg wzbogaconego do 80% uranu wykorzystali cały uran, który posiadali, wszystkie swoje siły.

Jednak Japończycy nie wiedzieli o tym, ze Amerykanie sztucznie wytworzyli ze zwykłego pospolitego uranu 238 w reaktorze jądrowym inny pierwiastek, który się do bomby nadaje, a którego w przyrodzie nie ma. Chodzi o pluton.

Niestety masa krytyczna plutonu jest dużo mniejsza od uranu. Dla kulistej bryły czystego uranu 235 to 52 kg (w bombie nie był czysty, ale za to był skompresowany przez wstrzelenie jednego kawałka w drugi). Dla kulistej bryły plutonu to tylko 10 kg. Oczywiście wybuch 10 kg nie da tego samego efektu co wybuch kilkudziesięciu. Aby bomba plutonowa miała moc podobną do uranowej, albo jeszcze lepszą, trzeba łączone kawałki dużo lepiej ścisnąć, co spowoduje, że większa część materiału się rozszczepi.

Bomba Fat Man zrzucona na Nagasaki była bardziej pękata, ważyła aż 5 ton, choć miała tylko 6,4 kg plutonu. Był w wielu kawałkach symetrycznie rozmieszczonych na powierzchni kuli. W jednej chwili zostały ze wszystkich stron odpalone duże ilości zwykłego materiału wybuchowego. Wybuch zwykłego ładunku rozchodził się z powierzchni do wnętrza (implozja) naciskając na pluton. W samym środku znajdował się polon i beryl, które zmieszały się ze sobą. Przez to powstały pierwsze neutrony. Pluton zgęścił się do tego stopnia, że masa krytyczna przy tej gęstości była mniejsza niż 6,4 kg. Wybuch plutonu był o jedną trzecią mocniejszy niż uranu w Hiroshimie.

Schemat bomby zrzuconej na Nagasaki

Praca domowa

1.Proszę na podstawie powyższego tekstu napisać mi jaki jest polski ślad w konstrukcji bomb rzuconych na Japonię.

2 Ile razy mniej plutonu miała bomba rzucona na Nagasaki niż uranu bomba rzucona na Hiroshimę?

---