Objev Alberta Einsteina o schopnosti látek uvolňovat velké množství energie na atomové úrovni znamenal začátek jaderné fyziky. Ve 30. letech 20. století výzkumníci simulovali vzdušný jaderný výbuch v laboratoři, ale získané zkušenosti ohrozily mírový život na Zemi.
Princip fungování
Pro vzdušný jaderný výbuch musíte vytvořit určité podmínky, které vyvolají detonaci. Obvykle se jako rozbušky používají TNT nebo RDX, pod jejichž vlivem je radioaktivní látka (obvykle uran nebo plutonium) během 10 sekund stlačena na kritickou hmotnost a poté dochází k silnému uvolnění energie. Pokud je bomba termonukleární, pak v ní probíhá proces přeměny lehkých prvků na těžší. Energie uvolněná v tomto případě s sebou nese ještě silnější explozi.
Jaderný reaktor lze také použít pro mírové účely, protože štěpení lze ovládat. K tomu se používají zařízení, která pohlcují neutrony. Procesy probíhající v takové instalaci jsou vždy v rovnováze. Dokoncepokud dojde k menším změnám parametrů, systém je včas zhasne a vrátí se do provozního režimu. V nouzových situacích se prvky automaticky resetují, aby se zastavila řetězová reakce.
První zkušenost
Uvolňování energie, objevené Einsteinem a dále studované jadernými fyziky, zajímalo nejen vědce, ale také armádu. Možnost získat nové zbraně, které by mohly vytvořit silné exploze z malého množství materiálu, vedla k experimentům s radioaktivními prvky.
Fyzicky možnost exploze s výrazným škodlivým účinkem prokázal francouzský vědec Joliot-Curie. Objevil řetězovou reakci, která se stala silným zdrojem energie. Dále plánoval provádět experimenty s oxidem deuteria, ale v podmínkách druhé světové války to ve Francii nebylo možné, takže v budoucnu se britští vědci pustili do vývoje atomových zbraní.
První výbušné zařízení bylo testováno v létě 1945 v Americe. Na dnešní poměry měla bomba malou sílu, ale v té době výsledný efekt předčil všechna očekávání. Síla exploze a dopad na okolí byly obrovské.
Výsledky
Byly provedeny testy k určení charakteristik vzduch-jaderného výbuchu. Přítomní následně popsali, co viděli. Pozorovali jasný světelný bod ve vzdálenosti několika set kilometrů. Pak se proměnil v obrovskou kouli, byl slyšet velmi hlasitý zvuk a to na kilometrypřevalila se rázová vlna. Balón explodoval a zanechal za sebou dvanáctikilometrový mrak ve tvaru houby. Na místě výbuchu zůstal kráter, který se táhl desítky metrů do hloubky a šířky. Země kolem něj se na několik set metrů proměnila v bez života, jamkovou půdu.
Teplota vzduchu během jaderné exploze výrazně vzrostla a zdálo se, že samotná atmosféra zhoustla. To pocítili i očití svědci, kteří byli daleko od epicentra v krytu. Rozsah toho, co viděli, byl úžasný, protože si nikdo nepředstavoval, jaké moci budou čelit. Dospělo se k závěru, že testy byly úspěšné.
Škodlivé faktory vzdušného jaderného výbuchu
Armáda si okamžitě uvědomila, že o výsledku jakékoli války může rozhodnout nová zbraň. Ale v té době nikdo nepřemýšlel o dopadu škodlivých faktorů jaderného výbuchu. Vědci věnovali pozornost pouze těm nejviditelnějším z nich:
- šoková vlna;
- vyzařování světla.
V té době nikdo nevěděl o radioaktivní kontaminaci a ionizujícím záření, i když později se jako nejnebezpečnější ukázalo právě pronikavé záření. Pokud by tedy devastace a destrukce byly lokalizovány ve vzdálenosti několika set metrů od epicentra vzdušného jaderného výbuchu, pak by se oblast rozptylu produktů rozpadu záření rozšířila na stovky kilometrů. Osoba obdržela první expozici, která byla následně zhoršena radiačním spadem v blízkých oblastech.
To také vědci pod vlivem ještě nevěděliVzduchová rázová vlna jaderného výbuchu generuje elektromagnetický impuls, který může vyřadit veškerou elektroniku na vzdálenost stovek kilometrů. První testeři si tedy ani nedokázali představit, jak mocná zbraň byla vytvořena a jak katastrofální následky může její použití mít.
Typy výbuchů
Vzduchové jaderné výbuchy se provádějí ve výšce troposféry, tedy do 10 km nad zemským povrchem. Ale kromě nich existují i jiné typy, například:
- Pozemní nebo nad vodou vedené na povrchu země nebo vody. Ohnivá koule, která se rozpíná od záblesku, zatímco vypadá jako slunce vycházející zpoza obzoru.
- Výška, vedená v atmosféře. Světelný blesk má zároveň velmi velké rozměry, visí ve vzduchu a nedotýká se země ani vodních ploch.
- Podzemní nebo podvodní se vyskytují v tloušťce zemské kůry nebo v hloubce. Obvykle není žádný blesk.
- Vesmír. Ty se vyskytují stovky kilometrů od zeměkoule, mimo cirkuplanetární prostor a jsou doprovázeny oblakem svítících molekul.
Různé typy se liší nejen zábleskem, ale i dalšími vnějšími charakteristikami, stejně jako škodlivými faktory, intenzitou výbuchu, jeho následky a následky.
Pozemní testování
První bomby byly testovány přímo na povrchu Země. Právě tyto typy výbuchů jsou doprovázeny zřetelným houbovým mrakem dovnitřvzduchem a kráterem táhnoucím se několik desítek či dokonce stovek metrů v půdě. Nejděsivěji vypadá pozemní exploze, protože mrak vznášející se nízko nad zemí přitahuje nejen prach, ale také významnou část půdy, díky níž je téměř černá. Půdní částice se mísí s chemickými prvky a poté padají na zem, což činí oblast radioaktivně kontaminovanou a zcela neobyvatelnou. Pro vojenské účely to může být použito k ničení mocných budov nebo objektů, infikování rozsáhlých území. Destruktivní účinek je nejsilnější.
Povrchové výbuchy
Testy se provádějí také nad hladinou vodní hladiny. V tomto případě bude mrak sestávat z vodního prachu, který snižuje intenzitu světelného záření, ale přenáší radioaktivní částice na velké vzdálenosti, v důsledku čehož mohou vypadnout spolu se srážkami tisíc kilometrů od místa testu.
Pro vojenské účely to lze použít ke zničení námořních základen, přístavů a lodí nebo ke kontaminaci vod a pobřeží.
Výbuchy vzduchu
Tento druh lze produkovat ve velké vzdálenosti od země (v takovém případě se nazývá vysoká) nebo v malé vzdálenosti (nízká). Čím vyšší je výbuch, tím méně podobností má stoupající mrak s tvarem houby, protože sloupec prachu ze země k němu nedosáhne.
Záblesk v této podobě je velmi jasný, takže je vidět stovky kilometrů od epicentra. Ohnivá koule z ní vybuchující s teplotou naměřenou vmilionů stupňů Celsia, stoupá vzhůru a vysílá silné světelné záření. To vše je doprovázeno hlasitým zvukem, matně připomínajícím hrom.
Jak se koule ochlazuje, promění se v mrak, který vytvoří proud vzduchu, který sbírá prach z povrchu. Výsledný sloup může dosáhnout mraku, pokud není příliš vysoko nad zemí. Jak se mrak začíná rozptýlit, proudění vzduchu slábne.
V důsledku takového výbuchu mohou být zasaženy předměty ve vzduchu, stavby a lidé v jeho blízkosti.
Bojové použití
Hirošima a Nagasaki jsou jediná města, proti kterým byly použity jaderné zbraně. Tragédie, která se tam stala, neměla obdoby.
Obyvatelé zažili účinek vzdušného jaderného výbuchu zahájeného v krátké vzdálenosti od povrchu Země a klasifikovaného jako nízký. Zároveň byla zcela zničena infrastruktura, zemřelo asi 200 tisíc lidí. Dvě třetiny z nich zemřely okamžitě. Ti, kteří byli v epicentru, se vlivem monstrózních teplot rozpadli na molekuly. Vyzařování světla z nich zanechávalo na stěnách stíny.
Lidé, kteří byli dále od epicentra, zemřeli na rázovou vlnu a gama záření jaderného výbuchu. Někteří z přeživších dostali smrtelnou dávku ozáření, ale lékaři o nemoci z ozáření ještě nevěděli, takže nikdo nechápal, proč se po pomyslných známkách uzdravení stav pacientů zhoršil. Lékaři to zvážiliúplavici, ale během 3-8 týdnů pacienti, u kterých došlo k silnému zvracení, zemřeli. Podivná nemoc lidí, kteří přežili atomové bombardování Hirošimy a Nagasaki, byla impulsem k zahájení výzkumu v oblasti nukleární medicíny.
Výbuchy ve vysokých nadmořských výškách
Po bombardování japonských měst nebyly jaderné zbraně použity pro bojové účely, ale výzkum jejich schopností pokračoval na různých místech. Atmosférická cvičení umožnila pochopit, co se stane, když dojde ve výšce k výbuchu. Ukázalo se, že když se centrum nachází 10 km od zemského povrchu, vzniká relativně malá vlna jaderného výbuchu, ale zároveň se zvyšuje světelné a radiační záření. Čím vyšší byla exploze, tím silněji se zvyšuje ionizace, která je doprovázena selháním rádiového zařízení.
Z povrchu to všechno vypadá jako velký jasný záblesk následovaný mrakem vypařujících se molekul vodíku, uhlíku a dusíku. Proud vzduchu nedosahuje k zemi, takže nevzniká žádný prachový sloupec. Také zde není prakticky žádná kontaminace území, protože vzduchové masy se ve velké výšce pohybují slabě, takže účelem takového jaderného výbuchu může být zničení letadel, raket nebo satelitů.
Podzemní testy
Nedávno došlo k dohodě mezi zeměmi, které regulují jaderné testování a vyžadují, aby byly prováděny pouze pod zemí, což minimalizuje znečištění a neobyvatelné oblasti vytvořené kolem testovacích míst.
Podzemní testy jsou od té doby považovány za nejméně nebezpečnévšechny škodlivé faktory odpovídají za plemeno. Není přitom vidět světélkující záblesky ani hřibovitý mrak, zbývá z něj jen sloupec prachu. Ale rázová vlna vede k zemětřesení a kolapsu půdy. Obvykle se používá pro mírové účely, pro řešení národních ekonomických problémů. Tímto způsobem můžete například zničit pohoří nebo vytvořit umělé nádrže.
Testování pod vodou
Výbuchy pod vodou mají horší následky. Nejprve se objeví sloupec spršky stoupající do oblaku radioaktivní mlhy. Na hladině vody se přitom tvoří metrové vlny, které ničí lodě a podvodní stavby. Poté jsou přilehlá území kontaminována v důsledku rozptylujícího se mraku chrlícího radioaktivní déšť.
Ochranná opatření
Jaderný výbuch zabije vše, co mu stojí v cestě, a zničí všechny hmotné předměty. Lidé zachycení v jeho epicentru nemají jak uniknout, okamžitě shoří do základů. Protiletecký kryt je naprosto k ničemu, protože bude okamžitě zničen.
Utéct mohou pouze ti, kteří jsou dostatečně daleko od výbuchu. Ve vzdálenosti více než 1-3 km od epicentra je možné se vyhnout dopadu rázové vlny, ale k tomu je nutné rychle najít spolehlivý úkryt, jakmile dojde k jasnému záblesku. Člověk má na to 2 až 8 sekund v závislosti na vzdálenosti. V úkrytu sice k přímému zásahu gama zářením nedojde, ale i tak je zde velmi vysoká pravděpodobnost radioaktivní kontaminace. Riziko nemoci z ozáření můžete snížit používáním osobních ochranných prostředků a vyhýbáním se kontaktu s nimijakékoli položky na území.
Jaderné zbraně jsou jedním z nejstrašnějších vynálezů lidstva. Používá se pro mírové účely, může být velkým přínosem, ale jeho vojenské použití je strašnou hrozbou pro život na Zemi. Řetězovou reakci, která začala, nelze zastavit, takže existuje smlouva o jaderném odzbrojení, která má chránit planetu před katastrofou.
