Jak funguje sirná bomba?

Atomové bomby z poloviny minulého století, navržené především podle modelu „Fat Man“ (iniciační nálož TNT vede ke zhroucení okruhu tvořeného plátky plutonia pro zbraně), a ještě více první bomba model „Baby“ byly zbraně hromadného ničení, ale ne infekce. Historie zaznamenává hru s atomovou bombou jako druhou hru ze šesti her Go hraných mezi červencem a listopadem 1945 mezi Kaoru Iwamoto a Hashimoto Utaro. Večírek se měl konat v Hirošimě 4. až 6. srpna, ale z bezpečnostních důvodů se konal na předměstí Icukachi. Ve 106. tahu hry v 8.15:XNUMX došlo k výbuchu – rozhodčí této hry Segoe Kunsaku se díval z okna a podařilo se mu říct „bomba“ – brzy nato dům zasypala rázová vlna. Kunsaku prořízly úlomky okenního skla, ale následky výbuchu byly brzy začištěny a hra pokračovala. Až večer si členové party uvědomili, co se stalo. Ve městě přitom nebyla provedena žádná protiradiační dezinfekce. Jeden ze členů strany, stejně jako soudce, který sledoval jaderný výbuch, se dožil vysokého věku: Utaro Hashimoto zemřel v létě 1994 ve věku 87 let a Segoe Kunsaku v létě 1972 v věk 83 let. Neméně slavný je příběh dělníka loděnice Tsutomu Yamaguchi (1916-2010), který přežil oba atomové bomby. 6. srpna byl na služební cestě v Hirošimě a kvůli atomovému výbuchu téhož dne odcestoval vlakem do Nagasaki, kde přežil druhé bombardování 9. srpna. V době jeho smrti bylo Yamaguchimu 93 let. Tyto příklady ukazují, že zóna tepelného poškození tradiční atomové bomby je v zásadě širší než zóna akutního poškození radiací. To znamená, že ti, kteří by mohli dostat vážnou dávku radiace z atomové bomby, a priori nezemřou na radiaci, ale budou spáleni výbuchem. Jak plutonium vhodné pro zbraně, tak uran-238 mají dlouhé poločasy a s těmito látkami lze bezpečně manipulovat v silných rukavicích. Nepochybuji o tom, že atomová bomba mohla být dobře svržena na Německo, například na Drážďany, pokud by byla do té doby připravena a otestována. Celkový výnos bomb svržených na Drážďany byl zřejmě asi 2,5 kilotuny, zatímco Baby bomba v Hirošimě vynesla 13-18 kilotun. Opakované jaderné testy vedou ke krátkodobému zvýšení radiace pozadí a dlouhodobé kontaminaci půdy. Jako příklad si můžeme vzít zkušebnu Semipalatinsk, kde bylo v letech 1949 až 1989 provedeno nejméně 468 výbuchů (po roce 1963 pouze v podzemí). Zde je zajímavý článek popisující stav testovacího místa Semipalatinsk v roce 2019. Radiační pozadí na většině zkušebního místa, včetně tzv. „experimentálního pole“ (v roce 1949 tam vybuchla plutoniová bomba o výtěžnosti 22 kilotun) je pro člověka přijatelné; od 0,10 do 0,14 mikrosievertů za hodinu, přičemž bezpečné pozadí je až 0,2 mikrosievertů za hodinu. Na místě testu roste tráva a dokonce byl spatřen i orel skalní: Jediný jaderný výbuch uranu nebo plutonia tedy nezpůsobí dlouhodobé radiační škody.

Szilardův model. Kobalt-60 a podobné izotopy

V roce 1950 Leo Szilard nastínil následující apokalyptický scénář, který chtěl zabránit vývoji termonukleárních zbraní, které by využívaly spíše deuterium (těžký vodík) než plutonium. Szilard vysvětlil, že není ekonomicky obtížné vyrobit nebo extrahovat těžký vodík (deuterium), jehož každý atom obsahuje jeden proton a jeden neutron, z vody. Při explozi takové deuteriové nálože probíhají současně dvě jaderné reakce, a to: A: Deuterium + Deuterium → Tritium (supertěžký vodík) + Protium (obyčejný vodík) B: Deuterium + Deuterium → Helium-3 + neutron Výsledkem je obrovské množství se tvoří volných neutronů, které by se mohly jednoduše rozletět všemi směry. pokud nebudou zpomaleny. Deuterium lze distribuovat do kapslí a pouzdro každé z nich je vyrobeno z kovu, jehož stabilní izotop se po absorpci neutronu změní na radioaktivní. V tomto případě to již nebudou neutrony, které se budou rozptylovat všemi směry (i do atmosféry), ale infikované (v Szilardově terminologii „zasolené“) atomy kovů, které se usadí v půdě, rozšíří se vodou, padnou s déšť a začnou zalévat gama paprsky a produkty beta rozpadu v jakémkoli prostředí, ve kterém se ocitnou. Szilard uvádí, jaké vlastnosti musí mít takový izotop „skořápky“, aby představoval největší nebezpečí, a to: (a) musí produkovat hojné pronikavé záření gama, (b) musí mít dostatečně dlouhý poločas rozpadu (řádově několik měsíců), aby se reakční produkty podařilo distribuovat po celé planetě, (c) ale zároveň je poločas rozpadu dostatečně krátký na to, aby celá dávka záření přešla na jednu generaci lidí a tento prvek byl odstraněn z prostředí chemicky nebo mechanicky prostředky by byly nepravděpodobné. Konečně prvek vhodný pro tuto roli je prvek, který lze snadno těžit ve velkých množstvích, je vhodný pro výrobu „kapslí“ a při absorpci neutronů se snadno přemění ze stabilních izotopů na radioaktivní. Szilard věřil, že pro takový účel existují pouze dva vhodné prvky: kobalt a zinek. Ale ve skutečnosti existuje o něco více takových prvků:

1. Mnoho izotopů produkovaných štěpením jádra uranu má velmi krátké poločasy. V souladu s tím se rozpadají dříve, než stihnou vypadnout srážkami, nebo můžete sedět v úkrytu, zatímco se rozpadnou;
2. Jiné produkty jaderného štěpení mají velmi dlouhé poločasy, takže záření z nich není příliš intenzivní;
3. Během konvenčního jaderného výbuchu se navíc mnoho produktů rozpadu rychle změní na neradioaktivní látky, jako je olovo.

Kobalt-60 zaujímá přesně mezipolohu mezi prvními dvěma situacemi, a proto je tak nebezpečný. Jeho izotopy se stihnou rozšířit na velké vzdálenosti vzdušnými proudy a vypadnou se srážkami a nebude možné přečkat jeho poločas rozpadu v bunkrech – ani celý život nebude stačit. Kromě toho kobalt-60 produkuje silné pronikavé gama záření.

Bezprostředně po výbuchu je gama záření z konvenční atomové bomby vyšší než u kobaltové bomby: 15 000krát vyšší během první hodiny, 35krát vyšší v prvním týdnu, 5krát vyšší v prvním měsíci. Ale do roka bude radiace ze zbytkového kobaltu 8krát vyšší než radiace z konvenční jaderné nálože a po 5 letech – 150krát vyšší. Radiace kobaltu-60 se výrazně sníží pouze 75 let po výbuchu.

„Lidštější“ alternativou kobaltu by mohl být zinek-65, jehož radioaktivita bude v počáteční fázi mnohem vyšší, a proto bude klesat rychleji. Ale izotop zinku-64 v semenech je jen asi polovina přírodního zinku, takže pro vojenské použití by jím musel být zinek obohacen. Gama záření zinku-65 je také slabší než u kobaltu-60. Bezprostředně po výbuchu bude radioaktivita zinku-65 asi dvakrát vyšší než u kobaltu-60, potom se tyto izotopy po 8 měsících vyrovnají ve smrtelnosti a po pěti letech bude radioaktivita kobaltu-60 110krát vyšší. zinku-65.

Takto Szilard charakterizoval meteorologické aspekty problému.

Radiace se může efektivně šířit. Za prvé to vyžaduje, aby se radioaktivní částice usazovaly pomalu, a proto musí být jemnější než domácí prach. Je těžké spočítat, jakou velikost budou mít částice, do kterých se bude kobalt-60 shromažďovat, ale je docela možné, že půjde o prach nejmenší. Poté, zachycované vzduchovými hmotami, tyto částice zaplní celou atmosféru, ze které je lze odstranit třemi způsoby:

1. S deštěm, pokud se kolem takových částic tvoří dešťové kapky jako kolem běžných prachových částic;
2. Následkem akrece, tedy pokud se v oblastech s nízkou atmosférickou turbulencí malé částice kobaltu postupně slepí do větších a vypadnou vlivem gravitace, bez deště;
3. Ve městech rychle vypadávají, mísí se s průmyslovými emisemi a smogem.

Hlavním nositelem kobaltu-60 bude v tomto případě déšť a v hustě obydlených oblastech Země se intenzita deště velmi liší, a to až desetinásobně. Kobalt je poměrně těžký, takže po dešti zůstane hlavně v připovrchové vrstvě půdy, takže teoreticky by mohlo pomoci odstranění a zahrabání půdy hned po dešti. Oceán (a mořský život) přitom bude kobaltovými usazeninami trpět podstatně méně než pevnina; Je pravděpodobné, že otráveny budou pouze nejmělčí pobřežní vody.

Na toto téma existuje i dílo v postapokalypsovém žánru. V roce 1957 napsal Neville Shute román Na pláži, který popisuje poslední měsíce Melbourne v roce 1964 po čínsko-sovětské válce, ve které byly použity kobaltové bomby. Román byl zfilmován o dva roky později, v hlavních rolích Gregory Peck a Ava Gardner a v roce 2000 vyšel dvoudílný remake s Armandem Assantem v hlavní roli. Kniha je zajímavá tím, že poskytuje poměrně přesný odhad bombardovací síly potřebné pro apokalypsu: aby 1 gram kobaltu-60 dopadl na každý čtvereční kilometr země, bylo by nutné odpálit více než 100 tun kobaltových náloží , tedy asi tisíc bomb/hlavic – nebo dva nebo tři tisíce na pokrytí celé Země.

Moderna a nedávná minulost

Oficiálně se má za to, že dodnes nebyla zkonstruována ani testována žádná kobaltová bomba. Jediná výhrada je v tomto případě povolena ohledně britských testů na cvičišti Maralinga v roce 1957:

Poté byla provedena série 4 testů, během kterých byly izotopy kobaltu-59 použity jako indikátory pro posouzení rychlosti procesů. Ukázalo se, že kobalt-59 zachycuje neutrony mnohem slabší, než se očekávalo, a kobalt-60 se tvoří v malých množstvích. Podobná nepřímá data byla získána v SSSR v rámci projektu Tajga, kdy byly v březnu 1971 odpáleny tři podzemní jaderné nálože v okrese Cherdynsky v oblasti Perm:

V důsledku testů došlo k silné neutronové aktivaci okolních minerálů a v místě výbuchů vzniklo nejen plutonium a americium, ale také kobalt-60 (ale i další relativně lehké izotopy europia a niobu). Významná množství kobaltu-60 byla vysvětlena skutečností, že horniny na zkušebním místě obsahovaly značné množství kobaltu a tento kov byl také součástí potrubí položených na zkušebním místě. Následně tam nebyly provedeny jaderné testy, protože nárůst radiace na pozadí byl zaznamenán i v Moskvě. Pokud jde o kobalt-60, jeho množství se v tomto případě ukázalo jako malé, téměř neuniklo mimo region.

Přesto se v naší době elektrifikované diplomacie vzájemného podezírání každou chvíli ozývají obvinění z možné přípravy kobaltové bomby či podobná obvinění. K jednomu z nejznámějších případů došlo v roce 2015, kdy unikla prezentace o „Multipurpose Oceanic System Status-6“, později nazvaná „Poseidon“. Oblast dopadu a povaha kontaminace, kterou může Poseidon způsobit, naznačují, že tento tajný „podvodní dron“ může nejen způsobit tsunami, která zasáhne pobřežní město v místě výbuchu, ale také obsahovat prvky, které zaručují dlouhodobé znečištění na stejný princip jako a kobalt-60.

Webové stránky Naked Science mají velmi podrobný a dobře zdůvodněný článek vysvětlující, proč je vyzbrojení Poseidona kobaltovými náboji nepravděpodobným scénářem. Dlouhodobá kontaminace zkrátka opravdu nedává smysl a teoreticky případná detonace takového torpéda v hloubce by měla katastrofální následky. Je pravda, že Poseidon lze použít jako sodíkovou bombu naplněnou roztokem obyčejného sodíku-23, který se při absorbování neutronů změní na radioaktivní sodík-24. Sodíková bomba je mnohem účinnější než kobaltová bomba, protože počáteční úroveň gama záření ze sodíku-24 je 3000krát vyšší než u kobaltu-60 a poločas rozpadu sodíku-24 je pouze 15 hodin. Po 1500 hodinách (asi 2 měsíce) nezůstane žádná radiace ze sodíkové bomby a oblast bude vhodná pro obnovu.

A konečně, v roce 2018 byla světová komunita znepokojena čínskými experimenty v Institutu moderní fyziky v Lanzhou: některé experimenty byly provedeny v urychlovači k urychlení ionizovaných izotopů tantalu-181. Vedoucí projektu Du Guanhua potvrdil, že projekt je prováděn jako součást „kritického vládního obranného příkazu“, ale odmítl poskytnout podrobnosti. Profesor Pekingské univerzity Han Dejun potvrdil, že tantal-181 by mohl být prozkoumán jako přísada do jaderných zbraní, ale v každém případě je prvek příliš vzácný a má teplotu tání 3 017 °C, takže jeho vojenské průmyslové použití je příliš obtížné.

V tomto článku jsem se záměrně vyhnul zmínce o filmu „Doktor Strangelove aneb Jak jsem se přestal bát a miloval bombu“ – jako nejslavnější a pacifistické dílo na nastolené téma. Navíc zatím odložím velmi zajímavý příběh o tom, jak se dnes kobalt-60 používá v medicíně; Myslím, že toto je téma na další článek, ve kterém bychom mohli mluvit o nečekaně účinném protirakovinném vývoji. Tohle byl příspěvek o neúspěšné jaderné válce, která, jak doufám, nikdy nesestoupí do našeho světa ze stránek knih, z filmových pláten a z fascinujících míst počítačových her. Nakonec jsem se při úpravě tohoto článku rozhodl dát tento černobílý portrét zmateného Szilarda jako titulní obrázek. Stařec na obrázku příliš dobře chápal, co jsme vlastně schopni dělat, máme rozvinutý vojensko-průmyslový komplex a operujeme s bunkrovým světonázorem.

• kobaltová bomba
• jaderné zbraně
• fyzika
• postapokalypsa
• svědomí

• Populární věda
• Energie a baterie
• Fyzika
• Chemie
• Budoucnost je tady