Date generale

1.Arme nucleare(bomba nucleara)Dicționarele defines arma nucleară ca un dispozitiv ce eliberează într-o manieră explozivă energia nucleară produsă de o reacție în lanț de fisiune, sau fisiune și fuziune.

Arma nucleară face parte din categoria armelor de distrugere în masă destinate uciderii unui mare număr de oameni și/sau distrugerii structurilor construite de om, sau biosferei în general. Prima armă nucleară cu fisiune a eliberat o cantitate de energie echivalentă cu cea rezultată din explozia a 20.000 tone de TNT (trinitrotoluen), în timp ce prima armă termonucleară (cu fisiune și fuziune) a eliberat o energie echivalentă cu 10.000.000 tone de TNT.

2.Tipuri de arme nucleareÎn prezent există două tipuri de arme nucleare: cele bazate exclusiv pe reacția de fisiune nucleară și cele care utilizează fisiunea nucleară pentru amorsarea reacției de fuziune nucleară.

Armele bazate pe fisiunea nucleară constau dintr-o cantitate de uraniu îmbogățit care formează o masă supra-critică în care se dezvoltă exponențial reacția în lanț. Masa supra-critică se realizează fie prin implantarea unei piese din material fisionabil în masa subcritică (metoda proiectilului) fie prin comprimarea (cu explozivi chimici) unei sfere de material fisionabil până se atinge masa supra-critică (metoda imploziei).

Arma nucleară cu fuziune (arma termonucleară, bomba cu Hidrogen) folosește energia rezultată din fisiune pentru a comprima și încălzi deuteriul și tritiul până aceștia fuzionează.

Există și arme nucleare cu destinații speciale precum arma cu neutroni sau arma cu contaminare radioactivă. Arma cu neutroni este o armă termonucleară construită special pentru a produce un flux mare de neutroni ce produce multe decese dar nu produce contaminare radioactivă și nu afectează construcțiile. Arma cu contaminare este o armă cu fisiune învelită cu un material (cobalt, aur) care produce o contaminare radioactivă extrem de puternică.

3. Procese fizice ce stau la baza armelor nucleare 1.Fuziunea nuclearăFuziunea nucleară este procesul prin care două nuclee atomice reacționează pentru a forma un nou nucleu, mai greu (cu masă mai ridicată) decât nucleele inițiale. Ca urmare a fuziunii se produc și alte particule subatomice, ca de exemplu neutroni sau raze alfa (nuclee de heliu) sau beta (electroni sau pozitroni).

Din cauză că nucleele participante în fuziune sunt încărcate electric, reacția de fuziune nucleară poate avea loc numai atunci când cele două nuclee au energie cinetică suficientă pentru a învinge potențialul electric (forțele de respingere electrică) și prin urmare se apropie suficient pentru ca forțele nucleare (care au rază de acțiune limitată) să poată rearanja nucleonii. Această condiție presupune temperaturi extrem de ridicate dacă reacția are loc într-o plasmă, sau accelerarea nucleelor în acceleratoare de particule.

Fuziune nucleara

2. Neutronul

Neutronul este particula din nucleul atomic cu masa (mn=1,675·10−27kg), neutră din punct de vedere electric (qn=0 C). Numărul neutronilor, N, ai unui atom poate fi diferit pentru nucleele atomice ale aceluiași element

Structura quarc a neutronului

3.Fisiunea

Fisiunea este o reacție nucleară care are drept efect ruperea nucleului în 2 (sau mai multe) fragmente de masă aproximativ egală, neutroni rapizi, radiații și energie termică. Elementele care fisionează cu neutroni termici, se numesc materiale fisile. Ex. 233U, 235U, 239Pn, 241Pu. Elementele care fisionează cu neutroni rapizi, se numesc materiale fisionabile iar, cele care prin captură de neutroni se transformă în materiale fisile, sunt considerate materiale fertile. Ex., 238U.

Ex. fisiune 235U:

Fisiunea nucleară, cunoscută și sub denumirea de fisiune atomică, este un proces în care nucleul unui atom se rupe în două sau mai multe nuclee mai mici, numite produși de fisiune și, în mod uzual, un număr oarecare de particule individuale. Așadar, fisiunea este o formă de transmutație elementară. Particulele individuale pot fi neutroni, fotoni (uzual sub formă de raze gamma) și alte fragmente nucleare cum ar fi particulele beta și particulele alfa Un neutron termic este absorbit de un nucleu de uraniu(A=235),care fisionează în alte elemente mai Fisiunea nucleară este folosită pentru a produce energie în centrale de putere și pentru explozii în armele nucleare. Fisiunea este utilă ca sursă de putere deoarece unele materiale, numite combustibil nuclear, pe de o parte generează neutroni ca „jucători” ai procesului de fisiune și, pe de altă parte, li se inițiază fisiunea la impactul cu (exact acești) neutroni liberi. Combustibilii nucleari pot fi utilizați în reacții nucleare în lanț auto-întreținute, care eliberează energie în cantități controlate într-un reactor nuclear sau în cantități necontrolate, foarte rapid, într-o armă nucleară. ușoare și neutroni rapizi.

Cantitatea de energie liberă conținută într-un combustibil nuclear este de milioane de ori mai mare decât energia liberă conținută într-o masă similară de combustibil chimic (benzină, de exemplu), acest lucru făcând fisiunea nucleară o sursă foarte tentantă de energie; totuși produsele secundare ale fisiunii nucleare sunt puternic radioactive, putând rămâne așa chiar și pentru mii de ani, având de a face cu importantă problemă a deșeurilor nucleare. Preocupările privind

acumularea deșeurilor și imensul potențial distructiv al armelor nucleare contrabalansează calitățile dezirabile ale fisiunii ca sursă de energie, fapt ce dă naștere la intense dezbateri politice asupra problemei puterii nucleare.

4.Reacția nucleară în lanțReacția nucleară în lanț este o reacție în care un neutron provoacă fisiunea unui atom, fisiune ce este urmată de producerea altor neutroni care determină fisiuni ale altor atomi. O reacție de fisiune nucleară în lanț ar putea fi descrisă restrâns prin următoarele trei secvențe:

1. Un atom de uraniu-235 absoarbe un neutron și se sparge în doi atomi noi (fragmente de fisiune), eliberând trei neutroni și o oarecare cantitate de energie de legătură.

2. Unul din acești neutroni este absorbit de un atom de uraniu-238 și nu mai participă, în continuare, la reacție. Al doilea neutron este pur și simplu pierdut în mediul/materialul înconjurător, nu se mai ciocnește cu alți atomi de uraniu, fapt pentru care nici el nu mai participă la continuarea reacției. Al treilea neutron se ciocnește cu un atom de uraniu-235 care se sparge și eliberează doi neutroni și, din nou, energie de legătură.

3. Ultimii doi neutroni se ciocnesc fiecare cu câte un atom de uraniu-235 care se sparg și eliberează de la unu la trei neutroni ce pot continua reacția.

Reactie nucleara in lant