Prezentace FyzikaPrezentace Fyzika

Marek Bílek, Aleš Gränzmann, Veronika Marek Bílek, Aleš Gränzmann, Veronika ŠtěpničkováŠtěpničková

Jaderné zbraněJaderné zbraně

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

Druhy jaderných zbraníDruhy jaderných zbraní

• Štěpné jaderné zbraněŠtěpné jaderné zbraně       Štěpná jaderná zbraň musí      Štěpná jaderná zbraň musí obsahovat nadkritické množství obsahovat nadkritické množství štěpných látek (obvykle uranu 235 štěpných látek (obvykle uranu 235 nebo plutonia 239). Do okamžiku nebo plutonia 239). Do okamžiku roznětu zbraně musí být její náplň roznětu zbraně musí být její náplň podkritická. K dosažení nadkritického podkritická. K dosažení nadkritického stavu jsou používána dvě základní stavu jsou používána dvě základní konstrukčně-technická uspořádání - konstrukčně-technická uspořádání - implozní a hlavňové.implozní a hlavňové.V implozním uspořádání dochází V implozním uspořádání dochází výbuchem vysoce účinných klasických výbuchem vysoce účinných klasických výbušnin, obklopujících podkritickou výbušnin, obklopujících podkritickou štěpnou náplň k jejímu prudkému štěpnou náplň k jejímu prudkému rovnoměrnému stlačení (implozi), čímž rovnoměrnému stlačení (implozi), čímž tato přejde do nadkritického stavu. V tato přejde do nadkritického stavu. V hlavňovém uspořádání roznětu jaderné hlavňovém uspořádání roznětu jaderné zbraně jsou dva nebo více kusů zbraně jsou dva nebo více kusů podkritického množství štěpného podkritického množství štěpného materiálu vstřeleny explozí klasické materiálu vstřeleny explozí klasické výbušniny vůči sobě uvnitř zařízení, výbušniny vůči sobě uvnitř zařízení, tvarem připomínajícím uzavřenou tvarem připomínajícím uzavřenou dělovou hlaveň.dělovou hlaveň.

• Termonukleární jaderné Termonukleární jaderné zbraně zbraně      Termonukleární jaderné zbraně      Termonukleární jaderné zbraně využívají k uvolnění energie využívají k uvolnění energie principu jaderné syntézy. Jaderná principu jaderné syntézy. Jaderná syntéza je proces, při němž se syntéza je proces, při němž se atomová jádra lehkých prvků (např. atomová jádra lehkých prvků (např. deuteria, tritia, lithia) spojují a tvoří deuteria, tritia, lithia) spojují a tvoří jádro těžšího prvku. Pro iniciaci jádro těžšího prvku. Pro iniciaci jaderné syntézy se využívá štěpné jaderné syntézy se využívá štěpné řetězové reakce.řetězové reakce.

• Radiologické zbraně Radiologické zbraně      Radiologické zbraně jsou      Radiologické zbraně jsou zbraně, využívající škodlivé účinky zbraně, využívající škodlivé účinky ionizujícího záření. K rozptýlení ionizujícího záření. K rozptýlení radionuklidů nebo radioaktivní látky radionuklidů nebo radioaktivní látky se může použít nálož klasické se může použít nálož klasické trhaviny, čímž dochází k rozsáhlé trhaviny, čímž dochází k rozsáhlé radioaktivní kontaminaci území. radioaktivní kontaminaci území.

Termonukleární Termonukleární zbraně:vodíkové (kobaltové) a zbraně:vodíkové (kobaltové) a neutronové neutronové • Vodíková bombaVodíková bomba• Vodíková bomba je atomová bomba, Vodíková bomba je atomová bomba,

jejíž pouzdro tvoří těžké izotopy vodíku jejíž pouzdro tvoří těžké izotopy vodíku – deuterium a tritium. Atomový výbuch – deuterium a tritium. Atomový výbuch vytvoří počáteční teplotu několika vytvoří počáteční teplotu několika milionů stupňů Celsia, která rozběhne milionů stupňů Celsia, která rozběhne jadernou fúzi. Podle velikosti nálože jadernou fúzi. Podle velikosti nálože výbuch odpovídá přes 100 Kt TNT, výbuch odpovídá přes 100 Kt TNT, největší sestrojené bomby mají účinek největší sestrojené bomby mají účinek desítek megatum TNT. Bomba je desítek megatum TNT. Bomba je schopna ničit domy v okruhu 20 km a schopna ničit domy v okruhu 20 km a zapalovat hořlavé předměty do zapalovat hořlavé předměty do vzdálenosti 100 km.vzdálenosti 100 km.

• Kobaltová bombaKobaltová bomba• Je to též vodíková bomba, v jejímž Je to též vodíková bomba, v jejímž

obalu je nejen deuterium a tritium, ale obalu je nejen deuterium a tritium, ale i kobalt, který se působením neutronů i kobalt, který se působením neutronů změní na izotop s poločasem rozpadu změní na izotop s poločasem rozpadu 5,24 roku a dlouhodobě zamoří půdu.5,24 roku a dlouhodobě zamoří půdu.

• Neutronová bombaNeutronová bomba• Je to také vodíková bomba, u které je Je to také vodíková bomba, u které je

však omezen její destruktivní účinek a však omezen její destruktivní účinek a naopak posíleno vyzařování různých naopak posíleno vyzařování různých druhů záření a zejména proudu druhů záření a zejména proudu neutronů (který poškodí obaly buněk, neutronů (který poškodí obaly buněk, zasažená osoba bez možnosti léčení zasažená osoba bez možnosti léčení do dnů, týdnů, měsíců nebo i let do dnů, týdnů, měsíců nebo i let umírá). Bomba je určená k zabíjení umírá). Bomba je určená k zabíjení živých organizmů, což je vhodné proživých organizmů, což je vhodné pro nepřítele po válce (budovy zůstanou stát).

HistorieHistorie

• Jaderná bomba byla vyvinuta Spojené státy za druhé světové války. První Jaderná bomba byla vyvinuta Spojené státy za druhé světové války. První pokusný jaderný výbuch proběhl v Nevadské poušti července 1945. Poté pokusný jaderný výbuch proběhl v Nevadské poušti července 1945. Poté byly svrženy z bombardérů B-29 atomové bomby na dvě japonská města. 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 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 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 11:02 plutoniovou bombu na Nagasaki. Obě pumy zabily okamžitě zhruba 130 000 lidí a dalších 100 000 umíralo na následky výbuchu v dalších 130 000 lidí a dalších 100 000 umíralo na následky výbuchu v dalších letech.letech.

• Později se jadernou zbraň podařilo získat též Velké Británii, Sovětskému Později se jadernou zbraň podařilo získat též Velké Británii, Sovětskému svazu, Francii, Číně, Indii a Pákistánu a podle všeho ji vlastní Izrael, který 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 se k tomu ovšem odmítá oficiálně vyjádřit. Severní Korea se k vlastnictví jaderných zbraní přiznala 10.února 2005. O výrobu jaderné zbraně se jaderných zbraní přiznala 10.února 2005. O výrobu jaderné zbraně se pokoušely i další státy, zřejmě se ji pokouší vyrobit Irán. Některé země svůj pokoušely i další státy, zřejmě se ji pokouší vyrobit Irán. Některé země svůj jaderný program zastavily či zrušily na základě smluv o nešíření jaderných jaderný program zastavily či zrušily na základě smluv o nešíření jaderných zbraní; JAR se rozhodla své jaderné zbraně zničit. Některé státy východní zbraní; JAR se rozhodla své jaderné zbraně zničit. Některé státy východní Evropy získaly následkem rozpadu Sovětskému svazu jaderné zbraně, Evropy získaly následkem rozpadu Sovětskému svazu jaderné zbraně, většinou je však předaly zpět Rusku (nejasná situace existuje ohledně většinou je však předaly zpět Rusku (nejasná situace existuje ohledně Ukrajiny).Ukrajiny).

• Jaderné zbraně představovaly hlavní odstrašující prostředek studené války.Jaderné zbraně představovaly hlavní odstrašující prostředek studené války.

Princip činnostiPrincip činnosti

• Jaderná bombaJaderná bomba se obvykle se obvykle skládá ze dvou oddělených skládá ze dvou oddělených podkritických množství štěpného podkritických množství štěpného materiálu, která v součtu tvoří materiálu, která v součtu tvoří množství nadkritické (asi 1 litr). množství nadkritické (asi 1 litr). Ta jsou proti sobě vymrštěna Ta jsou proti sobě vymrštěna explozí klasické výbušniny. Síla explozí klasické výbušniny. Síla výbuchu zajistí, že nebudou obě výbuchu zajistí, že nebudou obě části od sebe během prvních části od sebe během prvních několika milisekund odhozeny několika milisekund odhozeny teplem počínající řetězové reakce teplem počínající řetězové reakce a tlakem vylétajících neutronů.a tlakem vylétajících neutronů.

• V nadkritickém množství V nadkritickém množství štěpného materiálu je pak štěpného materiálu je pak nastartována řetězová reakce, nastartována řetězová reakce, která uvolní velké množství která uvolní velké množství různých druhů energierůzných druhů energie

Implozní pumaImplozní puma

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

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

• Roku 1962 vznikl při testu bomby Roku 1962 vznikl při testu bomby sto metrů hluboký kráter sto metrů hluboký kráter

Nálet na HirošimuNálet na Hirošimu

• Uranová bomba Uranová bomba Little Boy Little Boy (Chlapeček) byla připravena k vypuštění 31. (Chlapeček) byla připravena k vypuštění 31. července 1945, kdy byla definitivně sestavena dohromady techniky na července 1945, kdy byla definitivně sestavena dohromady techniky na ostrově Tinian v Pacifiku - podle slov jednoho z techniků vypadala "jako ostrově Tinian v Pacifiku - podle slov jednoho z techniků vypadala "jako protáhlá nádoba na odpadky s ploutvemi". Na Tinian byla předtím protáhlá nádoba na odpadky s ploutvemi". Na Tinian byla předtím dopravena na palubě USS Indianopolis - loď byla vybrána jako dopravní dopravena na palubě USS Indianopolis - loď byla vybrána jako dopravní prostředek bezpečnější než letadlo. Paradoxně byla loď během plavby prostředek bezpečnější než letadlo. Paradoxně byla loď během plavby pozorována japonskou ponorkou a při zpáteční cestě dokonce potopena, pozorována japonskou ponorkou a při zpáteční cestě dokonce potopena, přičemž její mise byla tak tajná, že několik dní nikomu nescházela! přičemž její mise byla tak tajná, že několik dní nikomu nescházela! Záchranné lodě začaly lovit zbytky přeživších až po 96 hodinách, celkový Záchranné lodě začaly lovit zbytky přeživších až po 96 hodinách, celkový počet obětí útoku a poté žraloků dosáhl téměř 900 mužů (čtyři pětiny počet obětí útoku a poté žraloků dosáhl téměř 900 mužů (čtyři pětiny posádky).posádky).

• Bylo rozhodnuto, že primárním cílem bude Hirošima (městská průmyslová Bylo rozhodnuto, že primárním cílem bude Hirošima (městská průmyslová oblast) a záložními cíli budou Kókura (vojenské sklady a město) a Nagasaki oblast) a záložními cíli budou Kókura (vojenské sklady a město) a Nagasaki (městská oblast). Hirošima byla vybrána zejména proto, že podle zpráv (městská oblast). Hirošima byla vybrána zejména proto, že podle zpráv rozvědky se v ní nenacházel žádný zajatecký tábor spojeneckých vojáků rozvědky se v ní nenacházel žádný zajatecký tábor spojeneckých vojáků (ve skutečnosti bylo v Hirošimském hradu vězněno 23 amerických zajatců).(ve skutečnosti bylo v Hirošimském hradu vězněno 23 amerických zajatců).

Little BoyLittle Boy

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

Foto HirošimaFoto Hirošima

Nálet na NagasakiNálet na Nagasaki

• Letoun odstartoval Letoun odstartoval 9. srpna 19459. srpna 1945 s pumou Fat Man na palubě. s pumou Fat Man na palubě. Tentokrát Tentokrát bylo ale nad primárním cílem zataženo. Bock's Car nad cílem třikrát bylo ale nad primárním cílem zataženo. Bock's Car nad cílem třikrát obletěl, ale muniční komplex nezahlédl. Major Sweeney navíc zaslechl obletěl, ale muniční komplex nezahlédl. Major Sweeney navíc zaslechl rádiovou korespondenci japonských stíhaček a protože se mohly blížit k rádiovou korespondenci japonských stíhaček a protože se mohly blížit k němu, rozhodl se letět na Nagasaki. Tam bylo také zataženo, ale po chvíli 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 bombometčík zahlédl mezeru v mracích a v 11.00 hod., po malé úpravě kursu, byla puma svržena - její síla byla 22 kilotun. kursu, byla puma svržena - její síla byla 22 kilotun.

• Tentokrát ovšem bomba daleko minula svůj cíl a vybuchla nad Tentokrát ovšem bomba daleko minula svůj cíl a vybuchla nad severozápadní částí města. Přestože je plutoniová puma v porovnání s severozápadní částí města. Přestože je plutoniová puma v porovnání s uranovou účinnější, tato napáchala méně škod a způsobila méně obětí, v uranovou účinnější, tato napáchala méně škod a způsobila méně obětí, v neposlední řadě díky terénu. I tak byl ale její výbuch zničující - neposlední řadě díky terénu. I tak byl ale její výbuch zničující - zahynulo zahynulo přibližně 35 tisíc lidípřibližně 35 tisíc lidí. .

•

FAT  MANFAT  MAN

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

Foto NagasakiFoto Nagasaki