Seminar 4 2009/2010:

Jedrsko orožjeLjubljana, 17.03.2010

Povzetek:Jedrsko orožje je vsako orožje, ki izrablja jedrsko fisijo ali pa kombinacijo fisije in fuzije za ustvarjanje uničujoče sile. Težko jedro se z jedrsko fisijo razcepi na dva produkta in nekaj nevtronov, dve lahki jedri pa se z jedrsko fuzijo zlijeta v težje jedro, tudi tu zaradi ohranjanja energije in gibalne količine še odleti kakšen manjši delec. Pomnoževalni faktor je razmerje med številoma nevtronov v dveh zaporednih generacijah. Jedrsko orožje lahko razdelimo na fisijsko jedrsko orožje in na termonuklearno. ˝Debeluhar˝ je eksplodiral v približno 10-5 s. Nevtronska bomba cilja predvsem na živo tkivo in pusti infrastrukturo nedotaknjeno. Ionizirajoče sevanje povzroča tvorbo prostih radikalov. 300 ms po detonaciji 20 kilotonskega jedrskega orožja je sproščenega okoli 50% celotnega toplotnega sevanja.

Avtor: Aljaž Kolšek Mentor: dr. Andrej Trkov

KazaloUvod.....................................................................................................................................................21. Fizika za jedrskim orožjem..............................................................................................................32. Kritičnost fisijskega materiala v jedrskem orožju............................................................................53. Fisijsko jedrsko orožje......................................................................................................................6

Fisijsko orožje strelnega tipa...........................................................................................................6Fisijsko orožje implozijskega tipa...................................................................................................7Izračun porabe goriva pri eksploziji................................................................................................8

˝Mali deček˝:...............................................................................................................................8˝Debeluhar˝:................................................................................................................................8

Reflektor nevtronov.........................................................................................................................8Začetek fisije....................................................................................................................................9

4. Poenostavljen izračun časa eksplozije............................................................................................115. Fisijsko jedrsko orožje s fuzijskim ojačanjem................................................................................12

Teller-Ulam zasnova......................................................................................................................12Nevtronska bomba (ERW – Enhanced Radiation Weapon)...........................................................13

6. Efekti eksplozije jedrskega orožja..................................................................................................14Ognjena krogla ter udarni val........................................................................................................14Ionizirajoče sevanje.......................................................................................................................15Mesto detonacije (v zraku ali na tleh)............................................................................................15Elektromagnetni efekti...................................................................................................................16

7. Časovni trak eksplozije jedrskega orožja.......................................................................................178. Vpliv eksplozije jedrskega orožja na človeka................................................................................18Zaključek............................................................................................................................................19Literatura............................................................................................................................................20

1

UvodSeminarska naloga Jedrsko orožje je nastala v okviru predmeta Seminar 4 zaradi zanimanja, kako lahko toliko energije pride iz tako majhnih objektov kot so atomi. Na začetku je krajši uvod v osnove fisije in fuzije, sledi razlaga odvisnosti kritičnosti fisijskega materiala od količine in oblike. Opis jedrskega orožja je razdelen na dva dela. V prvem delu je razloženo orožje, ki deluje na principu fisije, v drugem pa v kombinaciji fisije in fuzije. Dodan je še poseben koncept jedrskega orožja: nevtronska bomba. Opisan je potek eksplozije same bombe ter posledice na človeško telo, ki so močna protireklama jedrskemu orožju. V zaključku je omenjenih še nekaj načinov za preprečevanje širjenja jedrskega orožja.

2

1. Fizika za jedrskim orožjem Težka jedra atomov se z jedrsko fisijo cepijo na dve lažji jedri in še nekaj nevtronov, pri tem pa se sprosti energija v obliki kinetične energije produktov in elektromagnetnega sevanja. Za sprožitev (nespontane) fisije potrebujemo še neko začetno dovedeno energijo. To prinese nevtron, ki z energijo lastnega gibanja trči v težko jedro, ki ga absorbira in nastane zelo nestabilno jedro. Do absorpcije pride zaradi delovanja jedrske privlačne sile na kratkih razdaljah. Če je energija nevtrona dovolj velika, nukleoni v jedru pridobijo dovolj kinetične energije, da premagajo privlačne sile in jedro razpade na dve hčerinski jedri in nevtrone. Na zadostni razdalji Coulombova odbojna sila prevlada nad privlačnimi jedrskimi silami in pospeši gibanje cepitvenih produktov, oziroma poveča njihovo kinetično energijo. Za fisijo 235U je dovolj že termični nevtron, medtem ko mora imeti nevtron za 238U energijo reda MeV. Sproščena energija je ravno razlika med vezavno energijo težkega jedra in vezavnima energijama hčerinskih jeder. En takšen razcep, približno 10-18s po zajetju nevtrona, sprosti okoli 200 MeV energije. Nastali nevtroni lahko sprožijo fisijo še na drugih težkih jedrih in tako pride do verižne reakcije, ki je shematično prikazana na Sliki 1. Seveda se pri vsaki fisiji ne sprosti enako število nevtronov, zato govorimo o povprečnem številu nevtronov, ki ga označimo z ν. To število je odvisno od strukture jedra in od energije nevtrona, ki povzroči fisijo. Slika 1: Verižna reakcija [8]

Primer jedrske fisije [1]:

Dve lahki jedri se z jedrsko fuzijo zlijeta v težje jedro in zaradi ohranjanja gibalne količine in energije vedno odleti še kakšen manjši delec. Pri tem pa se sprosti energija v obliki kinetične energije nastalega jedra in delcev. Za fuzijo je potrebna energija, da jedri premagata odbojno Coulombovo silo, potem ju zlepi jedrska privlačna sila. Fuzijo v jedrskem orožju uporabljajo tudi kot vir nevtronov za povečanje količine fisijske energije. Na Sliki 2 vidimo, da se sproščeni nevtron pri reakciji zlitja devterija in tritija, rodi z zelo visoko energijo in lahko zlahka pobegne iz sistema, zato je potrebno v jedrskem orožju zajeziti pobege tako, da nevtrone ujamemo v posodo iz atomov z visokim masnim številom (svinec, uran ali plutonij), kjer se odbijejo ali sprožijo cepitev. Za začetek fuzije je potrebna fisija, ki ustvari dovolj energije, da dvigne temperaturo lahkih jeder do stopnje, ko je njihova kinetična energija zadostna, da premagajo odbojne Coulombove sile in pride do zlitja; nevtroni nastali pri zlitju pa reakcijo cepitve še povečajo. Slika 2: Jedrska fuzija [16]

Primer jedrske fuzije [2]:

3

H2 h3 He4 n1 energija

U235 n1 Ba142 Kr92 2 n1 energija

Pri jedrskem orožju je zelo pomembno vzpostaviti verižno reakcijo, pri tej pa nas vedno zanima pomnoževalni faktor, ki ga označimo s črko k. Pomnoževalni faktor je razmerje med številoma nevtronov v dveh zaporednih generacijah. Ti nevtroni povzročijo fisijo in se ne izgubijo iz reakcije s pobegom ali zajetjem.

Slika 3: Preprosta shema fisijske verižne reakcije [1]

Vrednosti pomnoževalnega faktorja ločimo na tri dele. Za pomnoževalne faktorje k<1 je sistem podkritičen, saj z vsako generacijo pade populacija nevtronov in postopoma se verižna reakcija ustavi. Za jedrske reaktorje je pomembno stanje k=1, saj je takrat sistem kritičen in se z generacijami populacija nevtronov ne spreminja. Nazadnje je še stanje k>1, ki je za načrtovanje jedrskega orožja zelo pomembno. Stanje se imenuje nadkritično in se populacija nevtronov povečuje z vsako generacijo. Seveda lahko nastavimo še priročnejšo definicijo pomnoževalnega faktorja:

(1.1)

in definiramo življenjski čas nevtrona:

(1.2)

Časovno spreminjanje populacije nevtronov v nekem sistemu lahko zapišemo kot:

(1.3)

(1.4)

(1.5)

Ob predpostavki, da sta k in l neodvisna od časa (kar v splošnem ni res), lahko rešimo diferencialno enačbo za populacijo nevtronov ob kateremkoli času t, če imamo ob t=0 neko začetno populacijo N0: [1]

(1.6)

4

k = hitrost nastajanja nevtronovhitrost izgubljanja nevtronov prekoabsorpcije ter zajetja

=P t L t

l = N t L t

, kjer je N t celotna populacija nevtronov

dNdt

= hitrost nastajanja−hitrost izgubljanja= P t −L t

dNdt

= [ P t L t

−1]L t =k−1L t

dNdt

=k−1

lN t

N t = N 0 e k −1

l t

2. Kritičnost fisijskega materiala v jedrskem orožjuPri načrtovanju jedrskega orožja je zelo pomembno poznati odvisnost kritičnosti goriva od oblike v katero je razporejeno. Z difuzijsko enačbo lahko ocenimo le presežek reaktivnosti. Ko reakcijasteče, bi bili potrebni zelo kompleksni modeli, ki natančneje popisujejo transport nevtronov in upoštevajo dinamične spremembe materialov. Zato zapišemo difuzijsko enačbo za homogeno pomnoževalno sredstvo za opis začetnega stanja brez časovne odvisnosti:

(2.1)

kjer je D difuzijska konstanta, Φ je nevtronski fluks, Σa je makroskopski absorpcijski presek, k je pomnoževalni faktor, ν je povprečno število nevtronov na fisijo in Σf je makroskopski fisijski presek. Pri izpeljavi difuzijske enačbe iz transportne zanemarimo časovno odvisnost, zato je enačba najbolj natančna za kratke časovne intervale.

Difuzijski približek uporabimo samo za kvalitativno analizo, drugače ne velja niti na začetku, saj je cepljiv material močan absorber. Poleg tega po detonaciji reakcija poteka zelo hitro, temperatura narašča, fisijski material se uparja in sistem postane preveč kompleksen.

V neskončnem homogenem sredstvu je krajevna porazdelitev fluksa konstantna, zato gradientov fluksa ni in je diferencialni člen v enačbi enak nič. Tako lahko pomnoževalni faktor neskončnega sredstva takoj izračunamo:

(2.2)

(2.3)

Definiramo še difuzijsko dolžino L: (2.4)

Sedaj zapišemo difuzijsko enačbo za pomnoževalno sredstvo v obliki:

(2.5)

(2.6)

B je ˝buckling˝ faktor oziroma ukrivljenost fluksa.Dobimo enačbo za izračun pomnoževalnega faktorja:

(2.7)

Nastavki, ki rešijo difuzijsko enačbo:sferična geometrija → (2.8)

cilindrična geometrija → (2.9)

Če jih vstavimo v enačbo (2.1), dobimo tudi rešitvi za B: [1]

(2.10)

(2.11)

5

−D∇ 2r ar = 1k f r

a= 1k f

k∞ = f

a

L2 = Da

−∇ 2r 1L2 1−

k∞

k = 0

B2= 1L2

k∞

k−1

r =Asin B r r

rr , z=A J 0B r r cos Bz z

B2=∣Br2∣=

R

2

, za sferično geometrijo

B2=∣B r2∣∣B z

2∣=[ 2.405R

2

H

2

] , za cilindrično geometrijo

k= k∞

1L2 B2

3. Fisijsko jedrsko orožjeGorivo jedrskega orožja je na začetku vedno globoko podkritično, da preprečijo morebiten nenačrtovan vžig zaradi spontanih razpadov težkih jeder. Kritična masa je količina radioaktivnega materiala, ki je potrebna za samoohranitveno verižno jedrsko reakcijo. Za 235U znaša kritična masa okoli 50 kg, za 239Pu pa približno 16 kg (podatki za nestisnjeno gorivo v obliki krogle). Kritična masa je odvisna od oblike v katero razporedijo gorivo, zato je včasih na začetku v dolgi cilindrični obliki, saj je v tem stanju podkritično, potem pa ga pri vžigu stisnejo. Gorivo v orožju obdaja reflektor, ki vse pobegle nevtrone iz reakcije vrača nazaj. Vse skupaj je obdano še z gostim materialom, ki zakasni raztezanje goriva in tako poveča efektivnost orožja. [4]

Fisijsko orožje strelnega tipaPri tem jedrskim orožju konvencionalno eksplozivo ustreli votel ˝naboj˝ podkritičnega materiala v podkritično tarčo. Tako se luknja zapolni in postane sistem nadkritičen. Prednost tega načrta je predvsem preprostost. Fisijski material je pri tej vrsti večinoma 235U. 239Pu je težko dobiti čist in je največkrat kontaminiran s 240Pu, ki ima večjo verjetnost za spontan razpad in bi se lahko predčasno sprožilo orožje. Slabosti pa so tudi razlog, da se ne uporablja več ta način proženja bomb. Zaradi zasnove orožja z votlo cevjo in streljanjem je potrebna velika količina fisijskega materiala, ker ga ne morejo tako stisniti. To privede tudi do slabšega Slika 4: Fisijsko orožje strelnega tipa [4] izkoristka.Cev pa naredi orožje tudi zelo dolgo in težko.

˝Mali deček˝ je tudi eno najslavnejših jedrskih orožij, ki je bilo tega tipa. Šestega avgusta 1945 je ameriška vojska spustila to jedrsko bombo nad Hirošimo. Njen naboj je vseboval 39 kg 235U, tarča pa 26 kg. Cev je bila dolga 1.8 m, naboj pa je pospešil do hitrosti 300 m/s preden je zadel tarčo. Petindvajset centimetrov pred tarčo je sistem postal že kritičen. Visoka hitrost je bila potrebna, da ni razneslo ˝dečka˝ še preden bi se tarča in naboj združila. Eksplozija bombe je sprostila približno 63 TJ energije. Dolžina bombe je bila 3 m, višina 71 cm, masa pa 4'000 kilogramov. Zanimivo je tudi, da pred detonacijo sploh niso izvedli testov tega Slika 5: Model ˝Malega dečka˝ [4] k načina proženja. Takrat je umrlo 140'000ljudi. [3]

6

Fisijsko orožje implozijskega tipaGlavna ideja tega tipa je kompresija podkritičnega fisijskega materiala s posebno načrtovanimi eksplozijami. Implozija nastane s proženjem eksploziva, ki je postavljen okoli fisijskega materiala, tako se gladki, simetrični udarni val premika proti notranjosti. Na poti stisne in poveča gostoto materialu do nadkritičnosti.

Stisne se lahko trdno jedro fisijskega materiala ali pa jedro z votlino. Visoko učinkoviti eksplozivi ustvarijo tlak okoli 400 kbar, z raznimi koncentracijskimi tehnikami pa povečajo celo na nekaj Mbar. Tak tlak lahko stisne uran ali pa plutonij za faktor 2 do 3. Kompresija je zelo hitra, Slika 6: Shema orožja z implozijo [4] k ponavadi se zgodi v časovnem intervalu med 1 in 4 μs. Eksplozija iz podkritične mase naredi skoraj štirikratnik kritične mase. Povečana gostota zmanjša tudi povprečno prosto pot nevtronov, kar zmanjša časovno periodo vsake generacije. To pomeni, da poteče dosti več cepitev preden pride do eksplozije. Implozija torej poveča učinkovitost orožja. Slaba stran tega koncepta je sama kompleksnost, saj je potrebno zelo natančno načrtovati primarne eksplozije, da ustvarijo lep simetričen udarni val.

Drugo jedrsko orožje uporabljeno v 2. svetovni vojni je bilo te vrste. ˝Debeluha˝ je ameriška vojska odvrgla devetega avgusta 1945 nad Nagasaki, eksplozija pa je ustrezala 21 kilotonam TNTja. Detonirana je bila 550 m nad mestom. Takoj je bilo ubitih 39'000 ljudi, ranjenih pa 25'000. Tisoče jih je pozneje umrlo še zaradi opeklin in poškodb pri udarnem sunku, stotine pa zaradi radiacijskih bolezni. Orožje je bilo 3.3 m dolgo, premera 1.5 m, tehtalo pa 4.5 tone. Fisijski material uporabljen v bombi je bil 239Pu, ki ga je bilo ravno za 39% kritične mase, torej 6.2 kg. Plutonij je bil obdan še z 238U, ki je služil kot reflektor nevtronov. Najprej so načrtovali tudi to bombo strelnega tipa, ampak 239Pu, pridobljen iz jedrskih reaktorjev, je imel še zraven dosti 240Pu, ki ima 40'000-krat večjo verjetnost za spontani razpad. Kar bi pomenilo, da se zelo poveča verjetnost za spontano detonacijo orožja. To je razlog, da so tri dni po ˝malem dečku˝ uporabili še orožje z implozijo. [3]

Slika 7: Detonacija nad Nakasaki [9]

7

Izračun porabe goriva pri eksplozijiPri eksploziji jedrskega orožja se sprosti velika količina energije v različnih oblikah. Na strani 6 in 7 imamo navedeni sproščeni energiji pri detonaciji nad Hirošimo in Nagasaki. Iz teh podatkov pa lahko po Einsteinovi enačbi izračunamo koliko mase se je pretvorilo v energijo.

(3.1)

˝Mali deček˝:Sproščena energija: ~ 63 TJVrednost c2: 9*1016 m2/s2

Masa, ki se je pretvorila v energijo: (3.2)

˝Debeluhar˝:Sproščena energija: ~ 88 TJVrednost c2: 9*1016 m2/s2

Masa, ki se je pretvorila v energijo:

(3.3)

Reflektor nevtronovPri večini (razen nevtronski bombi) jedrskih orožij je zelo pomemben reflektor nevtronov. Ta preprečuje uhajanje nevtronov iz fisije in jih vrača nazaj v verižno reakcijo. Iz enačbe prožnega trka izračunajmo katera atomi so najprimernejša za reflektor.

(3.4)

v1 in m sta hitrost in masa nevtrona pred trkom, v'1 pa hitrost po trkuv2 in M sta hitrost in masa jedra reflektorja pred trkom

Nevtron se odbije nazaj, če bo veljalo: v ' 1=−v1 (3.5)Reflektor je trdna snov, zato je v2 = 0.

Nevtroni se torej odbijejo nazaj, če je M>>m, zato se v jedrskem orožju za reflektor nevtronov največ uporablja 238U in 207Pb. Boljše lastnosti ima uran, saj je cepljiv in prispeva še dodatno energijo.

8

E=mc2

m= Ec2=

63∗1012kg m2 s−2

9∗1016 m2 s−2 =7∗10−4 kg=0.7 g

m= Ec2=

88∗1012 kg m2 s−2

9∗1016 m2 s−2 =9.78∗10−4 kg=1g

m v12M v2

2=m v ' 12M v' 2

2 v ' 1=v1m−M 2M v2

mM

Začetek fisijeSpoznali smo že dva tipa jedrskega orožja, naslednji problem pa je zagotoviti fisijo v točno želenem trenutku. Nevtroni so proizvedeni periodično s spontano fisijo. Prvi način bi sicer bil, da skupek fisijskega materiala obdržimo v nadkritičnem stanju, dokler spontani nevtroni ne začnejo verižne reakcije. To je mogoče pri orožju strelnega tipa, pri orožju z implozijo pa ne, ker se začne visoko stisnjeni material takoj nazaj raztezati, ko udarni val izumre. V stinjenem materialu poteka fisija okoli 250 nanosekund, kar je približno trajanje maksimalne kompresije. Pomembno je, da se verižna reakcija začne takoj, ko je dosežena maksimalna kompresija ali pa celo malo prej.

Da bi razumeli zakaj je potrebno dodati posebne generatorje nevtronov, si poglejmo nekaj aktivnosti izotopov, ki se uporabljajo kot gorivo za jedrsko orožje:

Enačba za izračun aktivnosti:

(3.6)

Primerjava aktivnosti enega kilograma 239Pu in enega kilograma 235U:239Pu: A= dN

dt= N ln2

t1 /2=

N A m ln2M t 1 /2

= 6∗1023/mol∗1kg∗ln20.239kg /mol∗24000let

=2.3∗1012 /s=2.3∗1012 Bq (3.7)

235U: A= dNdt

= N ln2t1 /2

=N A m ln2

M t 1 /2= 6∗1023 /mol∗1kg∗ln2

0.239kg /mol∗703800000let=8∗107 Bq (3.8)

Sedaj pa si poglejmo še aktivnost 210Po, ki se uporablja kot generator nevtronov:

210Po: A= dNdt

= N ln2t1 /2

=N A m ln2

M t 1 /2=6∗1023 /mol∗1kg∗ln2

0.239kg /mol∗138dni=1.7∗1017 Bq (3.9)

En kilogram 210Po ima okoli 105-krat večjo aktivnost kot 239Pu in kar 1010-krat večjo od 235U. To pomeni, da ima večjo verjetnost za spontani razpad in s tem hitrejši vžig verižne reakcije.

Prvi generator nevtronov se zanaša na dejstvo, da se da nevtrone iz 9Be hitro izbiti. Včasih (v 0.008% trkov) se pri trku z alfa delcem, ki ga proizvede kakšen radioaktiven izotop (alfa sevalec), sprosti nevtron kot rezultat trka.

Verjetnost za takšen trk je zelo majhna, zato je potreben močan alfa sevalec(recimo 210Po), da doseže potreben nevtronski fluks. Od 10 do 100 miljonov nevtronov na sekundo je potrebnih, da se zagotovi prompten zagon reakcije, torej je potrebnih 100-1000 miljard alfa delcev na sekundo. Generator se nahaja v samem centru jame, alfa sevalec in berilij sta ločena, združi ju implozija. Glavni problem s temi generatorji je kratek razpolovni čas polonija, saj jih je treba v inventarju orožja ves čas menjati. Težko je tudi nadzorovati mešanje berilija in polonija, saj se lahko reakcija začne pozneje kot je optimum.

9

Be9 He4 Be8 n He4

A= dNdt

= N ln2t1 /2

=N A m ln2

M t 1/2

Podoben pristop pa uporabi implozijo za zagon fuzijske reakcije med devterijem in tritijem, ki proizvaja nevtrone.

Implozija fokusira energijo in lahko doseže zelo visoke temperature blizu centra. Teoretično je temperatura skoraj poljubno velika, v praksi pa je omejena, ker ni možno zagotoviti idealne simetrije implozijskega vala. Visoko natančna implozija ustvari temperature nekaj 100'000°C. Hitrost atomov v plinu ali plazni ima Maxwellovo porazdelitev. Torej lahko zelo majhen delež atomov močno preseže povprečno energijo in doseže fuzijske energije za produciranje potrebnega fluksa nevtronov. Takšen generator je še težje načrtovati kot tistega z 9Be/210Po, ni pa treba več skrbeti za menjavo polonija.

Malce bolj sofisticiran sistem uporablja elektronsko vodene pospeševalnike delcev – pulzne nevtronske cevi. Ti generatorji uporabljajo devterij + devterij ali devterij + tritij fuzijske reakcije za proizvajanje velikega števila nevtronov. Kratek sunek visoko napetostnega toka pospeši pulz devterijevih ali tritijevih jeder do energij potrebnih za fuzijske reakcije in jih trka v tarčo iz devterija ali tritija. V kratkih pulzih nastane na miljone nevtronov. Pulzi so natančno elektronsko kontrolirani. Zaradi velikega fluksa nevtronov se lahko generator nahaja kjerkoli v orožju in je poskrbljeno, da bo zadostno število nevtronov doseglo jedro.Ta koncept generatorja je uporabljen tudi v večini sodobnih jedrskih orožij. [3]

10

H2 H3 He4 n

4. Poenostavljen izračun časa eksplozijeJedrsko orožje je zelo kompleksen sistem za računanje, zato je potrebno narediti dosti poenostavitev in predpostavk. Najprej zanemarimo raztezanje in močno segrevanje goriva. Predpostavimo, da verižno reakcijo sproži točno en nevtron, pomnoževalni faktor fisijskega materiala pa je k=2. Predpostavimo še, da je življenjski čas nevtronov okoli 10-8 s. Primer za izračun sem si vzel orožje ˝Debeluhar˝.

k = 2N0 = 1l = 10-8 s (življenjski čas nevtronov)E/razcep = 200 MeVE(˝Debeluhar˝) = 88*1012 J

Najprej izračunamo koliko razcepov je potrebnih, da dobimo energijo, ki se je sprostila pri eksploziji ˝Debeluharja˝. To število je enako tudi številu nevtronov, potrebnih za fisijo; označimo ga z Ntot.

N tot=88∗1012 J

200∗106∗1.6∗10−19J=2.8∗1024 nevtronov (4.1)

Končno število nevtronov dobimo s pomočjo enačbe (1.6). Celotno število nevtronov je sorazmerno s celotno energijo eksplozije, zato moramo integrirati enačbo (4.2) po t od 0 do časa T, ki je tudi iskani čas eksplozije. P(t) je hitrost generiranja nevtronov (omenjena na strani 4) in je sorazmerna nevtronski populaciji ter obratno sorazmerna generacijskemu času Λ = l/k:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

11

P t =N t kl

N tot=N 0∫0

T

ek−1

l t kl

dt

T = l∗ln [N tot∗k−1

k]=10−8 s∗ln [ 2.8∗1024

2]~10−5 s

5. Fisijsko jedrsko orožje s fuzijskim ojačanjemTermonuklearne reakcije so vrsta fuzijskih reakcij, pri katerih se zaradi visoke temperature dve jedri zlijeta. Te reakcije v jedrskem orožju so v principu iste kot tiste v zvezdah. V orožju in tudi fuzijskih reaktorjih preferenčno potekajo določene reakcije, na primer zlivanje devterija in tritija, ker imajo nižji prag in velik presek in je zato lažje doseči dovolj visoke temperature za potek reakcij. Jedrsko orožje je projektirano, da reakcija steče čim prej; če bi potekala dlje časa z manjšo intenziteto fuzije, bi dobili fuzijski reaktor. Eden osnovnih problemov jedrske fuzije je vzdrževanje tako ekstremno visokih temperatur v dovolj gostem materialu – plazmi. [3]

Teller-Ulam zasnovaGlavna ideja Teller-Ulam zasnove jedrskega orožja je, da razdelimo njegovo delovanje na stopnje in vsaka stopnja ustvari energijo za naslednjo. Primarna je fisijsko bomba (sprožilec) in sekundarna je gorivo za fuzijo, lahko pa bi dodali še terciarno. Sproščena energija iz primarne stopnje stisne sekundarni del na principu implozije, zato se segreje in začne se jedrska fuzija.

Primarna stopnja je standardna implozijska zasnova fisijske bombe. V središču votle krogle fisijskega materiala je dodano še fuzijsko gorivo za dodatno učinkovitost, saj je pri visokih temperaturah vir dodatnih nevtronov za fisijo. Pri detonaciji eksplozivov v primarnem delu se 235U ali pa 239Pu stisne v majhno sfero ter začne se verižna reakcija.

Sekundarna stopnja pa je ponavadi fuzijsko gorivo obdano z mnogo plastmi. Gorivo obdaja 238U, ki ga pomaga stisniti in služi tudi kot dodatna energija iz fisije. Fuzijsko gorivo je najpogosteje litijev devterid Slika 8: Shema Teller-Ulam bojne glave [10] (LiD), ker ga je lažje uporabiti v orožju kot pa utekoči- njen tritij/devterijev plin. Če LiD bombardiramo z nevtroni, nastaja tritij, ki se z jedrsko fuzijo zliva z devterijem v zmesi.

Znotraj fuzijskega goriva je tudi fisijski material (239Pu ali 235U), ki je globoko podkritičen zaradi oblike (valj), stisnjen pa služi kot dodatni vir energije iz fisije. Sekundarna stopnja je obdana s peno polistirena, ki zaradi rentgenskega sevanja (iradiacija) iz fisije doživi fazni prehod v plazmo in od zunaj ustvari visok tlak na fuzijsko gorivo. Od znotraj pa pomaga pri stiskanju še fisijski material, ki se razteza.

Slika 9: Stopnje od aktivacije bombe do eksplozije [10]

A – orožje pred proženjem, B – detonacija eksplozivov, ki stisne jedro fisijskega goriva v nadkritično, C – rentgenski žarki iz fisije in iradiacija pene polistirena, D – pena spremeni fazo, stisne sekundarno stopnjo, E – stisnjen in segret litijev-6 devterid producira tritij in začne fuzijsko reakcijo → orožje tik pred eksplozijo [4]

12

Li6 n H3 He4

H2 H3 He4 n

Nevtronska bomba (ERW – Enhanced Radiation Weapon)Nevtronska bomba je tip jedrskega orožja, katerega namen je sprostiti večino njegove energije v obliki nevtronske radiacije. Moč ERW eksplozije je približno desetkrat manjša kot moč primerljive navadne termonuklearne bombe, saj ta večji del energije pridobi iz zajetja nevtronov. Ta koncept orožja je požel tudi veliko kritike (primer letaka na Sliki 10), saj cilja predvsem na živo tkivo, ker so nevtroni sposobni prebiti stavbe ali pa vozila, ki bi drugače nudila zavetje pred eksplozijo.

ERW je termonuklearno orožje, pri katerem je izbruhu nevtronov namenoma dovoljeno pobegniti iz bombe, zato so zrcala rentgenskih žarkov narejena iz kroma ali niklja, namesto iz urana ali svinca. Nevtronsko orožje ima majhen obseg eksplozije v primerjavi z drugim orožjem, ker se nevtroni absorbirajo v zraku in pri večji ekploziji tudi ne bi imeli večjega dosega od njenega razpona. Največ poškodb torej nastane zaradi ionizirajočega sevanja in ne vročine ali sunka. Infrastruktura bi naj ostala nedotaknjena.

Nevtronske bombe bi se naj največ uporabljalo kot protitankovsko orožje. Oklepna vozila nudijo relativno visoko zaščito Slika 10: Letak za shod proti ERW [11] k proti vročini ali sunku navadnih jedrskih orožij. Osebje v tanku bi tako lahko preživelo takšen napad, ampak proti nevtronski radiaciji ERW niti oklep ni učinkovit. Nevtronski fluks lahko inducira tudi kratkoživo sekundarno radioaktivnost v zlitinah uporabljenih za oklep. Tako lahko tank, izpostavljen nevtronski bombi, nevaren za ljudi še 24-48 ur.Zaradi moralnih razlogov so države uničile vsa znana nevtronska orožja. Trenutno ni znana nobena, ki bi posedovala še kakšne zaloge. [3]

13

6. Efekti eksplozije jedrskega orožjaJedrska eksplozija ustvari tako takojšnje kot zakasnjene destruktivne efekte. Promptni so v obliki udarnega vala, toplotnega sevanja ter ionizirajočega sevanja in povzročijo ogromno uničenje v sekundah ali minutah po detonaciji. Zakasnjeni efekti pa so v obliki radioaktivnega dežja, nalaganja radioaktivnih elementov v rastlinah in drugih živih bitjih in podobni učinki, ki imajo čas delovanja od nekaj ur do stoletja.

Ognjena krogla ter udarni valOgnjena krogla je vroča sfera plina, ki jo ustvari jedrska eksplozija, ko se segreje bomba in njena okolica do zelo visokih temperatur. Ta krogla plina se zelo hitro širi in oddaja del energije kot toplotno sevanje (vidna svetloba in UV), del pa sprosti v obliki udarnega vala. Energija je shranjena v toplotnem sevanju oz. fotonih, kinetični energiji ioniziranih atomov in elektronov in v obliki vzbujenih atomov, ki imajo izbite vse (lažji elementi) ali pa nekaj (težji elementi) elektronov.

Toplotno sevanje oddajajo vsi delci in intenziteta narašča s četrto potenco temperature. Torej 60-100 miljonov stopinj celzija (10'000-krat več kot površje sonca) pri jedrski eksploziji ustvari 1016-krat svetlejši blesk kot Sonce. Pri teh temperaturah so fotoni rentgen- Slika 11: Ognjena krogla [12] f ski žarki z energijami med 10 in 200 KeV. Prva pobegla enegija je v obliki žarkov gama, ki penetrirajo skozi bombo v okolje, ionizirajo zračne molekuje in povzročajo kemijske reakcije, v katerih nastaja ˝smog˝ (sestavljen iz ozona, dušikovega monoksida in di-dušikovega monoksida).

Rentgenski žarki imajo tudi veliko moč prodiranja in lahko prepotujejo velike razdalje, preden se absorbirajo v snovi. Atomi se vzbudijo ko absorbirajo rentgenske žarke in čez čas sevajo nižje-energijske. S tem procesom absorpcije in emisije prenesejo energijo iz vročega centra bombe. Rentgenski žarki segrejejo okolico do skoraj enakomerne temperature in nastane izotermična sfera v obliki razširjajočega mehurčka.

Ko se ognjena krogla razširja, se zraven tudi hladi, zmanjša pa se tudi hitrost prenosa energije. Izotermična sfera se ohladi na približno 300'000°C in hitrost transporta energije je primerljiva s hitrostjo zvoka v tej plazmi. Hitri ioni začnejo prenašati energijo v obdajajoč zrak in na površju ognjene krogle se ustvari udarni val. Ta proces se imenuje hidrodinamična separacija in ustvari prvi pulz termičnega sevanja.

Udarni val se giblje s hitrostjo okoli 30 km/s in stisne ter segreje zrak do 30'000°C. Pri tej temperaturi postane razbeljen in ioniziran. Ioniziran zrak ni prosojen za vidno sevanje, zato žareča lupina udarnega vala skrije izotermično sfero, ki ima drugače dosti višjo temperaturo. To deluje kot optična zavesa in povzroči hitri padec termične moči ognjene krogle.

Razširjanje udarnega vala povzroči tudi njegovo ohlajanje in pri 3000°C neha žareti ter postane prosojen. Njegova hitrost je približno 4 km/s. Izotermična sfera ima še vedno temperaturo 8000°C in postane vidna. Pride še do drugega pulza, saj je zrak za svetlobo teh valovnih dolžin prosojen. Prvi pulz je dosti svetlejši, a odda komaj 1% energije v primerjavi z drugim. [3]

14

Ionizirajoče sevanjeŠtirje tipi ionizirajočega sevanja pri jedrskih eksplozijah povzročijo največ poškodb: nevtroni, žarki gama, beta in alfa delci. Žarki gama so visokoenergijski fotoni, elektroni in helijeva jedra pa delci z visokimi hitrostmi. Nevtroni poškodujejo vse, ne glede na energijo, seveda pa s hitrostjo njihov efekt raste.

Vsi tipi pa si delijo isti mehanizem povzročanja poškodb – tvorba prostih radikalov. Ti nastanejo, ko visokoenergijsko sevanje zadane molekulo v živem tkivu in jo razbije na ionizirane delce. Tudi hitri nevtroni to povzročijo, vsi pa lahko transmutirajo navadne atome v radioaktivne izotope in povzročijo še več ionizacije v telesu. Nevtrone in žarke gama je najtežje ustaviti s ščiti. Prepotujejo lahko stotine metrov zraka in tudi zidove navadnih hiš. Beta delci so sicer slabše prodorni in lahko prepotujejo le nekaj metrov zraka, zidov pa ne. Povzročijo pa resne poškodbe organizmom, ki so blizu izvora. Alfa delci imajo v zraku doseg le nekaj centimetrov in ne morejo prodreti niti kože. Nevarnost predstavljajo, če so sevalci alfa delcev zaužiti ali inhalirani. [3]

Odvisnost intenzitete žarkov gama od globine v materialu je eksponentna:

(6.1)

kjer je I0 intenziteta pri vstopu v material, d je globina v materialu, μ pa absorpcijski koeficient, za katerega velja zveza μ=nσ (n je številska gostota atomov in σ je absorpcijski presek).Absorpcijski koeficient je odvisen od energije žarkov gama, zato so v spodnji tabeli priloženi μ za žarke z energijo 500 KeV: [5]

absorber μ [cm-1]zrak 0.000112voda 0,1

železo 0,66

Mesto detonacije (v zraku ali na tleh)Mogoče se zdi logično, da bi največ škode naredilo jedrsko orožje pri detonaciji na tleh, ampak za večino primerov to ni res. Eksplozija ustvari udarni val, ki je kot nekakšen razširjajoč milni mehurček. Pri detonaciji v zraku se ta mehurček širi in ko doseže tla, se odbije. To ustvari sekundarni udarni val, ki se giblje za primarnim in z višjo hitrostjo. Hitrejši je, ker se premika po zraku, ki se že sam giblje zelo hitro (primarni udarni val). Primarni in sekundarni val se združita, nastane še močnejši udarni val, ki se širi nad tlemi. To se imenuje Machov efekt in naredi več škode kot bi jo naredil udarni val pri detonaciji na tleh. Za nek obseg in tlak, ki ga ustvari eksplozija, obstaja optimalna Slika 12: Detonacija v zraku [13] detonacije. Višje kot detonirajo orožje, šibkejši udarni val na- stane, po drugi strani pa ima vpliv na večje območje. Vse tarče imajo neko stopnjo ranljivosti na efekte eksplozije. Ko je dosežen prag maksimalnega tlaka, ki ga tarča zdrži, je ta tarča popolnoma uničena. Nesmiselno je detonirati orožje prenizko, ker se zmanjša učinkovitost. Pri detonaciji v zraku je tudi manjša verjetnost, da je toplotno sevanje blokirano s kakšnimi ovirami. Detonacija na tleh je uporabna, če se tarča nahaja pod zemljo ali pa ima zelo močno konstrukcijo, saj se udarni valj po zemlji prenaša bolje, ko je ekplozija v kontaktu s tlemi. [3]

15

I d =I 0 e−d

Elektromagnetni efektiVisoke temperature in visoko-energijsko sevanje ustvari velike količine ioniziranih delcev. Pod pravimi pogoji se pojavijo močni tokovi in električna polja, ki se imenujejo elektromagnetni pulz. Živi organizmi so neobčutljivi na te efekte, električna oprema pa je lahko trenutno ali pa trajno unesposobljena. Ionizirani plini tudi blokirajo radijske in radarske signale na daljši rok.

Pojav elektromagnetnega pulza je močno odvisen ob višine detonacije. Pojavi se pri ekploziji pod približno 4 km in nad 30 km, vmes pa je malo manj verjetno. Razlog je v tem, da zrak med temi razdaljami zelo dobro absorbira žarke gama, ki povzročijo največ elektromagnetnih motenj.

Formacija EMP se začne z zelo močnim in kratkim izbruhom gama žarkov, ki nastanejo pri jedrskih reakcijah v bombi. Približno 0.3% energije jedrskega orožja je v tem pulzu in traja okoli 10 ns. Žarki gama trčijo z elektroni v molekulah zraka in jih s Comptonovim sipanjem izbijejo z visoko hitrostjo. Ti visokoenergetski elektroni izbijajo še druge iz molekul zraka in ustvari se pravi plaz elektronov. En žarek gama lahko ustvari tudi do 30'000 elektronov.

Pri Comptonovem sipanju visokoenergijski foton z valovno dolžino λ zadane atom in izbije elektron. Foton odda del svoje energije elektronu, sam pa z nižjo energijo (oziroma večjo valovno dolžino λ') nadaljuje pot pod kotom θ glede na vpadnico. Sprememba valovne dolžine je enaka:

(6.2)

Pri eksploziji na nižjih višinah se zelo hitri elektroni ločijo od počasnejših ionov. To ustvari močno električno polje. Nastane vertikalni električni tok, ki proizvaja silne elektromagnetne emisije v horizontalni smeri. Zemlja deluje kot prevodnik, kar dovoli elektronom, da se spet vrnejo k pozitivnim ionom. Pojavi se močno magnetno polje vzdolž tal. Pri 1 megatonski bombi je približno 106 J energije v pulzu.Eksplozija jedrskega orožja nad 30 km pa ustvari dosti bolj uničujoč EMP. Kar 1011 J energije je v pulzu pri 1 Mt bombi. Žarki gama pri gibanju navzdol naletijo na gostejši zrak, zato se pojavi ionizirano območje v obliki okrogle plošče. To območje se lahko razširi tudi čez celo obzorje, celo do 2500 km pri eksploziji na 500 km višine. Zemeljsko elektromagnetno polje deluje na te elektrone, ki se začnejo v spirali gibati proti površju planeta. Močno elektromagnetno polje (20-50 KV/m) se pojavi med površjem in ionizirano plastjo, traja pa tudi nekaj minut preden elektrone spet zajamejo molekule zraka.

Ti elektromagnetni efekti inducirajo električne tokove v žicah, antenah in kovinskih objektih (letala, ogrodje stavb,...). Komercialno električno omrežje ima celo večje skoke energije kot pri udaru strele. Ena sama eksplozija jedrskega orožja visoko nad poseljenim območjem bi povzročila ogromno škodo že samo z EM pulzom, odpravljanje posledic pa bi trajalo kar nekaj časa. [3]

Slika 13: Shema delovanja EM pulza [14]

16

'−= hme c

1−cos

7. Časovni trak eksplozije jedrskega orožja

t = 0: Eksplozija 20 kilotonskega jedrskega orožja.

t = 0.1 μs: Prvi izbruh žarkov gama in nevtronov, še preden sploh raznese orožje.

t = 10 μs: Pride do sevanja žarkov gama, ki nastanejo, ko zračne molekule zajamejo nevtrone in oddajo energijo s sevanjem.

t = 0.1 ms: Na površju ognjene krogle nastane udarni val.

t = 10 ms: Udarni val skrije ognjeno kroglo in povzroči hiter padec njene termične moči.

t = 15 ms: Udarni val neha žareti in postane prosojen.

t = 100 ms: Nastanejo žarki gama, ko 14N zajame nevtron.

t = 150 ms: Pride do drugega pulza termičnega sevanja, saj je ohlajen zrak ponovno prosojen.

t = 300 ms: Po 300 ms je izsevano 50% celotnega toplotnega sevanja.

t = 750 ms: Po 750 ms pa že 75% celotnega toplotnega sevanja.

t = 10 s: Nastanek fisijskih produktov z zelo kratkim razpolovnim časom (od nekaj sekund do minut), ki sevajo žarke gama. [3]

17

8. Vpliv eksplozije jedrskega orožja na človekaOpekline nastanejo zaradi intenzivnega toplotnega sevanja, ki ga ustvari ognjena krogla. Trajanje tega sevanja traja od desetinke sekunde to nekaj sekund, odvisno od moči eksplozije. Med tem časom lahko intenziteta preseže 1000 W/cm2 (maksimalna intenziteta direktne sončne svetlobe je 0.14 W/cm2). Temnejše površine absorbirajo dosti več toplote kot svetlejše ali odbojne površine. Ta toplota je hitreje absorbirana kot se lahko prevaja pa materialu, zato lahko v tanki plasti na površju temperatura doseže tudi 1000°C, ne penetrira pa globlje v objekt. Oblaki ali megla občutno zmanjšajo intenziteto toplotnega sevanja, zato so poškodbe odvisne tudi od vremena.

Toplotni pulz vžge lahko vnetljive materiale: suho listje, trava, papir, tkanina, gorivo,... Gorenje udarni val kmalu pogasi. Tleč material se lahko pozneje spet vžge in pride do požarov. V Hirošimi so se požari razvili v ognjeno nevihto (˝firestorm˝). Nad zelo razširjenim ognjem se gmote vročega zraka hitro dvigajo, kar pa ustvari močne vetrove. Ti vetrovi pihajo v požarno območje in s kisikom napajajo ogenj. To traja dokler ne zmanjka gorljivega materiala. Ognjena nevihta lahko topi ceste, avtomobile, steklo in zavre vodo v jezerih ter rekah. V Hirošimi se je začela že 20 minut po detonaciji. Dobra stran teh vetrov je, da pihajo proti središču in nasprotujejo širjenju požara.

Zelo pogoste so poškodbe oči, saj lahko močan blesk od eksplozije povzroči slepoto. Pri napadu na Hirošimo pa je zapisanih presenetljivo malo podobnih poškodb. Za to sta verjetno kriva dva razloga: 1. malo ljudi je točno takrat gledalo v nebo ob eksploziji, 2. sredi dnevne svetlobe so zenice že tako zožane in so zaščitile oči.

Ogromno škode povzroči udarni val, ki nastane pri detonaciji. Potuje hitreje kot zvok in ustvari skoraj takojšnje skoke v tlaku (pojavi se nadtlak) na mestu fronte vala. Zrak za valovno fronto je pospešen do visokih hitrosti in pojavijo se močni vetrovi. Ti ustvarijo dinamični tlak proti objektu pred udarnim valom. Kombinacija nadtlaka udarnega vala in dinamičnega tlaka povzroči največ materialne škode pri eksploziji. Ljudje so zelo odporni na nadtlak in se šele pri 2.8 bar pokažejo smrtonosni efekti. Največjo nevarnost predstavlja podiranje stavb ter leteči objekti, ki jih veter zaradi dinamičnega tlaka dvigne v zrak.

Ionizirajoče sevanje povzroči največ škode s tvorjenjem prostih radikalov in nestabilnih izotopov v telesu. Ti potem poškodujejo DNK in zmotijo normalno celično delovanje: vpliv na presnovne procese, dolgoročne poškodbe genske strukture, itd. Celice so zmožne popraviti dosti genskih poškodb, ampak če se poskušajo deliti pred popravilom, oba dela celice umreta. Najbolj občutljiva tkiva na poškodbe od sevanja so torej tista, ki se hitro delijo. Med te spadata kostni mozeg in limfno tkivo, ker se morajo rdeče in bele krvničke ves čas obnavljati. Občutljiv je tudi prebavni sistem. Celice lasnih mešičkov se tudi hitro delijo, zato je eden izmed najbolj znanih simptomov izguba las. Najmanj občutljivo je tkivo, katerega celice se nikoli ne delijo – živčni sistem. Pri preživelih se večina poškodb na kromosomih popravi in simptomi radiacijske bolezni izginejo. To popravilo pa seveda ni popolno in se šele čez leta ali desetletja lahko pokaže v obliki raka. [3] Slika 14: Opekline od toplotne radiacije [15]

18

ZaključekPri tej seminarski nalogi sem se zelo veliko naučil, ne samo na področju fizike, tudi zgodovine in medicine. V uvodu sem zapisal, da me je ta tema pritegnila predvsem iz radovednosti kako izkoristiti energijo tako majhnih delcev in vse skupaj ojačati. Med procesom brskanja po literaturi sem še bolje spoznal temno plat jedrskega orožja in tega dela človeške zgodovine. Dobro se zavedam bolečine in groze, ki jo prinese človeku in sem se med pisanjem dosti spraševal o moralnosti uporabe jedrskega orožja. Navsezadnje pa tako nobeno orožje ni ravno moralno.

Podpiram tudi zavzemanje držav za postopno uničenje jedrskega orožja. S pomočjo mentorja in literature sem spoznal tudi nekaj načinov kako oteževati uporabo jedrskega materiala za ubijanje:

Eden izmed načinov je uporaba visoko izgorelega goriva. Pri jedrskem orožju se dosti uporablja 239Pu, ki drugače nastaja v jedrskih reaktorjih iz 238U. Pri visoko izgorelem gorivu se poleg 239Pu začne kopičiti še 240Pu. Ta je zelo neugoden, saj ima dosti večjo (40'000-krat večjo) verjetnost za spontani razpad. Pri večji koncentraciji v plutoni 239Pu v orožju predčasno sproži verižno reakcijo. [3]

Uporabo radioaktivnega materiala za orožje oteži tudi gradnja reaktorjev, ki jih je potrebno zaustaviti, če želimo zamenjati gorivo. Zaustavitev, menjava goriva in zagon reaktorja vzamejo kar nekaj časa, zato se to počne čim redkeje. Takrat reaktor tudi ne proizvaja dobička, kar je velik minus iz ekonomskega stališča. Gradnja takšnih tipov oteži pobiranje 239Pu iz jedra, preden se v njem poveča koncentracija 240Pu.

Torijev gorivni cikel tudi dobro oteži uporabo za jedrsko orožje. Pri uporabi 232Th kot goriva v jedrskem reaktorju nastaja tudi 232U, ki ima zelo kratek razpolovni čas (73.6 let). Nekateri njegovi razpadni produkti ( 224Rn, 212Bi ter 208Tl) oddajajo visokoenergijske žarke gama, ki bi poškodovali elektroniko jedrskega orožja. Zaradi prisotnosti močnih gama sevalcev iz potomcev razpada 232U je torijevo gorivo dosti težje procesirati. Pri procesiranju se izloči cepljiv 233U, ker pa gre za kemijsko separacijo, se skupaj izloča tudi 232U. [6]

To seminarsko nalogo bi končal s pomenljivim citatom Alberta Einsteina:

˝Ne vem s kakšnim orožjem bo bojevana tretja svetovna vojna, toda vem s čim bo četrta...palice in kamni!˝ [7]

19

Literatura

[1] J. J. Duderstadt, L. J. Hamilton, Nuclear reactor analysis (John Wiley & Sons, Canada, 1976).

[2] S. Atzeni, J. Meyer-ter-Vehn, The Physics of Inertial Fusion (University of Oxford Press, 2004)

[3] http://nuclearweaponarchive.org/ (2.3.2010)

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design (2.3.2010)

[5] http://www.fas.harvard.edu/~scidemos/QuantumRelativity/PenetrationandShielding/ (2.3.2010)

[6] http://www.world-nuclear.org/info/inf62.html (2.3.2010)

[7] http://sl.wikiquote.org/wiki/Albert_Einstein (2.3.2010)

[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission (13.3.2010)

[9] http://www.archives.gov/research/index.html (13.3.2010)

[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Teller-Ulam_design (13.3.2010)

[11] http://www2.lse.ac.uk/library/archive/online_resources/cnd/cnd_1.aspx (13.3.2010)

[12] http://www.nv.doe.gov/library/photos/photodetails.aspx?ID=1048 (13.3.2010)

[13] http://www.nv.doe.gov/library/photos/default.aspx (13.3.2010)

[14] http://www.futurescience.com/emp.html (13.3.2010)

[15] http://www.archives.gov/research/ww2/photos/images/ww2-164.jpg (13.3.2010)

[16] http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion (13.3.2010)

20