Bombas atômicas e como elas funcionam

Existem dois tipos de explosões atômicas que podem ser facilitadas pelo urânio-235: fissão e fusão. A fissão, simplificando, é uma reação nuclear na qual um núcleo atômico se divide em fragmentos (geralmente dois fragmentos de massa comparável) o tempo todo emitindo 100 milhões a várias centenas de milhões de volts de energia. Essa energia é expelida explosiva e violentamente no bomba atômica. Uma reação de fusão, por outro lado, geralmente é iniciada com uma reação de fissão. Mas, diferentemente da bomba de fissão (atômica), a bomba de fusão (hidrogênio) deriva seu poder da fusão de núcleos de vários isótopos de hidrogênio em núcleos de hélio.

Este artigo discute o Bomba atômica ou bomba atômica. O enorme poder por trás da reação em uma bomba atômica surge das forças que mantêm o átomo unido. Essas forças são semelhantes, mas não exatamente iguais, ao magnetismo.

Átomos são compostos por vários números e combinações das três partículas subatômicas: prótons,

A maioria dos elementos possui átomos muito estáveis, impossíveis de serem divididos, exceto pelo bombardeio em aceleradores de partículas. Para todos os efeitos práticos, o único elemento natural cujos átomos podem ser facilmente divididos é o urânio, um metal pesado com o maior átomo de todos os elementos naturais e um invulgarmente elevado nêutron para próton Razão. Essa proporção mais alta não melhora sua "divisibilidade", mas tem uma influência importante em sua capacidade de facilitar uma explosão, tornando o urânio-235 um candidato excepcional à fissão nuclear.

Existem dois isótopos de ocorrência natural de urânio. O urânio natural consiste principalmente no isótopo U-238, com 92 prótons e 146 nêutrons (92 + 146 = 238) contidos em cada átomo. Misturado a isso, há uma acumulação de 0,6% de U-235, com apenas 143 nêutrons por átomo. Os átomos desse isótopo mais leve podem ser divididos, portanto, são "fissionáveis" e úteis na fabricação de bombas atômicas.

O U-238 pesado de nêutrons também tem um papel a desempenhar na bomba atômica, já que seus átomos pesados ​​de nêutrons podem desviar os desvios nêutrons, impedindo uma reação em cadeia acidental em uma bomba de urânio e mantendo os nêutrons contidos em um plutônio bombear. O U-238 também pode ser "saturado" para produzir plutônio (Pu-239), um elemento radioativo fabricado pelo homem também usado em bombas atômicas.

Ambos os isótopos de urânio são naturalmente radioativos; seus átomos volumosos se desintegram com o tempo. Com tempo suficiente (centenas de milhares de anos), o urânio acabará perdendo tantas partículas que se transformará em chumbo. Esse processo de decomposição pode ser bastante acelerado no que é conhecido como reação em cadeia. Em vez de se desintegrar naturalmente e lentamente, os átomos são divididos à força pelo bombardeio com nêutrons.

Um golpe de um único nêutron é suficiente para dividir o átomo U-235 menos estável, criando átomos de elementos menores (frequentemente bário e criptônio) e liberando radiação gama e calor (a forma mais poderosa e letal de radioatividade). Essa reação em cadeia ocorre quando os nêutrons "sobressalentes" desse átomo voam com força suficiente para dividir outros átomos do U-235 com os quais entram em contato. Em teoria, é necessário dividir apenas um átomo U-235, que libera nêutrons que dividem outros átomos, que libera nêutrons... e assim por diante. Essa progressão não é aritmética; é geométrico e ocorre dentro de um milionésimo de segundo.

A quantidade mínima para iniciar uma reação em cadeia como descrito acima é conhecida como massa supercrítica. Para o U-235 puro, são 50 kg (110 libras). Porém, como o urânio nunca é bastante puro, na realidade serão necessários mais, como o U-235, o U-238 e o Plutônio.

O urânio não é o único material usado para fabricar bombas atômicas. Outro material é o isótopo Pu-239 do elemento sintético plutônio. O plutônio é encontrado apenas naturalmente em pequenos traços, portanto, quantidades utilizáveis ​​devem ser produzidas a partir de urânio. Em um reator nuclear, o isótopo U-238 mais pesado do urânio pode ser forçado a adquirir partículas extras, tornando-se plutônio.

O plutônio não inicia uma reação em cadeia rápida por si só, mas esse problema é superado com a fonte de nêutrons ou material altamente radioativo que emite nêutrons mais rapidamente que o plutônio em si. Em certos tipos de bombas, uma mistura dos elementos Berílio e Polônio é usada para provocar essa reação. Apenas uma pequena peça é necessária (a massa supercrítica é de cerca de 32 libras, embora apenas 22 possam ser usadas). O material não é cindível por si só, mas apenas atua como um catalisador para uma reação maior.