Descoperirea bombei atomice (Proiectul Manhattan)

Descoperirea bombei atomice (Proiectul Manhattan)Pe data de 2 august 1939, cu putin inainte de inceperea celui de-al doilea razboi mondial, Albert Einstein i-a scris Presedintelui Franklin D. Roosevelt. Einstein si alti oameni de stiinta l-au anuntat pe Roosevelt de eforturile Germaniei Naziste de a purifica U-235 care ar putea fi folosit pentru a construi o bomba atomica. La sfirsitul anului 1942 laureatul italian al Premiului Nobel, Enrico Fermi, si colaboratorii sai au facut prima demonstratie despre reactia in lant, intr-un laborator subteran al Universitatii din Chicago. Cu putin timp dupa aceea, Guvernul Statelor Unite ale Americii a inceput sa ia in serios ideea construirii unei bombe atomice. Numele de cod al operatiunii era Proiectul Manhattan. Pe scurt, Proiectul Manhattan a fost conceput pentru a incepe cercetarile pentru a produce o bomba atomica viabila.

Cea mai complicata problema a fost productia de ample cantitati de uraniu imbunatatit care urma sa aiba rolul de a sustine o reactie in lant. Pe atunci, Uraniu-235 era foarte greu de extras. De fapt, rata de conversie dintre minereul de uraniu si uraniul ca metal era de 500 la 1. O alta problema este aceea ca o parte de uraniu obtiunt contine peste 99% Uraniu-238, care este practic nefolositor pentru o bomba atomica. Pentru ca problema sa fie si mai dificila, U-235 si U-238 au o compozitie chimica similara. Nici o extractie chimica obisnuita nu poate separa cei doi izotopi. Numai prin metode mecanice s-a putut separa U-235 de U-238. Mai multi oameni de stiinta de la Universitatea Columbia au reusit insa sa rezolve si aceasta dilema.

Un laborator de imbunatatire a fost construit la Oak Ridge, in Tennessee. H.C. Urey, impreuna cu asociatii sai si colegi de la Universitatea Columbia au perfectionat un sistem care urma sa functioneze pe principiul difuziei gazoase. Urmarind acest proces, Ernest O. Lawrence (inventatorul Ciclotronului) la Universitatea din California la Berkeley a implementat un proces ce implica separarea magnetica a celor doi izotopi.

Urmand celor doua procese anterioare, un dispozitiv de centrifugare a gazului a fost folosit pentru a separa mai departe usorul U-235 de mai greul si non-fisionabil-ul U-238 prin masa lor. Odata aceste proceduri completate, s-a trecut la testarea intregului concept din spatele fisiunii atomice.

Pe parcursul a sase ani, intre 1939 si 1945, mai mult de 2 miliarde de dolari au fost investiti in Proiectul Manhattan. Formulele pentru rafinarea Uraniului si asamblarea bombei atomice au fost create si unele din ele finalizate de unele dintre cele mai mari minti ale timpului. Printre acesti oameni care au dezlantuit puterea bombei atomice a fost si J. Robert Oppenheimer. Oppenheimer a fost forta majora din spatele Proiectului Manhattan. El a supervizat intregul proces de la creare pana la finalizare.

In sfarsit a venit si ziua in care la Los Alamos toti vor afla daca Jucaria (numele de cod al Bombei in timpul productiei) avea sa fie descoperirea secolului si chiar sfarsitul razboiului. Totul s-a intamplat intr-o dimineata de vara, in 1945.

La ora 5, 29 de minute si 45 de secunde, pe 16 iulie 1945, intr-o explozie alba care s-a intins de la bazinul muntilor Jemez in norul New Mexic pana la cer, Jucaria a intrat in Era Atomica. Lumina exploziei a devenit apoi portocalie, pe masura ce ciuperca atomica urcand cu 120 de metri pe secunda. Caracteristica ciuperca atomica este un nor de vapori radioactivi materializati la 10 000 de metri. Sub nor, tot ceea ce a mai ramas la nivelul solului au fost fragmente de sticla radioactiva, toate acestea fiind cauzate de caldura reactiei.

Lumina stralucitoare cauzata de explozie a strapuns cerul diminetii cu o asemenea intensitate incat oamenii dintr-o localitate mai indepartata au putut jura ca soarele a rasarit de doua ori in acea zi. Chiar mai uimitor este faptul ca o fetita oarba a vazut fragmente din explozie de la 200 km departare.

Dupa vederea exploziei, reactiile celor care au contribuit la crearea ei au fost diferite. Isidor Rabi a simtit ca echilibrul in natura fusese modificat, pe masura ce omenirea a devenit o amenintare pentru mediul inconjurator. J. Robert Oppenheimer, inca ecstaziat de succesul proiectului, a citat un fragment din Bhagavad Gita : I am become Death, the destroyer of worlds ceea ce inseamna Am devenit moartea, distrugatorul lumilor. Ken Bainbridge, directorul de teste i-a spus lui Oppenheimer Now we're all sons of bitches.

Mai multi participanti, la putin timp dupa vederea rezultatelor, au semnat petitii impotriva dezlantuirii monstrului pe care tocmai il creasera, dar protestul lor nu a fost luat in considerare.

Dupa cum multi oameni stiu, bombele atomice au fost folosite doar de doua ori in timpul razboiului. Primul loc unde a fost detonata o bomba atomica este Hiroshima. O bomba pe baza de Uraniu cantarind patru tone si jumatate, poreclita Little Boy a fost aruncata deasupra Hiroshimei pe 6 august 1945. Podul Aioi, unul dintre cele 81 de poduri care leaga delta raului Ota a fost tinta acestei bombe. Era asteptat ca ciuperca atomica sa se inalte la 600 de metri de-asupra solului. La ora 8 si 15 minute, bomba a fost lansata de pe Enola Gay. A ratat cu numai 260 de metri. La ora 8 si 16 minute, intr-o clipa, 66 000 de oameni au fost omorati si 69 000 au fost raniti intr-o explozie atomica de 10 kilotone.

Punctul vaporizarii totale a masurat 1 km in diametru. Distrugerea totala s-a produs intr-o zona cu diametrul de 1,8 km. Pagube importante au fost provocate pe o zona cu diametrul de 3,5 km. La 4 km, tot ce era flamabil a ars.

Pe 9 august 1945, Nagasaki a avut parte de acelasi tratament ca si Hiroshima. De aceasta data, o bomba pe baza de Plutoniu, poreclita Fat Man a fost aruncata asupra orasului. Cu toate ca bomba a avut o deviatie de aproximativ 2 km, totusi a fost distrusa mai mult de jumatate din oras. Populatia orasului Nagasaki a scazut intr-o sutime de secunda de la 422 000 de locuitori la 383 000. 39 000 de oameni au fost omorati, peste 25 000 raniti. Aceasta explozie a avut mai putin de 10 kilotone. Estimarile fizicienilor care au studiat fiecare explozie au fost acelea ca au fost folosite doar o miime din puterea explosiva a acestor bombe.

In timp ce insasi explozia unei bombe atomice este destul de letala, puterea ei distructiva nu se opreste aici. Radiatiile atomice creeaza un alt pericol de asemenea. Ploaia care urmeaza oricarei detonari atomice este incarcata cu particule radioactive. Multi supravietuitori ai exploziilor din Hiroshima si Nagasaki au murit in urma otravirii produsa de ploaia radioactiva.

Detonarea atomica are de asemenea proprietatea de a afecta generatiile urmatoare de supravietuitori. Leucemia este cea mai frecventa boala intalnita in aceste cazuri.

In timp ce scopul principal al unei bombe atomice este evident, sunt multe produse secundare care au fost aduse in evidenta in timpul testelor atomice. Cu ajutorul unei bombe atomice de putere mai redusa, comunicatiile, transportul sunt oprite si orice componenta electronica de pe o zona destul de intinsa este prajita datorita EMP (Electo-Magnetic Pulse) care este radiat de o detonare atomica la o altitudine foarte mare. Cu toate ca aceste detonari la mare altitudine nu sunt letale, ele produc o cantitate de EMP suficienta pentru a distruge procesoarele oricarui calculator de pe o raza de 80 km.

La un moment dat, in timpul zilelor timpurii ale Erei Atomice, era destul de cunoscut faptul ca intr-o buna zi, bombele atomice vor fi folosite in mine sau la construirea unui nou Canal Panama. Nu cred ca este nevoie sa spun ca acest lucru nu s-a indeplinit niciodata. In schimb, armata a intensificat perfectionarea bombei atomice cu scopuri distructive. Testele atomice de pe Atolul Bikini si alte locuri erau in crestere pana la aparitia Tratatului de Interzicere al Armelor Nucleare.

Fisiunea si fuziunea nucleara

Exista doua tipuri de explozii atomice care pot fi facilitate de catre U-235: fisiunea si fuziunea.

Fisiunea este o reactie nucleara in care un nucleu atomic se imparte in mai multe fragmente, de obicei doua cu masa comparabila odata cu degajarea a aproximativ 100 milioane pana la cateva mii de milioane de ev(=electron volt). Aceasta energie este emisa sub forma unei explozii si in mod violent in cadrul bombei atomice.

O reactie de fuziune este pornita in mod invariabil de o reactie de fisiune, dar spre deosebire de aceasta, bomba bazata pe fuziunea atomica (bomba cu hidrogen) isi extrage puterea din diferitii izotopi ai hidrogenului in timpul formarii nucleului de heliu.

Masiva putere dintr-o reactie in cazul bombei atomice, ia nastere din fortele care tin atomii impreuna.

Atomii sunt compusi din trei particule sub-atomice. Protonii si neutronii se afla impreuna si formeaza nucleul (masa centrala) a atomului, in timp ce electronii orbiteaza in jurul nucleului intr-un mod asemanator planetelor care orbiteaza in jurul soarelui. Aceste particule determina stabilitatea atomului.

Cele mai multe elemente existente in natura au atomi foarte stabili care sunt imposibil de scindat prin procese obisnuite. O metoda ar fi bombardarea acestor atomi cu acceleratori de particule. Pentru toate aplicatiile practice, singurul element ai carui atomi pot fi scindati relativ usor, este metalul denumit Uraniu. Atomii Uraniului sunt neobisnuit de mari si de aceea este greu sa fie tinuti la un loc intr-o structura stabila. Acest fapt face Uraniul-235 un candidat excelent pentru fisiunea nucleara.

Uraniul este un metal greu, mai greu decat aurul si nu are numai cei mai mari atomi decat orice alt element natural, dar atomii care formeaza acest metal au cu mult mai multi neutroni decat protoni. Acest fapt nu influenteaza capacitatea lor de scindare, dar le confera capacitatea de a facilita o explozie.

Exista doi izotopi ai Uraniului. Uraniul in stare naturala consta in mare parte din izotopul U-238, care are 92 protoni si 146 neutroni (92+146=238). Amestecat cu acest izotop, se va gasi o acumulare de 0,6% de U-235 care are numai 143 neutroni. Acest izotop, spre deosebire de U-238, are atomi care pot fi scindati (fisionabili) si este util in crearea bombelor atomice. Deoarece U-238 are o cantitate mare de neutroni, acesta reflecta neutronii proveniti in loc sa-i absoarba ca fratele sau, U-235.

Ambii izotopi ai uraniului sunt natural radioactivi. Atomii lor greoi se dezintegreaza dupa o perioada de timp. Peste ceva timp (cam 100 000 de ani sau mai mult), Uraniul va pierde atat de multe particule, incat va deveni un metal obisnuit. Totusi, acest proces poate fi accelerat. Procesul este cunoscut sub numele de reactie in lant. In loc sa se dezintegreze incet, atomii sunt scindati de neutronii care patrund cu forta in interiorul nucleului. Un singur atom de U-235 este atat de instabil incat un singur neutron este de ajuns pentru a-l scinda si a conduce la o reactie in lant. Acest lucru se poate intampla cand o masa critica este prezenta. Cand are loc aceasta reactie in lant, atomul de Uraniu se imparte in doi atomi mai mici, precum Bariu si Krypton.

Cand un atom de U-235 se scindeaza, acesta cedeaza energie sub forma de caldura si radiatii Gamma, care este cea mai puternica forma de radioactivitate, dar si cea mai letala. Cand aceasta reactie are loc, atomul scindat va ceda la randul sau doi sau trei neutroni care nu sunt necesari pentru formarea de Bariu si Krypton. Acesti neutroni zboara cu o forta suficient de mare pentru a scinda alti atomi cu care vin in contact. Teoretic, este necesar a se scinda doar un atom de U-235 si neutronii sai vor scinda la randul lor alti atomi s.a.m.d. Aceasta progresie nu se desfasoara algebric, ci geometric. Toate acestea se intampla in mai putin de 10 -6 secunde.

Cantitatea minima pentru a porni o reactie in lant descrisa deasupra, se numeste Masa Supercritica. Masa actuala necesara pentru a usura aceasta reactie in lant depinde de puritatea materialului, dar pentru U-235 pur aceasta este de 50 kg, dar Uraniul nu este niciodata pur, asa ca in realitate este nevoie de ceva mai mult.

Uraniul nu este unicul material folosit la fabricarea bombelor atomice. Un alt material este Plutoniul, sub forma izotopului Pu-239. Plutoniul nu poate fi gasit in stare naturala (cu exceptia unor urme insignifiante) si este intotdeauna fabricat din Uraniu. Unica modalitate de a produce Plutoniu din Uraniu este procesarea unei cantitati U-238 intr-un reactor nuclear. Dupa o perioada de timp, radioactivitatea extrema face ca metalul sa atraga alte particule, astfel incat o cantitate din ce in ce mai mare se va transforma in Plutoniu.

Plutoniul nu porneste o reactie in lant rapida de unul singur, dar aceasta dificultate este depasita prin folosirea unei surse de neutroni, un material foarte radioactiv care cedeaza neutroni mai repede decat Plutoniul insusi. In anumite tipuri de bomba, un amestec de Beriliu si Poloniu este folosit in acest scop. Este necesara numai o cantitate foarte mica din acest amestec. Materialul nu este fisionabil el insusi, dar actioneaza ca un catalizator in cadrul unei reactii mai mari.

Bomba atomica - Hiroshima, Kokura si Nagasaki...Nu exista nimic altceva decat atomi si vid a afirmat Democrit.Asa incepe oare istoria bombei atomice ?Cu 400 de ani inaintea erei noastre Democrit din Abdera descopera ca sfaramand un obiect material se obtin bucati mai mici, care la randul lor se descompun in bucatele si mai mici de materie si asa mai departe. La sfarsitul acestei serii de operatii repetate vor exista niste particule foarte mici care nu mai pot fi divizate. Aceste particule Democrit le-a numit atomi (indivizibili) si a formulat prima teorie refefritoare la atom :>Aceasta teorie este pe cale de a fi rasturnata in 1896, cand un profesor de fizica francez, Antoine-Henri Becquerel, descopera proprietatea atomilor de Uraniu de a emite raze, proprietate denumita mai tarziu de catre sotii Curie radioactivitate. Asadar, materia poate sa emita energie.In anul 1903 un fizician neozeelandez, Ernest Rutherford, da prima explicatie fenomenului de radioactivitate, demonstrand ca atomii elementelor radioactive emit trei feluri de radiatii : radiatii a cu sarcina electrica pozitiva, radiatii b cu sarcina electrica negativa si radiatii g fara sarcina electrica si a aratat ca atomul nu este indivizibil, radioactivitatea fiind o consecinta a dezintegrarii atomilor, aceasta dezintegrare eliberand energie sub forma de radiatii. Astfel, Rutherford isi da seama ca atomul este format la randul lui dintr-un mic nucleu (care contine particule cu sarcina electrica pozitiva-protoni) inconjurat de un anumit numar de particule cu sarcina electrica negativa-electroni. In 1919, bombardand cu particule a un anumit element-Azotul-, Rutherford a reusit sa transforme atomii acestuia in atomi ai elementelor Hidrogen si Oxigen. Prin mijloace artificiale, acest fizician a reusit sa faca primul pas adevarat catre cucerirea energiei care tine unite particulele atomului - energia atomica.Astfel, Rutherford demonstreaza contrariul teoriei lui Democrit referitoare la indivizibilitatea atomului.Mai tarziu, studiind radiactivitatea, Albert Einstein isi da seama ca a distruge cea mai mica particica a materiei inseamna a elibera o mare cantitate de energie.In anul 1931, fizicianul englez, James Chadwick, descopera ca nucleul contine, pe langa protoni, particule lipsite de sarcina electrica, pe care le numeste neutroni. Mai tarziu, fizicianul italian Enrico Fermi avea sa foloseasca neutronul pentru a bombarda si dezintegra nucleul, eliberand astfel energia din el. Fara sa-si dea seama, Chadwick gasise cheia fisiunii nucleare, adevarata cheie pentru cucerirea energiei atomice.In jurul anilor 1932-1933 fizica atomica a facut o serie de pasi importanti. La laboratorul Cavendish din Cambridge, fizicienii Cockcroft si Walton dezvolta experienta profesorului lor, Rutherford, si bombardeaza nucleele de Litiu cu protoni, generati pe cale artificiala, reusind sa-i dezintegreze si sa-i transmute in nuclee de Heliu.In 1933, la Londra, fizicianul maghiar Leo Szilard intuieste posibilitatea folosirii in scopuri militare a imensei energii nucleare. Dar nu este decat o intuitie, deoarece fizica este inca departe de a poseda,fie chiar numai din punct de vedere teoretic, cheia pentru cucerirea energiei atomice. Din 1925 in Germania se instaureaza guvernul lui Hitler care ii persecuta pe evrei si astfel foarte multi evrei printre care si mari fizicieni parasesc Germania, refugiindu-se in alte tari. Intre anii 1933-1935 pleaca in America multi oameni de stiinta printre care : Albert Einstein, Edward Teller (fizician maghiar, parintele bombei cu Hidrogen), Eugen Wigner, James Franck, Leo Szilard, iar in 1938 si Enrico Fermi. In acesti ani in America are loc cea mai mare concentrare de oameni de stiinta cunoscuta vreodata. Daca pana acum oamenii de stiinta din tarile Europei studiau impreuna la o universitate din Anglia, Franta sau Germania, iar descoperirile pe care le facea unul dintre ei aveu sa fie cunoscute si aprofundate de toti, de acum inainte fiecare tara avea sa tina in secret mai ales descoperirile care se realizau in fizica atomica.Inainte de a pleca in America, Enrico Fermi descopera reactiile nucleare efectuate de neutronii incetiniti cu grafit sau apa grea, si va folosi mai tarziu neutronii incetiniti pentru a determina reactiile in lant.In anul 1938 fizicienii germani Otto Hahn si Fritz Strassman descopera, la Berlin, ca in procesul de fisiune (divizarea nucleului de Uraniu in doua cu ajutorul unui neutron), se dezvolta o mare cantitate de energie.Tot atunci ei descopera si posibilitatea realizarii unei reactii in lant. Astfel se contureaza ideea realizarii unei arme atomice pe baza unei reactii in lant. Dupa aceasta descoperire, in Germania nu se mai face nici un comentariu si nu mai apare nici o publicatie stiintifica referitoare la acest subiect. Acest lucru da de banuit oamenilor de stiinta din America, banuielile lor confirmandu-se cand, pe neasteptate, nazistii interzic exploatarea Uraniului din bogatele mine cehoslovace pe care pusesera stapanire, ceea ce insemna ca fizicienii germani se gandeau la folosirea Uraniului pentru a construi o bomba atomica. Si intradevar, la Institutul Kaiser Wilhelm din Berlin, fizicianul german Werner Heisenberg lucreaza la proiectul bombei atomice.In anul 1939 izbucnirea razboiului mondial intrerupe pasnicul voiaj spre necunoscut : stiinta si tehnica sunt mobilizate sa slujeasca unor scopuri distructive.In acelasi an trei dintre fizicienii emigrati in America, Szilard, Wigner si Fermi, ii trimit , cu ajutorul lui Einstein, o scrisoare presedintelui Americii, Francklin Delano Roosevelt, prin care ii comunica descoperirile facute in ultima perioada (o masa mare de Uraniu poate determina o reactie in lant, aceasta reactie dezvoltand o uriasa cantitate de energie, iar acest fenomen nou ar putea duce la construirea unor bombe extrem de puternice), il instiinteaza pe presedinte ca germanii cunosc deja aceste lucruri si probabil ca planuiesc construirea unor bombe de acest fel, constituind astfel un pericol pentru intreaga lume si ii cer aprobarea de a crea o arma atomica, sperand sa realizeze acest lucru inaintea germanilor. In acelasi an presedintele da acordul fizicienilor de a actiona, toate planurile si operatiunile devin strict secrete, insa doar din 1941 se intra in faza concreta a realizarii bombei atomice. Aceasta operatiune a fost numita Proiectul Manhattan si a fost condusa de generalul Leslei Richard Groves. Pentru realizarea acestui proiect s-au cheltuit in total aproximativ trei miliarde de dolari, iar dupa doi ani aproape 150 de mii de persoane lucreaza in cel mai mare secret la acest proiect. Acest secret nu il cunostea nici macar Einstein care a aflat de existenta unei bombe atomice dupa explozia de la Hiroshima, cand evenimentul a aparut in ziare.In 1942 Fermi construieste o pila atomica formata din placi de grafit si cilindri de Uraniu, dispusi alternativ, in care reactia in lant sa se autointretina, bombardarea nucleelor de Uraniu realizandu-se cu neutronii incetiniti care treceau prin grafit.In acelasi an, unui tanar fizician, pe nume Julius Robert Oppenheimer, i s-a cerut sa se ocupe de partea proiectului referitoare la fabricarea armelor atomice. Intre timp, in Germania studiile si proiectele pentru realizarea unei bombe atomice se desfasurau foarte greu, deoarece mai ramasesera foarte putini fizicieni care sa se ocupe de acest lucru. Era nevoie de multi tehnicieni, mecanici, chimisti si de foarte multi bani pe care guvernul german nu isi permitea sa-l risipeasca si, de asemenea, nu dispuneau de Uraniul si de apa grea necesare. Convinsi ca in aceste conditii nu vor reusi niciodata sa realizeze o bomba atomica, fizicienii germani au hotarat sa realizeze niste reactoare nucleare. Ei faceau rost de apa grea necesara de la uzina din Rjukan (Norvegia), care era sub stapanirea lor. Dar, in 1943, niste soldati norvegieni, instruiti de englezi, bombardeaza uzina, distrugand toata cantitatea de apa grea care se afla acolo si blocand astfel planurile germanilor.La sfarsitul anului 1942 lui Robert Oppenheimer ii vine ideea de a construi un laborator imens care sa reuneasca pe toti atomistii din America si toate cercetarile care se refereau la proiectul construirii unei bombe atomice. Acest superlaborator a fost construit pe podisul Los Alamos din New Mexico, un podis izolat, inconjurat de munti. Laboratorul a inceput sa functioneze din 1943, iar conducerea lucrarilor de aici i-au fost incredintate lui Oppenheimer. Astfel, Oppenheimer va deveni parintele bombei atomice. Inte anii 1943-1945, cat a durat construirea bombei, Los Alamos a cunoscut o concentrare de oameni fara precedent in istorie.Tot in 1943 fizicienii de la Los Alamos au mai construit inca trei pile atomice, mai mari insa decat cea a lui Fermi. Cunoscand pericolul pe care il reprezentau germanii daca construiau o bomba atomica si nestiind in ce stadiu au ajuns fizicienii nemti cu cercetarile, cei de la Los Alamos se grabeau, lucrand de dimineata pana noaptea tarziu.In timp ce la Los Alamos lucrarile se desfasurau intr-un ritm febril, colonelul Boris Pash, seful serviciului de contraspionaj, a primit o importanta misiune : sa se deplaseze in Europa ca sa afle adevarata situatie a armelor secrete germane. Astfel ia fiinta misiunea Alsos : colonelul Boris Pash impreuna cu un fizician atomist din America pleaca in Europa. Nereusind sa obtina nici o informatie despre acest lucru din tarile Italia, Franta, Olanda, ei intra impreuna cu armata anglo-americana in Germania. Aici reusesc sa patrunda in laboratoarele fizicienilor germani de unde iau toate informatiile si datele de acolo si ii captureaza pe fizicieni pentru a nu da posibilitatea rusilor sa puna mana pe planurile atomice. Astfel misiunea Alsos a fost indeplinita.In aprilie 1945 moare presedintele Americii, Roosevelt, omul care, pentru a-l preceda pe Hitler in construirea bombei atomice, initiase colosalul Proiect Manhattan. Noul presedinte al Americii devine Harry Truman.Lucrarile continua in laborator fara incetare. In luna iulie a anului 1945 in desertul New Mexico, in locul numit Jornada del Muerto (Drumul Mortului), la aproximativ 80 de km de Alamogordo, genistii au inaltat un turn de otel pe care este montata o bomba. La 16 iulie ora 5.30 dimineta explodeaza in acest desert prima bomba experimentala cu Plutoniu. Dupa explozie, in desertul de la Alamogordo, pe locul unde fusese inaltat turnul de otel, nu mai ramasese decat un crater adanc. La acest experiment asista, de la o departare de 15 km de locul unde a fost inaltat turnul, toti fizicienii care s-au implicat in construirea acestei arme distrugatoare. Dupa acest experiment, Oppenheimer a afirmat:>Dupa ce Germania a capitulat in mai 1945, fizicianul Leo Szilard, care la inceput i-a cerut lui Roosevelt aprobarea de a se construi o arma atomica, isi da seama ca nemtii nu mai reprezinta un pericol si astfel nu mai era necesar ca bomba atomica sa fie folosita, iar de partea lui sunt mai multi fizicieni. Roosevelt murise fara sa lase vreun document care sa arate daca este pentru sau impotriva folosirii unei bombe atomice. Succesorul sau ,presedintele Truman, trebuia sa decida acum daca bomba avea sa fie folosita impotriva singurei tari care se mai afla in razboi : Japonia. El a format un comitet provizoriu insarcinat cu propunerea unei solutii in privinta folosirii bombei atomice.Cei care nu erau de acord cu folosirea bombei au incercat sa aduca la cunostinta lui Truman, care nu cunostea foarte bine ce inseamna cu adevarat sa folosesti o arma atomica, consecitele pe care le implica acest lucru, insa generalul Groves, care era pentru folosirea bombei, a facut in asa fel incat rapoartele acestora sa nu ajunga in mainile lui Truman.Comitetul numit de Truman nu vedea decat o singura solutie : daca Japonia nu va capitula neconditionat, atunci vor folosi bomba atomica. La 1 iunie 1945 acest comitet aproba in unanimitate lansarea saupra Japoniei a unui proiectil atomic, care nu era inca pus la punct. Presedintele Truman este convins ca aceasta actiune va grabi incheierea razboiului si astfel s-a luat hotararea ca prima bomba atomica sa fie lansata pe 6 august 1945. Printre cei care erau pentru folosirea bombei erau si Robert Oppenheimer si Enrico Fermi.La 26 iulie 1945 a ancorat in insula Tinian crucisatorul Indianapolis venind de la San Francisco. Pe cheiul blocat de puternice forte ale securitatii a fost descarcat un cilindru de plumb lung de 60 de cm si lat de 45. Pe urma, in noaptea de 28 spre 29 iulie, la Tinian au aterizat trei avioane, avand fiecare la bord cate un colet de dimensiuni mici. Toate aceste piese au fost transportate intr-o baraca la care accesul era strict interzis.In noaptea de 5 august 1945 obiectul montat in baraca a fost incarcat la bordul avionului de tip B-29 Enola Gay pilotat de catre colonelul de aviatie Paul W.Tibbets Jr. de 29 de ani. Pe langa pilot, in avion se mai aflau 11 oameni.La 6 august ora 1 si 37 de minute de pe insula Tinian au decolat trei avioane meteorologice, indreptandu-se fiecare catre un oras japonez. La ora 2 si 45 de minute avionul B-29 Enola Gay s-a inaltat mai greu ca de obicei, pentru ca avea o incarcatura de 7,5 tone peste cea obisnuita. Combustibilul pe care il avea in rezervoare reprezenta jumatate din greutatea totala a avionului. Avionul era escortat de un alt B-29 cu numele The Great Artist (Marele Artist).Bomba care se afla la bordul avionului Enola Gay a fost numita Little Boy (Baietelul) si avea 4,25 metri lungime, 1,5 metri diametru, aproximativ 4500 de kg si o inima un miez de Uraniu fisionabil, reprezentand 0,5% din greutatea totala a bombei. Bomba era prevazuta, de asemenea, cu dispozitive cronometrice, menite sa intre in functiune imediat dupa lansare, spre a impiedica explozia in urmatoarele 15 secunde. Dupa 15 secunde de cadere indicatoarele de presiune actionau o capsa reglata in asa fel incat sa provoace explozia lui Little Boy la inaltimea precisa de 565 metri. Din cele 4 capse aflate in interiorul bombei, cel putin 2 trebuiau sa se declanseze exact la inaltimea fixata pentru ca sa se poata produce explozia. O alta serie de dispozitive de siguranta impiedicau explozia bombei la mai mult de 3000 de metri inaltime. Punerea la punct a acestei bombe pe baza de Uraniu 235 a necesitat sase ani.Ziua de 6 august 1945 era o zi ca oricare alta, o zi obisnuita din viata unui oras japonez. La 9 minute dupa ora 7 s-a dat alarma aeriana. Un singur avion B-29 si-a facut aparitia la mare inaltime. S-a rotit de 2 ori deasupra orasului, apoi s-a departat si a disparut.La ora 7 si 9 minute, ora Japoniei, avionul meteorologic Straight Flush s-a apropiat de orasul stabilit in planul de operatii. Deasupra obiectivului principal vizibilitatea era optima, doar cativa nori se aflau in dimineata aceea pe cerul Hiroshimei. Pilotul avionului Straight Flush i-a raportat prin radio lui Tibbets conditiile meteorologice. Tibbets a primit mesajul. Alegerea obiectivului era in functie de conditiile meteorologice. Obiectivele de rezerva erau orasele Kokura si Nagasaki, obiectivul principal Hiroshima.La ora 7 si 31 de minute la Hiroshima a sunat incetarea alarmei. Viata si-a reluat pe nesimtite cursul normal.La ora 8 si 9 minute avionul Enola Gay se afla deasupra Hiroshimei ascuns dupa nori. La ora 8 si 11 minute avionul s-a plasat in pozitie de lansare la o altitudine de 9500 de metri, iesind brusc din nori. Acum probabil ca putea fi vazut de pe pamant. La ora 8 si 15 minute din avionul The Great Artist s-au desprins trei parasute. Ele sustineau instrumentele care trebuiau sa transmita prin radio o serie de date avionului insarcinat cu masurarea exploziei.La ora 8, 15 minute si 17 secunde Little Boy a prins sa spintece aerul, dupa care avionul a executat un viraj rapid de 158 de grade. Explozia trebuia sa se produca peste 43 de secunde. La 565 de metri deasupra pamantului capsa a provocat detonarea unei incarcaturi care a impins cu o viteza de 1500 de metri pe secunda un mic fragment de Uraniu 235 spre a-l face sa se ciocneasca cu unul mai mare, de forma conica, din acelasi Uraniu 235, amplasat in partea din fata a bombei. In acea clipa s-a produs explozia atomica, Little Boy dezvoltand o energie echivalenta cu cea a aproximativ 13500 tone de Trinitrotoluen.Si a izbucnit o lumina : parca s-ar fi dezintegrat o stea; a fost un fulger care a orbit 300 de mii de oameni si a facut sa dispara orice umbra chiar si din cele mai intunecate unghere. Dupa lumina a urmat explozia, dar aceasta n-a putut fi auzita decat la 40-50 de km de Hiroshima, fiindca pentru cei aflati mai aproape ea s-a transformat in tacere vesnica. Si caldura care s-a produs a topit acoperisurile caselor, a prefacut orice fiinta in nefiinta, intr-o simpla umbra intiparita pe asfaltul strazii, ca o dovada de netagaduit a disparitiei sale. La 4 km de Hiroshima caldura le-a provocat oamenilor arsuri la fata si pe corp.Si suflul provocat de explozie, care s-a napustit cu o viteza de 1300 de km pe ora dinspre sfera de foc, a smuls din temelii pe o raza de multi km patrati casele care mai ramasesera in picioare.Si a inceput ploaia : picaturi enorme si intunecate ca smoala, produse de evaporarea umiditatii din interiorul sferei de foc si innegrite de cenusa si de pulberea radioactiva, care au cazut odata cu aceasta ploaie de pamant.Si vantul de foc care se pornise se intorcea catre centrul exploziei pe masura ce deasupra orasului aerul devenea tot mai dogorator. Iar apa raurilor s-a inaltat, inghitindu-i pe toti aceia care incercasera sa se salveze in ea.De la momentul exploziei trecusera doar cateva minute. La 18 km de punctul lansarii doua unde de soc au lovit una dupa alta avionul Enola Gay, zguduindu-l puternic.51 de temple avea Hiroshima dar n-a ramas in picioare nici unul. In loc de 20000 de victime pronosticate de Oppenheimer, se vor inregistra 78150 morti, 13983 disparuti si 37425 raniti. Pe o raza de 2,5 km de la centrul exploziei toate cladirile au fost distruse, facand loc unui desert atomic pe o suprafata de 11 km patrati (17000 de victime pe km patrat dintre care 8000 morti si disparuti).Nici dupa aceste evenimente japonezii nu doreau sa capituleze. Dornici sa determine precipitarea evenimentelor intre Japonia si Rusia, americanii hotarasc sa devanseze cu doua zile lansarea celei de a doua bombe atomice, adica la 9 august, in loc de 11, cum era prevazut in planul initial.La 9 august ora 3 si 49 de minute dimineata, un alt avion de tip B-29, condus de maiorul Sweeney, decoleaza de pe aerodromul din Tinian, avand la bord o bomba cu plutoniu de 5 tone, supranumita Fatman (Grasunul). Puterea ei de distrugere este de 20000 de tone de Trinitrotoluen. Au fost stabilite doua obiective : Kokura si Nagasaki, la libera alegere a lui Sweeney.Ajuns la Sud de Kokura, maiorul constata ca orasul este acoperit de nori. Se indreapta apoi spre Nagasaki, in dreptul caruia ajunge la ora 10 si 58 de minute. Lanseaza bomba de la o altitudine de 9000 de metri. Se vor inregistra 73884 morti si 74904 raniti, adica 12000 de victime pe km patrat dintre care 6000 morti.Dupa un sert de secol de la aceste evenimente, japonezii considera ca, daca lansarea bombei de la Hiroshima mai poate fi explicata, cea de a doua nu are justificare.Astfel zguduitoarea istorie a bombei atomice se incheie odata cu sfarsitul celui de al doilea razboi mondial.Astazi scria Franois Mauriac la 10 august 1945, dupa anuntarea celor petrecute la Hiroshima- lumea stie ca materia poate sa piara in ziua in care un om, poate chiar unul singur, va fi luat in sinea lui o asemenea hotarare. UTILIZAREA PASNICA A FISIUNII NUCLEARE - centrale nucleare CENTRALE NUCLEARE - statistici

Prima centrala nuclearoelectrica a intrat in functiune in anul 1950.

Astazi exista peste 440 centrale nucleare distribuiote in 31 tari, cu o putere totala de peste 364.000 MW.

Ele produc aproximativ 16% din necesarul de energie electrica al planetei, iar ponderea lor continua sa creasca.

Exista 56 state in care functioneaza reactoare nucleare (pt. cercetare) - aprox. 284 reactoare, dar si peste 220 reactoare nucleare montate pe vase si submarine.

Belgia, Bulgaria, Finlanda, Germania, Ungaria, Japonia, Korea de Sud, Lituania, Taiwan, Slovacia, Slovenia, Suedia, Elvetia si Ukraina isi genereaza peste 30% din necesarul de energie pe cale nucleara. Franta, cu o populatie de 60 de milioane, obtine 75% din electricitatea pe care o produce din centrale nucleare si este cel mai mare exportator mondial de electricitate.

In SUA sunt peste 100 reactoare nucleare, iar Marea Britanie produce peste 25% din energie prin fisiune nucleara.

Magia industriei nucleare sta n cantitatea imensa de energie extrasa dintr-o mna de uraniu, element care se gaseste n mari cantitati n subsolul planetei. Deseurile rezultate din aceasta industrie ocupa un volum redus si pot fi returnate n siguranta Pamntului, pentru depozitare n subteran. Datorita raportului urias ntre energia si deseurile pe care le produce, uraniul este considerat un dar al naturii pentru dezvoltarea economica nepoluanta. n contrast, combustibilii fosili produc mase imense de deseuri, care sunt imposibil de controlat si trebuie mprastiate n natura.

Romania a decis sa fie nu numai utilizator al energiei nucleare ci si sa asimileze in tara tehnologiile asociate PHWR: producerea apei grele, a elementelor de combustibil nuclear si a echipamentelor energetice specifice. Alegerea unui reactor nuclear canadian s-a dovedit de bun augur din punct de vedere al sigurantei in functionare si al minimizarii impactului CNE Cernavoda asupra mediului. Astazi, CNE Cernavoda asigura circa 10% din necesarul de electricitate al Romaniei, prin grupul nr.1 de 700 MW, realizand costuri de productie mai mici decat numeroase capacitati ale TERMOELECTRICA, are indicatori buni de fiabilitate si disponibilitate si un impact ecologic redus. O asemenea prezentare conduce la oportunitatea continuarii lucrarilor la celelalte unitati, blocul nr. 2 fiind in stadiul de realizare a 50% din lucrari.

Asia constituie continentul fruntas in ceea ce priveste adoptarea tehnologiilor nucleare. Din cele 31 de rectoare intrate in functiune in ultima perioada, 22 se afla in Asia. De asemenea, din cele 27 de rectoare in curs de constructie actualmente, in intreaga lume, 27 sunt pe continentul asiatic. In schimb, in America de Nord si in Europa Occidentala, constructia de noi reactoare practic a stopat, datorita preocuparilor de ordin ecologic, accidentelor de tipul celui de la Cernobil.

FUNCTIONAREA REACTORULUI NUCLEAR:

Exista doua tipuri de reactoare: reactoare cu neutroni termici si reactoare cu neutroni rapizi. Neutronii termici sunt aceia care au o energie joasa, iar cei rapizi cei cu energie inalta.

Combustibilul utilizat in reactoarele nucleare este alcatuit in principal din nucleele a doi izotopi si anume: uraniu-235 si uraniu-238.Cand un neutron termic patrunde intr-un nucleu de uraniu-235 are loc o reactie de fisiune, adica nucleul se despica in doua fragmente cu energie mare. In urma acestei reactii sunt eliberati si alti neutroni de mare energie si radiatii gama. Neutronii termici care patrund in uraniu-238 produc uraniu-239, care in cele din urma se dezintegreaza in plutoniu-239. Reactorul nuclear functioneaza cu combustibil format din U-235 in proportie mai mare de 0,7%, cat este concentratia minereului natural.Neutronii rapizi nu sunt tot atat de capabili de a produce fisiunea si de aceea sunt incetiniti prin niste bariere de apa sau grafit pana cand, prin ciocniri succesive devin termici si pot provoca o noua serie de fisiuni, dand nastere astfel unei reactii in lant autointretinute. Cantitatea de combustibil variaza intre 100 tone si cateva sute de tone.

In reactor combustibilul este aranjat intr-o retea numita miez. Miezul mai contine si materialul care modereaza (reduce) viteza neutronilor - moderator. Caldura degajata prin fisiune este preluata din miezul reactorului de un agent de racire. Functionarea reactorului este reglata in special prin miscarea unor bare de control aflate in miez, care au rolul de a absorbi neutroni. Exista reactoare termice la care moderator este grafitul, iar agent de racire bioxidul de carbon sub presiune( reactoare cu racire cu gaz (GCR)), dar si reactoare la care se foloseste apa sub presiune atat ca moderator cat si ca agent de racire (reactoare cu apa sub presiune - PWR), reactoare cu tuburi sub presiune, reactoare cu apa grea (HWR), reactoare de temperatura nalta (HTR sau HGTR), reactoare racite cu Sodiu . Agentul de racire este trecut printr-un schimbator de caldura pt. a produce aburul necesar turbogeneratorului.

Miezul reactorului se afla intr-o incinta blindata (mantaua reactorului) inconjurata de ziduri groase de beton pt. a obtine o protectie fata de radiatiile intense ce sunt emise in urma reactiei de fisiune. Reactoarele sunt astfel proiectate si construite incat sa se evite situatiile in care radioactivitatea sa se raspandeasca in mediul inconjurator, dar cu toate aceste masuri au existat si incidente foarte grave, cum a fost cel de la Cernobil din fosta Uniune Sovietica, care au aratat cat de periculoasa poate fi energia nucleara. Desi a patat imaginea energiei atomice, accidentul de la Cernobl a dus la adoptarea unor sisteme de siguranta mai performante, n toate centralele nucleare.

INCIDENTE:

Dezastrul de la Cernobil:

Dezastrul nuclear produs n 1986 la Cernobl, n URSS singurul accident nuclear din istorie care a avut efecte asupra populatiei a strnit temeri n legatura cu siguranta centralelor atomice. Reactorul numrul 4 era un reactor cu grafit, care folosea ca agent de rcire apa. n acest tip de reactor, neutronii eliberai prin fisiunea nucleilor de uraniu-235 sunt ncetinii (moderai) de grafit, pentru a se menine o reacie n lan. Cldura produs de fisiunea nuclear n acest tip de reactor este folosit pentru a fierbe apa, iar aburul astfel obinut pune n micare turbinele centralei nucleare. Acest tip de reactor a fost criticat de muli experi n energie nuclear, n primul rnd pentru c nu include o structur de siguran, dar consum mari cantiti de grafit pe post combustibil. Accidentul produs n reactorul nr. 4 de la centrala nuclear din Cernobl a avut loc n noaptea dintre 25 i 26 aprilie 1986, n timpul unui test de siguran. Echipa care realiza testul respectiv inteniona s verifice dac turbinele puteau produce suficient energie pentru a menine n micare pompele de rcire, n eventualitatea unei pierderi de energie, pn cnd se activa generatorul diesel pentru situaii de urgen. Pentru ca testul s nu fie ntrerupt, sistemele de siguran au fost nchise n mod deliberat. Reactorul urma s fie setat s funcioneze la numai 25% din capacitatea total. Aceast procedur nu a funcionat ns conform planului. Din motive necunoscute, reactorul a ajuns s funcioneze la mai puin de 1% din capacitatea sa, ca urmare a fost nevoie de un nou reglaj, pentru a determina o uoar cretere a acestei cifre. Totui, la 30 de secunde dup nceperea testului, s-a produs pe neateptate o cretere considerabil a nivelului de energie. Sistemul de nchidere a reactorului n situaii de urgen, care ar fi trebuit s stopeze reacia n lan, nu a funcionat. n cteva fraciuni de secund, nivelul energiei i temperaturii s-a multiplicat de mai multe ori. Reactorul a scpat de sub control, situaie care a culminat cu o explozie violent. Scutul superior al cldirii n care se afla reactorul, un sigiliu protector de 1 000 de tone, a fost pulverizat, iar la temperaturile de peste 2 000 C, combustibilul s-a topit. nveliul de grafit al reactorului a luat foc i, n infernul care s-a declanat, produsele fisiunii radioactive, eliberate n momentul topirii miezului reactorului, au fost aruncate n atmosfer.SECURITATEA CENTRALELOR NUCLEARE

Centralele nucleare sunt proiectate sa fie extrem de robuste. Le putem include printre cele mai rezistente structuri construite vreodata . Protectia lor exterioara este ntarita de sisteme de securitate si forte de paza . Chiar daca nu sunt invulnerabile la orice fel de atac imaginabil, majoritatea reactoarelor sunt facute sa nu scape radiatii nici n cel mai improbabil scenariu . Realitatea trista e ca un terorist care ar vrea sa provoace un masacru ar avea mai multe sanse sa-si atinga obiectivul, si cu rezultate mult mai devastatoare, atacnd o varietate de alte obiective . Dupa catastrofa de la Cernobl si dovada costurilor uriase ale industriei nucleare, de asemenea si problemele nerezolvate presupuse de transportul si depozitarea deseurilor nucleare, majoritatea statelor membre UE fie nu au mai construit centrale nucleare, fie au hotart sa opreasca activitatea celor existente deja.