Strona głównaPytania → Dlaczego moc bomby termojądrowej dużo...

Dlaczego moc bomby termojądrowej dużo większa od mocy „zwykłej” bomby jądrowej?

Pytanie

Pyta Michał

Dlaczego moc bomby termojądrowej jest nieporównanie większa od mocy „zwykłej” bomby jądrowej (rzędu megaton w stosunku do kiloton)? W trakcie jednego aktu rozszczepienia atomu uranu wydziela się około 200 MeV energii w zależności od przebiegu rozszczepienia, zaś w trakcie jednej fuzji wodoru do helu jest to energia przynajmniej dziesięciokrotnie mniejsza. Czy chodzi po prostu o nieporównanie większą ilość materiału (w sensie liczby moli, a nie masy oczywiście) która ulega fuzji w bombie termojądrowej w porównaniu ze „zwykłą” bombą jądrową?

Odpowiedź

Odpowiada Krzysztof Miernik

Bomba termojądrowa to w rzeczywistości znacznie bardziej skomplikowane urządzenie niż bomba jądrowa; eksplozja zachodzi w kilku etapach, a energia pochodzi z zarówno z fuzji, jak i rozszczepienia. Nawet ogólne zasady działania tej broni są okryte tajemnicą wojskową. Mniej więcej znany jest tzw. schemat działania Ulama-Tellera (Stanisław Ulam był polskim matematykiem biorącym udział w projekcie Manhattan). W bombie tego typu najpierw dochodzi do eksplozji bomby jądrowej, dodatkowo w rdzeniu znajduje się deuter lub tryt, który poddany wysokiemu ciśnieniu ulega fuzji i produkuje neutrony znacznie zwiększające wydajność rozszczepienia uranu lub plutonu z pierwotnego ładunku. Pierwsza bomba — Little Boy — zużyła tylko niecałe 1.5% materiału rozszczepialnego w eksplozji, zastosowanie „boostera” zwiększa tę wartość do około 30%. Energia z fuzji ma w tej fazie wciąż jednak marginalne znaczenie. Dopiero w następnym etapie, prawdopodobnie w wyniku ogniskowania promieniowania rentgenowskiego i gamma (ta część jest ściśle tajna) z eksplozji pierwotnego ładunku, wysokie ciśnienie i temperatura powoduje wywołanie reakcji termojądrowej w trycie powstającym w wyniku bombardowania neutronami drugiego rdzenia wykonanego z deuterku litu. Drugi ładunek jest dodatkowo otoczony reflektorem z uranu-238, który normalnie nie jest materiałem rozszczepialnym, ale w wyniku zderzeń z neutronami o wysokiej energii ulega rozszczepieniu wywołując kolejną reakcję łańcuchową. Takie etapy eksplozji powodujących kolejne fazy fuzji można zwielokrotniać. Największa bomba jądrowa miała moc 500 kt TNT i zawierała uran w ilości przekraczającej 4 masy krytyczne; prawdopodobnie większe bomby tego typu byłyby trudne lub niepraktyczne w konstrukcji. Moc bomby termojądrowej natomiast może być w zasadzie dowolnie duża i limitem jest sens militarny eksplozji. Największa eksplozja miała miejsce na Nowej Ziemi, gdzie eksplodowała Car Bomba o mocy 50 Mt TNT, prawdopodobnie trzystopniowa, powodując całkowitą destrukcję terenu w promieniu 35 km i wypadanie okien w odległości 900 km od epicentrum.

Podsumowując — w bombie termojądrowej znacznie więcej materiału niż w bombie jądrowej ulega rozszczepieniu lub fuzji i zgodnie ze słynnym E = mc2 przetwarzane jest w energię.