Bir Atom Bombası Nasıl Yapılır? Hidrojen Bombası Nasıl Çalışır?
Atom Bombası ile Hidrojen Bombası Arasındaki Fark Ne?
İnsanları öldürme amacıyla atılan ilk nükleer bomba 6 Ağustos 1945'te Japonya'nın Hiroşima kentine atıldı. Üç gün sonra, Nagazaki'ye ikinci bir bomba atıldı. Atılan bombaların öldürdüğü insan sayısı (tahminen 214.00 kişi) ve bu silahların neden olduğu yıkım, savaş tarihinde daha önce eşi benzeri görülmemiş bir şeydi.[1]
İkinci Dünya Savaşı'nın sonlarında ABD, nükleer teknolojiye sahip tek süper güçtü. Fakat bu, o kadar da uzun sürmedi: Sovyetler Birliği, Amerikan nükleer sırlarını çalan bir casus ağının da yardımıyla, 1949'da kendi atom bombasını başarıyla test etti.[1], [2]
ABD ve Sovyetler Birliği, "Soğuk Savaş" olarak bilinen on yıllarca süren bir düşmanlık dönemine girerken, her iki ülke de çok daha güçlü bir nükleer silah olan hidrojen bombasını geliştirdi ve geniş bir savaş başlığı cephaneliği inşa etti. Her iki ülke de stratejik bombardıman filolarını, birbirlerinin şehirlerine binlerce kilometre öteden bile ulaşabilen, kara tabanlı kıtalararası balistik füzelerle güçlendirdi. Denizaltılar da nükleer füzelerle donatıldı. Bütün bunlar, yıkıcı bir saldırı başlatmayı daha da kolay hale getirdi.[3], [4]
İş, burada da kalmadı: Birleşik Krallık, Fransa, Çin ve İsrail de 1960'ların sonlarında nükleer silahlara sahip hâle geldi.[1]
Nükleer bombalar, herkesin ve her şeyin üzerine kabus gibi çöktü. Okullar, nükleer saldırı tatbikatları yaptı. İnsanlar, evlerinin arka bahçelerine sığınaklar inşa ettiler. Ne var ki iki taraf da nükleer bombalar açısından bir türlü diğerine üstünlük kuramadı. Çünkü eldeki strateji, karşılıklı yok oluşu garanti eden cinstendi (İng: "mutually assured destruction"): Uluslardan biri, milyonlarca insanı öldürecek düzeyde bir yıkıma yol açan başarılı bir saldırı yapabilse bile, diğer ulusun karşı saldırıya geçmek ve acımasız bir intikam almak için hâlâ yeterli sayıda atomik silahı kalacaktı. Bu nedenle ilk saldırıyı yapmak, dezavantajlı konuma geldi.
Bu korkunç olasılık, iki ülkeyi birbirlerine karşı nükleer silah kullanmaktan caydırdı; ama korkunç bir nükleer savaş korkusu yine de varlığını sürdürdü. 1970'ler ve 80'ler boyunca gerilimler devam etti. Ronald Reagan yönetiminde ABD, saldırılardan korunmayı amaçlayan (şüpheciler tarafından "Yıldız Savaşları" olarak anılan) füzesavar savunma teknolojisi geliştirme stratejisi izledi; fakat bu, aynı zamanda ABD'nin ilk saldırıyı yapabilmesini de sağlayabilecek teknolojilerin de geliştirilmesini içeriyordu. 1980'lerin sonlarında, Sovyetler Birliği ekonomik olarak sallanmaya başladığında, Reagan ve Sovyet lideri Mihail Gorbaçov, nükleer silahların sınırlandırılması için ciddi bir şekilde çalışıyorlardı.
1991'de Reagan'ın halefi George H. W. Bush ve Gorbaçov, nükleer silahsızlanma konusunda çok önemli bir anlaşma olan START 1'i imzaladılar ve cephaneliklerini büyük ölçüde küçültmeyi yapmayı kabul ettiler. 1991'de Sovyetler Birliği'nin çöküşünden sonra, yeni Rusya Federasyonu başkanının Boris Yeltsin ve Bush, 1992'de savaş başlığı ve füze sayısını daha da azaltan başka bir anlaşma olan START 2'yi imzaladılar.[5]
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Ama nükleer bomba korkusu hiçbir zaman tam anlamıyla ortadan kaybolmadı. 2000'lerin başında ABD, Irak'ı işgal etti ve nükleer silah geliştirmeye çalıştığı korkusuyla diktatör Saddam Hüseyin'i devirdi. Sonrasında Saddam'ın bu gizli çabalarından vazgeçmiş olduğu ortaya çıktı.[6] Bundan önce, 1998 yılında Pakistan, çoktan ilk nükleer silahını test etmişti.[7]
Ancak başka bir totaliter ülke olan Kuzey Kore, Saddam'ın yapamadığını yaptı: Kuzey Koreliler, Hiroşima'yı yok eden atom bombası kadar güçlü bir nükleer silahı 2009'da başarıyla test ettiler. Yeraltında patlatılan bomba o kadar güçlüydü ki, 4.5 büyüklüğünde bir deprem yarattı.[8] Ve 2020'lere gelindiğinde, Rusya ve batılı ülkeler arasındaki artan gerilimler, erken uyarı sistemlerinden kaçabilen yeni nesil hipersonik füze beklentisiyle birleştiğinde, korkutucu yeni bir nükleer silahlanma yarışı olasılığını artırdı.
Nükleer savaşın siyasi manzarası yıllar içinde önemli ölçüde değişmiş olsa da silahın bilimi, yani tüm bu öfkeyi açığa çıkaran atomik süreçler, Einstein'ın zamanından beri biliniyor. Bu makale, nükleer bombaların nasıl inşa edildikleri ve yerleştirildikleri de dahil olmak üzere işleyişlerini gözden geçirecektir. İlk önce, atomik yapı ve radyoaktiviteye hızlı bir bakış atalım.
Atomik Yapı ve Radyoaktivite Nasıl Çalışır?
Etkileri yüzlerce kilometre öteye ulaşabilen bombalara gelmeden önce, atomik küçüklüklerden başlamalıyız.
Bir atom, üç atom altı parçacıktan oluşur: proton, nötron ve elektron. Atomun merkezine çekirdek denir, çekirdek proton ve nötronlardan oluşur. Protonlar pozitif yüklüdür, nötronlar yüksüzdür ve elektronlar negatif yüklüdür. Normalde protonların elektronlara oranı her zaman 1'dir; bu nedenle atom, nötr bir yüke sahiptir. Örneğin, nötr bir karbon atomunun altı protonu ve altı elektronu vardır.
Tabii bu kadar basit değil. Bir atomun özellikleri, sahip olduğu her bir parçacığın sayısına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Örneğin proton sayısını değiştirirsek, tamamen farklı bir element elde ederiz. Elektron sayısını değiştirirsek bir iyon elde ederiz. Nötron sayısını değiştirirsek, bir izotop elde ederiz.
Mesela, karbonun üç tane izotopu bulunur:[9]
- karbon-12 (6 proton + 6 nötron), karbon elementinin kararlı olan ve sık bulunan bir formu.
- karbon-13 (6 proton + 7 nötron), karbon elementinin kararlı olan ama nadir bulunan bir formu.
- karbon-14 (6 karbon + 8 nötron), karbon elementinin kararsız yani radyoaktif olan ve nadir bulunan bir formu.
Karbonda gördüğümüz gibi, çoğu atom çekirdeği kararlıdır; öte yandan bazı atomlar hiç kararlı değildir. Bu kararsız çekirdekler, bilim insanlarının radyasyon olarak adlandırdıkları parçacıkları kendiliğinden yayarlar. Radyasyon yayan bir çekirdek radyoaktif, parçacıkları yayma eylemine radyoaktif bozunma denir. Radyoaktif bozunmanın üç türü vardır:
- Alfa bozunumu: Bir çekirdek, alfa parçacığı olarak bilinen, birbirine bağlı iki proton ve iki nötron yayar.
- Beta bozunumu: Bir nötron; bir proton, bir elektron ve bir antinötrinoya dönüşür. Bu olay sonucu fırlatılan elektron, bir beta parçacığıdır.
- Kendiliğinden fisyon: Çekirdek iki parçaya bölünür. Bu süreçte, nötron ışınlarına dönüşebilen nötronlar fırlatabilir. Çekirdek ayrıca gama ışını olarak bilinen bir elektromanyetik enerji patlaması yayabilir. Gama ışınları, enerjiden oluşan tek nükleer radyasyon türüdür.
Özellikle fisyon kısmını aklınızda tutun; çünkü nükleer bombaların iç işleyişini incelerken bol bol bu olaydan bahsedeceğiz.
Nükleer Fisyon Nedir?
- Nükleer fisyon ile: Atomun çekirdeğini bir nötron ile ikiye bölerek (Fisyon hakkında daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz),
- Güneşin enerji üretme süreci olan nükleer füzyon ile: 2 atomu bir araya getirip daha büyük bir atom oluşturarak (Füzyon hakkında daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz).
İki süreçte de büyük miktarda sıcak enerji ve radyasyon ortaya çıkar.
Nükleer fisyonun keşfini, İtalyan fizikçi Enrico Fermi'nin çalışmalarına kadar takip etmek mümkündür: 1930'larda Fermi, nötron bombardımanına maruz bırakılan elementlerin yeni elementlere dönüştürülebileceğini gösterdi. Bu çalışma, yavaş nötronların yanı sıra periyodik tabloda olmayan yeni elementlerin de keşfiyle sonuçlandı. Fermi'nin keşfinden kısa bir süre sonra, Alman bilim insanları Otto Hahn ve Fritz Strassman, uranyumu nötronlarla bombaladılar, bu da radyoaktif bir baryum izotopu ortaya çıkardı. Hahn ve Strassman; düşük hızlı nötronların, uranyum çekirdeğinin bölünmesine veya iki küçük parçaya ayrılmasına neden olduğu sonucuna vardı.
Çalışmaları, dünyanın her yerindeki araştırma laboratuvarlarında yoğun bir faaliyete yol açtı: Princeton Üniversitesi'nde Niels Bohr, fisyon sürecinin varsayımsal bir modelini geliştirmek için John Wheeler ile birlikte çalıştı. Bohr ve Wheeler, fisyona uğrayan uranyum-238 değil, izotopu olan uranyum-235 olduğu tahmininde bulundular.[10]
Evrende kendini yalnız hissetmek mi? Unut Bunu !
Tek yapman gereken İşte Bunlar Hep Astronomi’nin kapağını kaldırmak.
Artık bir balondan uzay roketi yapabilir, uzaydaki en tuhaf galaksileri keşfedebilir ve evrenin neden kabaran bir üzümlü keki andırdığını anlayabilirsin.
Gökyüzüne dair büyüleyici gerçekler ve yıldızlar kadar parlak çizimleriyle İşte Bunlar Hep Astronomi tüm “aklı havadalar” için geliyor!
Aynı zamanda diğer bilim insanları, fisyon sürecinin daha da fazla nötron üretilmesiyle sonuçlandığını keşfettiler. Bu, Bohr ve Wheeler'ı çok önemli bir soru sormaya yöneltti: "Fisyonda oluşan serbest nötronlar, muazzam miktarda enerji açığa çıkaracak bir zincirleme reaksiyon başlatabilir mi?" Eğer öyleyse, hayal bile edilemeyecek bir güce sahip bir silah yapmak mümkün olabilirdi.
Ve evet, böyle bir şey mümkündü...
Nükleer Yakıt Nereden Gelir?
1940'ın Mart ayında, Columbia Üniversitesi'nden bilim insanları, Bohr ve Wheeler tarafından ortaya atılan hipotezi doğruladı: İzotop uranyum-235 (veya U-235), nükleer fisyondan sorumluydu. Columbia ekibi, 1941 sonbaharında U-235 kullanarak bir zincirleme reaksiyon başlatmayı denedi; ancak başarısız oldu. Daha sonra tüm çalışma Chicago Üniversitesi'ne taşındı ve burada, üniversitedeki Stagg Field'ın altında bulunan bir squash kortunda, Enrico Fermi, sonunda dünyanın ilk kontrollü nükleer zincir reaksiyonunu gerçekleştirmeyi başardı. Yakıt olarak U-235 kullanan nükleer bombanın geliştirilmesi daha da hız kazandı.
Uranyum-235 Neden Önemlidir?
Nükleer bomba tasarımındaki öneminden dolayı, U-235'i daha yakından inceleyelim: U-235, uyarılmış fisyona maruz kalabilen az sayıdaki materyallerden biridir. Bu, uranyumun doğal olarak bozunması için 700 milyon yıldan fazla beklemek yerine, bir nötronu çekirdeğine fırlatarak elementi çok daha hızlı parçalayabileceğimiz anlamına gelir. Çekirdek, nötronu tereddüt etmeden emecek, kararsız hale gelecek ve hemen bölünecektir.
Çekirdek, nötronu yakalar yakalamaz daha hafif 2 atoma bölünür ve 2 veya 3 yeni nötron fırlatır. Çıkan nötronların sayısı, U-235 atomunun nasıl bölündüğüne bağlıdır. Daha hafif olan iki atom daha sonra yeni durumlarına yerleşirken gama radyasyonu yayar. Uyarılmış fisyon süreci hakkında ilginç birkaç noktaya değinebiliriz:
- Bir U-235 atomunun yanından geçen bir nötronu yakalama olasılığı oldukça yüksektir. Düzgün çalışan bir atom bombasında, her fisyondan atılan nötronlar, başka bir fisyonun oluşmasına neden olur: Büyük bir bilye çemberini bir atomun protonları ve nötronları olarak düşünelim. Büyük dairenin ortasına bir bilye (bir nötron) atarsanız bir diğer bilyeyi vuracak, bu da birkaç bilyeye çarpacak ve zincirleme reaksiyon oluşturacaktır.
- Nötron yakalama ve bölme işlemi, pikosaniyeler (10-12 saniye) içinde, çok hızlı bir şekilde gerçekleşir.
- U-235'in bu özelliklerinin çalışabilmesi için uranyum numunesinin zenginleştirilmesi gerekir; yani bir numunedeki U-235 miktarı, doğal olarak oluşan seviyelerin üzerine çıkarılmalıdır.[11] Atom bombalarında kullanılan uranyum en az %90 U-235'ten oluşur.
1941'de California Üniversitesi'ndeki bilim insanları, nükleer yakıt olarak potansiyel sunabilecek başka bir element olan 94. elementi keşfettiler. Elemente plütonyum adını verdiler ve sonraki yıl boyunca birçok deney yaptılar. Sonunda, plütonyumun fisyon özelliklerini belirlediler ve nükleer silahlar için alternatif bir yakıt olduğu sonucuna vardılar.
Fisyon Bombası Tasarımı: Atom Bombası Nedir?
Bir fisyon bombasında erken patlamayı önlemek için yakıt, fisyona destek olmayacak şekilde, ayrı "kritik altı kütle"de tutulmalıdır. Kritik kütle, bir nükleer fisyon reaksiyonunu sürdürmek için gereken minimum bölünebilir malzeme kütlesidir.
Misket metaforunu tekrarlayalım:
- Misket çemberi, çok uzak bir yarıçapa sahip olacak biçimde yayılırsa, "nötron bilyesi" merkeze çarptığında daha küçük bir zincirleme reaksiyon meydana gelir (bu duruma kritik-altı kütle denir).
- Misketler çemberde birbirine daha yakın yerleştirilirse, büyük bir zincirleme reaksiyonun meydana gelme olasılığı daha yüksektir (buna kritik kütle denir).
Yakıtı ayrı ayrı kritik altı kütlelerde tutmak, bir fisyon bombasının düzgün çalışmasını istiyorsak çözmemiz gereken bazı tasarım zorluklarına yol açar. Tahmin edebileceğiniz gibi ilk zorluk, kritik altı kütleleri bir süper kritik kütle oluşturacak biçimde bir araya getirmektir. Bu, patlama anında bir fisyon reaksiyonunu sürdürmek için fazlasıyla nötron sağlamak için gereklidir. Atom bombasını tasarlayanlar, bu soruna yönelik olarak, bir sonraki bölümde ele alacağımız iki farklı çözüm bulmuştur.
Daha sonra, fisyonun başlaması için süper kritik kütleye serbest nötronlar eklenmelidir. Nötronlar, bir nötron üreteci ile sisteme sokulur. Bu nötron jeneratörü, bölünebilir yakıt çekirdeği içinde folyo ile ayrılmış küçük bir polonyum ve berilyum peletidir. Bu jeneratörde:
- Kritik altı kütleler bir araya geldiğinde folyo parçalanır ve polonyum kendiliğinden alfa parçacıkları yayar.
- Bu alfa parçacıkları daha sonra berilyum-9 ile çarpışır ve buna bağlı olarak berilyum-8 ile serbest nötronlar oluşur.
- Bu nötronlar fisyon başlatır.
Son olarak tasarım, bomba patlamadan önce mümkün olduğu kadar çok materyalin tepkimeye girmesine, parçalanmasına ve dolayısıyla etrafa enerji saçmasına izin vermelidir. Bunu yapmak için araştırmacılar, genellikle uranyum-238'den yapılan ve "sıkıştırıcı" (İng: "tamper") adı verilen yoğun bir malzeme içinde fisyon reaksiyonunu sınırlandırırlar. Böylece tepkime daha uzun süre devam edebilir: Tamper, fisyon çekirdeği tarafından ısıtılır ve genişler. Tamperin bu genişlemesi, fisyon çekirdeğine baskı uygular ve çekirdeğin genişlemesini yavaşlatır. Tamper, ayrıca nötronları fisyon çekirdeğine geri yansıtarak fisyon reaksiyonunun verimliliğini arttırır.
Fisyon Bombası Tetikleyicileri
Kritik altı kütleleri bir araya getirmenin en basit yolu, bir kütleyi diğerine ateşleyen bir silah yapmaktır (bu, sıradan bir tabancayla veya tüfekle benzer bir mantığa sahiptir). Nötron üretecinin etrafına bir U-235 küresi yapılır ve küçük bir U-235 mermisi çıkarılır. Mermi, arkasında patlayıcı bulunan uzun bir tüpün bir ucuna, küre ise diğer ucuna yerleştirilir. Bir barometrik basınç sensörü, patlama için uygun irtifayı belirler ve uçaktan bırakılan bomba o mesafeye kadar düştüğünde, bu barometre aşağıdaki olaylar dizisini tetikler:
- Patlayıcılar ateşlenir ve mermi namlu boyunca itilir.
- Mermi küreye ve jeneratöre çarparak fisyon reaksiyonunu başlatır.
- Fisyon reaksiyonu başlar.
- Bomba patlar.
Hiroşima'ya atılan bomba olan Little Boy, bu tür bir bombaydı ve sadece %1.5 verimlilikle patlamasına rağmen 20 kiloton enerji (20.000 ton TNT'ye eşit) saçtı.[12] Yani patlama materyali alıp götürmeden önce, malzemenin sadece %1.5'i parçalandı.
Süper kritik bir kütle yaratmanın ikinci yolu, kritik altı kütleleri içe akıllıca tasarlanmış bir patlama yoluyla, bir küre halinde sıkıştırmaktır. Nagazaki'ye atılan bomba olan Fat Man, bu tür iç patlamayla tetiklenen bombalardan biriydi; ancak bu sistemi üretmesi kolay değildi.
İlk bomba tasarımcıları, özellikle şok dalgasını küre boyunca eşit bir şekilde nasıl kontrol edip yönlendirecekleri gibi çeşitli sorunlarla karşılaştı. Çözümleri, tamper görevi görecek bir U-235 küresinden ve yüksek patlayıcılarla çevrili bir plütonyum-239 çekirdeğinden oluşan bir patlama cihazı yaratmaktı. Bomba patlatıldığında, %17 verimliliğe sahipti ve bu sayede 23 kiloton enerji saçtı. Bu bomba, şöyle çalışıyordu:
- Patlayıcılar patladığında bir şok dalgası oluşur.
- Şok dalgası, küresel çekirdeği kendi üzerine çökerterek sıkıştırır.
- Fisyon reaksiyonu başlar.
- Bomba patlar.
Bomba tasarımcıları, zaman içinde bu ilk patlamayla tetiklenen tasarımı giderek iyileştirdiler. Örneğin 1943'te Amerikalı fizikçi Edward Teller, "güçlendirme" adı verilen bir kavramı icat etti. Güçlendirme, füzyon reaksiyonlarını kullanarak nötronlar oluşturulup, bu nötronların daha sonra fisyon reaksiyonlarını daha yüksek bir oranda uyarmak için kullanılması sürecidir. Güçlendirmenin gerçekten de işe yarar olduğunun doğrulanması için sekiz yıl boyunca testler yapılması gerekmiştir; ancak gerçekten de başarılı bir yöntem olduğu tespit edildiğinde, tasarım da giderek popüler hale gelmiştir. Takip eden yıllarda, Amerika'da inşa edilen nükleer bombaların neredeyse %90'ı güçlendirme tasarımıyla üretilmiştir.
Buraya kadar fisyon reaksiyonunu gördük; ancak elbette, füzyon reaksiyonları da bir nükleer silahta ana enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Bir sonraki bölümde, füzyon bombalarının iç işleyişine göz atacağız.
Füzyon Bombası Nedir?
Fisyon bombaları iş görüyordu; ama pek verimli bombalar değillerdi. Bilim insanları, kısa bir süre içinde, fisyonun zıttı olan nükleer sürecin, yani füzyonun bir bomba olarak daha iyi çalışıp çalışmayacağını merak etmeye başladılar.
Füzyon, iki atomun çekirdeklerinin birleşerek tek bir ağır atom oluşturmasıdır. Hidrojen izotopları olan döteryum ve trityum çekirdekleri, aşırı yüksek sıcaklıklarda, çok büyük miktarda enerji açığa çıkararak birleşirler. Bu süreci kullanan bombalara füzyon bombası, termonükleer bomba veya hidrojen bombası denir.
Füzyon bombaları, fisyon bombalarından daha yüksek enerjiye ve daha yüksek verimliliğe sahiptir; ancak üretilebilmeleri için çözülmesi gereken bazı problemleri de vardır:
- Füzyon yakıtları olan döteryum ve trityum, hem gazdır hem de depolanması zordur.
- Trityum yetersizdir ve kısa bir yarı ömre sahiptir.
- Bombadaki yakıt, sürekli olarak yeniden doldurulmalıdır.
- Füzyon reaksiyonunu başlatmak için döteryum veya trityum yüksek sıcaklıkta yüksek oranda sıkıştırılmalıdır.
Bilim insanları, ana termonükleer malzeme olarak normal sıcaklıkta radyoaktif bozunmaya uğramayan katı bir bileşik olan lityum döteriti kullanarak, ilk sorunun üstesinden geldiler. Bomba tasarımcıları, trityum sorununun üstesinden gelmek için lityumdan trityum üreten bir fisyon reaksiyonu düşündüler - ki bu fisyon reaksiyonu, aynı zamanda son sorunu da çözer.
Bir fisyon reaksiyonunda yayılan radyasyonun çoğu X-ışınları formundadır ve bu X-ışınları füzyonu başlatmak için gerekli olan yüksek sıcaklık ve basıncı sağlar. Yani, bir füzyon bombasının iki aşamalı bir tasarımı vardır:
- Fisyon veya güçlendirilmiş fisyon bileşeni,
- Füzyon bileşeni.
Bu bomba tasarımını anlamak için, bomba kovanının içinde patlamalı bir fisyon bombası ve bir uranyum-238 (tamper) silindir kovanı olduğunu hayal edin. Tamper içinde lityum döterit (yakıt) ve silindirin merkezinde içi boş bir plütonyum-239 çubuğu bulunur.
Silindiri patlama bombasından ayıran, bomba kasasında kalan boşlukları dolduran uranyum-238 ve plastik köpükten bir kalkandır. Bombanın patlaması aşağıdaki olaylar dizisine neden olur:
- Fisyon bombası patlayarak X-ışınları yayar.
- Bu X-ışınları bombanın içini ve tamperi ısıtır; kalkan, yakıtın erken patlamasını önler.
- Isı, tamperin genişlemesine ve yanmasına neden olarak, lityum döterite karşı içeriye doğru basınç uygular.
- Lityum döterit yaklaşık otuz kat sıkışır.
- Sıkıştırma şok dalgaları, plütonyum çubuğunda fisyon başlatır.
- Fisyon çubuğu radyasyon, ısı ve nötron yayar.
- Nötronlar lityum döteritin içine girer ve lityumla birleşerek trityumu oluşturur.
- Yüksek sıcaklık ve basıncın kombinasyonu; daha fazla ısı, radyasyon ve nötron üreterek trityum-döteryum ve döteryum-döteryum füzyon reaksiyonlarının meydana gelmesi için yeterlidir.
- Füzyon reaksiyonlarındaki nötronlar, tamper ve kalkandan gelen uranyum-238 parçalarında fisyona neden olur.
- Tamper ve kalkan parçalarının fisyonu daha da fazla radyasyon ve ısı üretir.
- Bomba patlar.
Tüm bu olaylar 600 saniyenin milyarda biri kadar bir sürede gerçekleşir (fisyon bombası patlaması için 550 saniyenin milyarda biri, füzyon olayları için 50 saniyenin milyarda biri). Sonuç, 10.000 kiloton ürünle (Little Boy patlamasından 700 kat daha güçlü) muazzam bir patlamadır.
Nükleer Bombanın Atılması
Nükleer bomba yapmak başka bir şeydir, bombayı hedefe ulaştırmak ve başarıyla patlatmak tamamen başka bir şey... Bu, özellikle de II. Dünya Savaşı'nın sonunda bilim insanları tarafından inşa edilen ilk bombalar için geçerliydi. Manhattan Projesi'nin bir üyesi olan Philip Morrison, Scientific American'da 1995 tarihli yazısında, ilk atom bombaları hakkında şunları söylüyor:[13], [14]
1945'te atılan üç bomba da (test bombası ve Japonya'ya atılan iki bomba), güvenilir silahlardan ziyade, karmaşık laboratuvar ekipmanlarının doğaçlama parçalarından ibaretti.
Bu bombaların varış noktalarına ulaştırılması, neredeyse tasarımı ve yapımı kadar doğaçlamaydı. USS Indianapolis, Little Boy bombasının parçalarını ve zenginleştirilmiş uranyum yakıtını 28 Temmuz 1945'te Pasifik Adası Tinian'a taşıdı. Modifiye edilmiş üç B-29 tarafından taşınan Fat Man bombasının bileşenleri, 2 Ağustos 1945'te hedefine ulaştı.
60 bilim insanından oluşan bir ekip, montaja yardımcı olmak için New Mexico'dan Tinian'a uçtu. Little Boy bombası, 4.400 kilogram ağırlığında ve 3 metre olacak biçimde hazırlandı. 6 Ağustos'ta bir ekip, Little Boy'u Albay Paul Tibbets tarafından yönetilen bir B-29 olan Enola Gay'e yükledi. Uçak, Japonya'ya 1.200 kilometrelik bir uçuş yaptı ve bombayı Hiroşima'nın yukarısında bıraktı ve burada tam olarak sabah 8:12'de bomba patladı.
9 Ağustos'ta, yaklaşık 5.000 kilogram Fat Man bombası, Binbaşı Charles Sweeney tarafından yönetilen bir B-29 olan Bockscar'da aynı yolculuğu yaptı. Ölümcül yükü, öğleden hemen önce Nagazaki üzerinde patladı.
Bugün, İkinci Dünya Savaşı'nda Japonya'ya karşı kullanılan yöntem (uçaklarla taşınan güdümsüz bombalar), nükleer silah atmanın hala geçerli bir yoludur. Ancak yıllar içinde savaş başlıklarının boyutları küçüldükçe, başka seçenekler de ortaya çıktı. Birçok ülke, nükleer cihazlarla donatılmış balistik füzler ve seyir füzeleri stoklamaktadır.
Çoğu balistik füze, karadaki silolardan veya denizaltılardan fırlatılabilir. Dünya atmosferinden çıkarlar, hedeflerine binlerce kilometre yol alırlar ve patlamak için atmosfere yeniden girerler. Seyir füzeleri, balistik füzelerden daha kısa menzile ve daha küçük savaş başlıklarına sahiptir; ancak tespit edilmesi ve engellenmesi daha zordur. Seyir füzeleri havadan, karadaki mobil fırlatıcılardan ve askeri gemilerden fırlatılabilirler.
Taktiksel nükleer silahlar (İng: "tactical nuclear warheads" veya kısaca "TNW") da Soğuk Savaş sırasında popüler hale gelmiştir. Daha küçük alanları hedeflemek için tasarlanan TNW'ler, kısa menzilli füzeleri, topçu mermilerini, kara mayınlarını ve sualtı bombalarını içermektedir.
Nükleer Bombaların Sonuçları ve Sağlık Riskleri
Bir nükleer silahın patlaması, muazzam bir yıkıma yol açar ve enkaz, bombaların malzemelerinin nereden geldiğine dair mikroskobik kanıtlar içerir. Bir nükleer bombanın kalabalık bir şehir gibi bir hedef üzerinde patlaması, çok büyük hasara neden olur. Hasarın derecesi, hiposantr veya sıfır noktası olarak adlandırılan bomba patlamasının merkezinden olan mesafeye bağlıdır. Sıfır noktasına ne kadar yakın olursanız, hasar o kadar artar. Hasar, temel olarak birkaç şeyden kaynaklanır:
- Patlamadan kaynaklanan yoğun bir ısı dalgası,
- Patlamanın yarattığı şok dalgasının yarattığı basınç,
- Radyasyon,
- Yere geri düşen ince radyoaktif toz parçacıkları ve bomba enkazı bulutlarını içeren radyoaktif serpinti.
Sıfır noktasında, her şey, yüksek sıcaklıkla (300 milyon santigrat kadar) anında buharlaşır. Sıfır noktasından uzaklaştıkça, çoğu zayiat, ısıdan kaynaklanan yanıklardan, şok dalgasının neden olduğu uçan enkazdan kaynaklanan yaralanmalardan ve yüksek radyasyona akut maruziyetten kaynaklanır.
Patlama alanının ötesinde; ısı, radyasyon ve ısı dalgasından kaynaklanan yangınlardan dolayı kayıplar meydana gelir. Uzun vadede, hakim rüzgarlar nedeniyle daha geniş bir alanda radyoaktif serpinti meydana gelir. Radyoaktif serpinti parçacıkları, su kaynağına girer ve patlamadan uzaktaki insanlar tarafından solunur veya yutulur.
Radyasyon Zehirlenmesi
Bilim insanları, nükleer patlamaların insan sağlığı üzerindeki kısa vadeli ve uzun vadeli etkilerini anlamak için Hiroşima ve Nagazaki bombalamalarından kurtulanları incelediler.[15] Radyasyon ve radyoaktif serpinti vücutta bölünebilen hücreleri (saç, bağırsak, kemik iliği, üreme organları) etkiler. Ortaya çıkan sağlık koşullarından bazıları şunlardır:
- mide bulantısı, kusma ve ishal,
- katarakt,
- saç dökülmesi,
- kan hücresi kaybı.
Bu koşullar, genellikle lösemi, kanser, kısırlık ve doğum kusurları riskini artırır. Bilim insanları ve doktorlar, hala Japonya'ya atılan bombalardan kurtulanları inceliyorlar ve zamanla daha fazla sonucun ortaya çıkmasını bekliyorlar.
Nükleer Kış
1980'lerde, bilim insanları nükleer savaşın olası etkilerini değerlendirdiler ve bir nükleer kışın meydana gelebileceği teorisini önerdiler. Nükleer kış senaryosunda, birçok bombanın patlaması, Dünya atmosferine yüksek yerlere seyahat edecek büyük toz bulutları ve radyoaktif madde saçacaktır. Bu bulutlar güneş ışığının Dünya yüzeyine ulaşmasını engellerdi.
Azalan güneş ışığı seviyesi, gezegenin yüzey sıcaklığını düşürecek ve bitkiler ve bakteriler tarafından gerçekleştirilen fotosentezi azaltacaktır.[16] Fotosentezdeki azalma, besin zincirini bozarak, (insanlar dahil) yaşamın toplu olarak yok olmasına neden olur. Bu senaryo, dinozorların yok oluşunu açıklamak için öne sürülen asteroit hipotezine benzer. Nükleer kış senaryosunun savunucuları, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki St. Helens Dağı ve Filipinler'deki Pinatubo Dağı'nın volkanik patlamalarından sonra gezegenin dört bir yanına yayılan toz ve enkaz bulutlarına dikkat çekiyorlar.
Nükleer silahlar, hedeflenenin çok ötesine geçen, inanılmaz, uzun vadeli yıkıcı güce sahiptir. Bu nedenle dünya hükümetleri nükleer bomba yapım teknolojisi ve malzemelerinin yayılmasını kontrol etmeye ve Soğuk Savaş sırasında depolanan nükleer silah cephaneliğini azaltmaya çalışıyor. Kuzey Kore ve diğer ülkeler tarafından yürütülen nükleer testlerin uluslararası toplumdan bu kadar güçlü bir tepki çekmesinin nedeni de bu. Hiroşima ve Nagazaki bombalamalarının üzerinden onlarca yıl geçmiş olabilir, ancak o ağustos sabahının korkunç görüntüleri her zamanki kadar taze.
Tehlikeli Bir Gelecek...
Hiroşima ve Nagazaki'ye yapılan nükleer saldırılardan bu yana geçen üç çeyrek yüzyılda, nükleer silahlar başka bir yerde kullanılmadı ve ülkelerin nükleer cephaneliklerindeki silah sayısı, 1986'da 70.300'lük bir zirveden 2022'nin başlarında tahmini 12.700'e kadar dramatik bir şekilde azaldı. Dünyanın en büyük iki nükleer süper gücü, 5.400'den biraz fazla silaha sahip ABD ve yaklaşık 6.000 silaha sahip Rusya. Ancak ABD'nin konuşlandırılmış stratejik silah sayısı 1644 iken, Rusya'nın 1588.[17]
Kötü haber: Bu düşüş, esas olarak 1990'lardaki silahsızlanma çabalarının sonucudur. ABD nükleer stokunu yavaş yavaş azaltmaya devam ederken, diğer ulusların (Çin, Hindistan, Kuzey Kore, Pakistan, Birleşik Krallık ve muhtemelen Rusya'nın) nükleer stoklarını artırdığı düşünülüyor.
Ek olarak, teknolojik gelişmeler, nükleer silahları daha fazla yıkıcı hale getiriyor. Örneğin ABD balistik füzeleri, metal kabuklarının uçlarında giderek daha fazla karmaşık elektronik sensörler içeriyor ve bu da onlara optimum miktarda yıkıma neden olmak için tam olarak doğru zamanda hedef üzerinde patlatma yeteneği veriyor. Bu tür cihazlar, bir yeraltı füze silosu gibi derine gömülü bir tesisin bile yok edilebilmesini sağlayabilir.
Bu tür silahlar, ülkeleri nükleer tepki çekecek saldırgan eylemlerden caydırabiliyor. Fakat ilk saldıran tarafın, karşı ülkenin tüm cephaneliklerini etkisiz hale getirerek üstünlük kazanması da mümkün olabilir. Bu da ilk saldıran taraf olmak için iyi bir sebep.
Diğer potansiyel olarak istikrarsızlaştırıcı gelişme ise hipersonik füzeler. Bu füzeler; geleneksel füzelerden daha hızlı ve daha iyi manevra yapabilen, saldırılan tarafın saldırıya yanıt vermesini zorlaştırabilen ve ilk saldırıya geçen taraf olmayı avantajlı kılabilen silahlar.
Bir başka gelecek kaygısı da, normların tükettiği bir çağda dünya liderlerinin saldırgan dürtüleridir. Örneğin; Rusya lideri Vladimir Putin, diğer ulusları 2022'de Ukrayna işgaline müdahale etmekten caydırmaya çalışırken "Tarihinizde hiç karşılaşmadığınız sonuçlarla karşılaşırsınız." dedi ve bu çoğu insan tarafından nükleer bir tehdit olarak yorumlandı. Buna karşılık, Fransa Dışişleri Bakanı Jean-Yves Le Drian, "Vladimir Putin, NATO'nun aynı zamanda nükleer bir ittifak da olduğunu anlaması gerektiğini düşünüyorum." dedi.
Bunların, insanlığı (ve hatta canlılığı) yüzlerce kez Dünya üzerinden silebilecek sayıda atom bombasının bulunduğu bir dönemde son derece tehlikeli olduğu aşikardır.
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
İlginizi Çekebilecek Sorular
- Neandertallerin yok olma sebebi cinsel yolla bulaşan bir salgın hastalık olabilir mi?
- Maxwell Denklemlerinde elektrik ve manyetik alanlar neden birbirini dengelemek zorunda? Neden biri diğerine baskın olamıyor?
- Bu Yazıyı Sonsuz Kez Yazmış Olmak Mümkün mü?
- 4
- 3
- 2
- 1
- 1
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- ICAN. The Road To A World Free Of Nuclear Weapons. Alındığı Yer: ICAN | Arşiv Bağlantısı
- M. S. Holmes. Spies Who Spilled Atomic Bomb Secrets. (19 Nisan 2009). Alındığı Yer: Smithsonian Magazine | Arşiv Bağlantısı
- R. Locker. What's The Arms Race? A Short History. Alındığı Yer: USA TODAY | Arşiv Bağlantısı
- J. Dillin. Roots Of Arms Race: How Nuclear Policy Evolved In The '50S. (13 Nisan 1983). Alındığı Yer: The Christian Science Monitor | Arşiv Bağlantısı
- US Department of State. Strategic Arms Reduction Treaties, 1991 And 1993. Alındığı Yer: US Department of State | Arşiv Bağlantısı
- G. Zoroya. Whatever Happened To Iraq's Weapons Of Mass Destruction? Ask Usa Today. Alındığı Yer: USA TODAY | Arşiv Bağlantısı
- Center for Arms Control and Non-Proliferation. Fact Sheet: Pakistan's Nuclear Inventory - Center For Arms Control And Non-Proliferation. (29 Ağustos 2019). Alındığı Yer: Center for Arms Control and Non-Proliferation | Arşiv Bağlantısı
- The Guardian. North Korea Tests Nuclear Weapon 'As Powerful As Hiroshima Bomb'. (25 Mayıs 2009). Alındığı Tarih: 4 Mart 2022. Alındığı Yer: The Guardian | Arşiv Bağlantısı
- www.chem.ucla.edu. Illustrated Glossary Of Organic Chemistry - Carbon-12. Alındığı Yer: www.chem.ucla.edu | Arşiv Bağlantısı
- Atomic Heritage Foundation. 1938 To 1939: Discovering Fission. Alındığı Yer: Atomic Heritage Foundation | Arşiv Bağlantısı
- NRC Web. Uranium Enrichment. Alındığı Yer: NRC Web | Arşiv Bağlantısı
- Bradbury Science Museum. Little Boy, Fat Man And Trinity Test. Alındığı Yer: www.census.gov | Arşiv Bağlantısı
- Ö. F. Dağılgan. Manhattan Projesi: İnsanlık Tarihinin İlk Atom Bombası Nasıl Ve Neden Üretildi?. (5 Ocak 2021). Alındığı Yer: Evrim Ağacı | Arşiv Bağlantısı
- P. Morrison. Recollections Of A Nuclear War. Alındığı Tarih: 6 Mart 2022. Alındığı Yer: JSTOR | Arşiv Bağlantısı
- www.rerf.or.jp. Radiation Effects Research Foundation (Rerf). (25 Şubat 2022). Alındığı Yer: www.rerf.or.jp | Arşiv Bağlantısı
- B. Dursunkaya. Fotosentez. (17 Kasım 2017). Alındığı Yer: Evrim Ağacı | Arşiv Bağlantısı
- Ç. M. Bakırcı. Hangi Ülkede Kaç Tane Atom Bombası Var? Nükleer Silah Sayısı Yıldan Yıla Nasıl Değişti Ve Neden?. (3 Mart 2022). Alındığı Yer: Evrim Ağacı | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 24/05/2022 09:28:26 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/11542
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
- Bilim Ağacı> Doğa Bilimleri> Fizik> Nükleer Fizik
- Bilim Ağacı> Uygulamalı Bilimler> Askeri Bilimler> Askeri Mühendislik> Savaş Mühendisliği
- Abd Bilim İnsanları Atom Nötron Füzyon Atom Bombası Nükleer Fisyon
This work is an exact translation of the article originally published in How Stuff Works. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.