Jaderná zbraň

Jaderný test „Romeo“ (o síle 11 megatun ekvivalentu TNT) 27. března 1954 na atolu Bikini

Jaderná zbraň nebo též atomová zbraň je zbraň hromadného ničení, založená na principu neřízené řetězové reakce jader těžkých prvků. Mezi jaderné zbraně se někdy řadí i zbraně založené na slučování jader lehkých prvků (termonukleární zbraň), zatímco zbraně, kde radioaktivní materiál slouží jen jako zdroj radioaktivního zamoření cílové oblasti, se označují jako radiologické (tzv. špinavá bomba).

Historie

Hřibovitý mrak po výbuchu atomové bomby svržené 9. srpna 1945 na Nagasaki

Počty jaderných zbraní USA a SSSR.

Jaderná bomba byla poprvé vyvinuta ve Spojených státech v rámci vojenského projektu Manhattan,. Základní výzkum probíhal v laboratořích v Los Alamos za vedení Roberta Jacoba Oppenheimera. Výsledkem projektu byl první pokusný jaderný výbuch, který proběhl 16. července 1945 v poušti White Sands poblíž města Alamogordo.

Další vyrobené bomby Little Boy a Fat Man byly o několik týdnů později svrženy z bombardérů B-29 na japonská města Hirošimu a Nagasaki. Letoun B-29 Enola Gay svrhl 6. srpna 1945 v 8:16 na Hirošimu uranovou jadernou pumu s ekvivalentem mezi 13 a 18 kilotunami TNT. Letoun B-29 Bock's Car svrhl 9. srpna 1945 v 11:02 plutoniovou bombu na Nagasaki. Obě pumy zabily okamžitě zhruba 130 000 lidí^[zdroj?]. Dalších 100 000 umíralo na následky výbuchu v dalších měsících a letech, postiženy byly i další generace. Tyto dva výbuchy dosud představují jediné použití jaderných zbraní proti civilistům či v ozbrojeném konfliktu obecně.

Druhou atomovou mocností se v roce 1949 stal Sovětský svaz výbuchem zařízení RDS-1 označováno na západě jako Joe-1. V té době Američané sovětský jaderný vývoj tajně zkoumali projektem Mogul. Sovětská první atomová bomba byla de-facto začně okopírovaná americká implozivní plutoniová bomba, jejíž plány SSSR získal díky špionážní práci jaderného fyzika Klause Fuchse podílejícího se na projektu Manhattan. Jím předané materiály podstatně urychlily práce na jejím sestrojení. Další vývoj jaderných zbraní vedl akademik Igor Kurčatov a Andrej Dmitrijevič Sacharov.

První vodíkovou pumu otestovaly USA 1. prosince 1952. Sovětská následovala 12. srpna 1953. Byl tu však roky utajovaný rozdíl: Zatímco ta americká používala tekutý vodík a celé zařízení pak mělo velikost menšího domu, na sovětské byl použit lithiumdeuterid, což je pevná látka. Ta sovětská tedy byla, na rozdíl od té americké, připravena k vojenskému nasazení.

Zejména pozdní 50. a raná 60. léta byla obdobím horečného testování jaderných zbraní obou supervelmocí, v rámci jejich závodů ve zbrojení. Sovětský svaz v roce 1961 otestoval největší jadernou bombu v historii (car-bomba, rusky: Царь-бомба). Podle původních plánů měla být třífázová (z toho dvě fáze byly vodíkové), s celkovou silou přes 100 Mt. Od původních plánů se však ustoupilo a třetí fáze (kde měl být U²³⁸) byla při experimentálním výbuchu nahrazena olovem. Výbuch car-bomby zjitřil na mezinárodní scéně napětí. Nikita Sergejevič Chruščov byl obviněn z ohrožování životního prostředí a lidstva jako takového. Monstrózně velké jaderné bomby a pumy postupně nahradily mezikontinentální balistické střely s jadernými hlavicemi. V 70. letech došlo k řadě diplomatických dohod o omezení atomových zbraní (SALT), následující desetiletí se nese ve znamení jaderného odzbrojování, zejména v éře Michaila Gorbačova a Ronalda Reagana. Obratem byla jejich schůzka v roce 1986 v Reykjavíku. 24. října 1990 Sovětský svaz provedl poslední jaderný pokus, po kterém upustil od testování jaderných zbraní. Spojené státy (24. září 1996) a další země se přidaly později. V 90. letech byly podepsány smlouvy START I a II, v roce 2010 pak v Praze START III.

V průběhu 20. století se jadernou zbraň podařilo získat Velké Británii, Francii, Číně, Indii a Pákistánu. Severní Korea se k vlastnictví jaderných zbraní přiznala 10. února 2005. Izrael pravděpodobně jaderné zbraně vlastní, avšak oficiálně to nepřiznal. O výrobu jaderné zbraně se v minulosti pokoušely i další státy. Na počátku 21. století je z výroby jaderných zbraní obviňován Írán. Některé země svůj jaderný program zastavily či zrušily na základě smluv o nešíření jaderných zbraní, JAR se rozhodla své jaderné zbraně zničit. Některé státy východní Evropy získaly po rozpadu Sovětského svazu jeho jaderné zbraně, následně je však předaly zpět Rusku. Jaderné zbraně představovaly hlavní odstrašující prostředek studené války, stejně jako dualistického pojetí světa dvou soupeřících supervelmocí a jejich „vzájemně zaručeného zničení“.

Princip

Princip činnosti

Princip činnosti implozní pumy

Základním principem je vytvoření kritického stavu ve štěpném materiálu. To znamená, že je v daném objemu přítomné takové množství neutronů, že dále štěpí štěpný materiál za současného uvolnění dalších neutronů. Tedy, neutronový mrak v materiálu je tak hustý, že je dostatečně vysoká pravděpodobnost zásahu atomárních jader štěpného materiálu neutrony v reakci v potřebném času.

Nejjednodušší jaderná bomba, tzv. dělového typu se skládá ze dvou oddělených podkritických množství štěpného materiálu (jednotlivé části neuvolňují při rozpadu dostatečný počet neutronů nutných ke štěpné reakci), která se při spojení dostanou do nadkritického stavu - uvolněná množství neutronů se v menším objemu sečtou (materiálu jsou typicky jednotky kilogramů). Materiál je proti sobě vystřelen a stlačen explozí klasické výbušniny. Síla výbuchu zajistí, že obě části od sebe nebudou během prvních několika milisekund odhozeny teplem počínající řetězové reakce a tlakem vylétajících neutronů. V nadkritickém stavu štěpného materiálu je pak nastartována řetězová reakce, která uvolní velké množství různých druhů energie.

Nejpoužívanějším typem dnes je implozní puma (první tohoto typu byl Fat Man, shozený na Nagasaki, se silou výbuchu 21 Kt). Liší se jednak tím, že zde bývá obvykle použito plutonium namísto uranu 235 a hlavně principem, jakým je dosaženo nadkritického stavu.. Po výbuchu konvenční trhaviny (sestava pomalé a rychlé trhaviny) je podkritická konfigurace plutonia stlačena do malého objemu a dosáhne se tak nadkritického stavu. Výbuch konvenční trhaviny zároveň udrží masu plutonia u sebe po potřebnou dobu, řetězová reakce může do doby rozmetání materiálu probíhat déle, čímž se uvolní podstatně větší množství energie (rychlý průběh jaderného výbuchu by jinak příliš rychle rozmetal masu plutonia a rozptýlil by ji z kritického stavu). Uvnitř jaderné zbraně je zdroj neutronů, tzv. jaderná roznětka - viz dále, které ve vhodném okamžiku přispěje k zahájení řetězové reakce. Dále bývá puma vylepšena vnějším pláštěm z odražeče neutronů, tzv. neutronového zrcadla (z Fe, nebo lépe Be). Neutrony jsou takto vraceny zpět do štěpné reakce a zahušťují neutronový mrak v materiálu. Konfigurace je výhodná tím, že postačuje daleko menší množství štěpného materiálu, což jednak snižuje zčásti nároky na výrobu, jednak umožňuje dosažení menších rozměrů zařízení (např. dělové jaderné granáty, nebo přenosné miny). K dosažení správné konfigurace takovéhoto typu jsou však nutné špičkové znalosti z oblasti trhavin - jinak nedojde ke stlačení ve vhodném tvaru, ale k rozmetání a to včetně zrcadla.

Výbuch jaderné zbraně odpovídá od několika stovek (nejmenší nálože) až miliónům tun klasické výbušniny TNT (největší známá bomba byla ekvivalentní 57 Mt TNT (Car-bomba). Součástí jsou obvykle i inicializační neutronové zářiče, které jsou sami poměrně těžko štěpitelné v řetězové reakci, avšak uvolňují značné množství neutronů pro další štěpení (tzv, jaderná roznětka).

Pro účely postupu útočících vojsk byl rovněž vyvinut a otestován typ zbraně označovaný jako neutronová bomba. Ta má konstrukci upravenou tak, aby bylo dosaženo co největší emise neutronového záření a tím likvidace živé síly nepřítele bez rozsáhlých materiálních škod. Výbušná síla takové bomby je nižší a má zpravidla i nižší spad (jednak je tak konstruovaná a je také určená ke vzdušnému výbuchu), ale neutronové záření má větší intenzitu a tím větší zasaženou oblast a vážnější dopad na živé organismy v zasažené oblasti.

Energie uvolněná atomovým výbuchem

Energie uvolněná atomovým výbuchem se vytváří podle známého vzorce E=m*c² a přemění se tak řádově procenta hmoty štěpného materiálu. Z místa výbuchu je přenášena zhruba následovně:

• tlaková vlna — 40–60 % celkové uvolněné energie
• tepelné záření — 30–50 % celkové uvolněné energie
• ionizující záření — 5 % celkové uvolněné energie
• radioaktivní látky — 5–10 % celkové uvolněné energie
• elektromagnetický impuls

Zatímco první tři typy energie jsou vyzářeny okamžitě, část radioaktivního záření je uvolněna postupně, ve formě radioaktivního spadu. Ten je tvořen jednak zbytky samotné pumy, jednak následně ozářeným materiálem okolí výbuchu, rozprášeným výbuchem po okolí. Mrak radioaktivního spadu je v nebezpečné koncentraci nesen a ukládán zpět na zem až stovky kilometrů. U největších výbuchů byl tento mrak v podobě zvýšené radiace pozadí zaznamenán po celé zeměkouli. Tvoří tak, mimo jiné, indikátor jaderných testů.

Dalšími indikátory jaderných testů jsou částicové záblesky. elektromagnetický puls a také seismická aktivita.

Roku 1962 vznikl při testu 104 kt bomby sto metrů hluboký kráter

Celkové množství energie uvolněné jaderným výbuchem je závislé na typu bomby. Většina energie je uvolněna ve formě tlakové vlny a tepelného záření. Ionizující záření je silně absorbováno vzduchem a tedy je nebezpečné pouze v kratší vzdálenosti od výbuchu. Tepelné záření je tlumeno se vzdáleností od epicentra pomaleji a tedy způsobuje největší škody u větších bomb. U jaderné bomby shozené na Hirošimu (explodovala ve výšce 550 m) byla teplota v epicentru přibližně 4 000 °C (povrch slunce má teplotu 5 000 °C), na několik sekund byla dosažena teplota asi půl milionu °C, na velmi malou dobu (v řádu několika milisekund) i několik (desítek) milionů °C.

Co odlišuje jadernou zbraň od klasických (chemických) výbušnin, je přítomnost elektromagnetického impulsu, ionizujícího záření, hlavně uvolnění množství radioaktivních látek a radioaktivní spad. Ačkoliv procentuální zastoupení radioaktivity na celkově uvolněné energii není velké, dávka záření, které jsou oběti atomového útoku vystaveny, má devastující účinky na jejich zdraví (včetně zdraví jejich případných potomků).

Související články

• Jaderná velmoc
• Jaderný test
• Jaderný výbuch
• Jaderná válka
• Nukleární zima
• Termonukleární zbraň
• Špinavá bomba

Literatura

• HOLLOWAY, DAVID: Stalin a bomba. Sovětský svaz a jaderná energie 1939-1956. Praha: Academia 2008
• PITSCHMANN, Vladimír. Jaderné zbraně: nejvyšší forma zabíjení. Praha: Naše vojsko, 2005. ISBN 80-206-0784-6. 
• ULVR, MICHAL: Nukleární společnost ve Spojených státech amerických (1945-1964). Univerzita Karlova v Praze, Filozofická fakulta, 2014. ISBN 978-80-7308-496-7

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu jaderná zbraň na Wikimedia Commons
• (česky) Mezníky jaderného věku
• (anglicky) Archív o jaderných zbraních
• V roce 2012 půjde ve Spojených státech více peněz na jaderný arzenál
• Neznámá historie jaderného zbrojení v Jihoafrické republice