Hidrogénbomba | Bomba | Atombomba | Neutronbomba | Neutron bomba
Bobmákról általában

A bomba egy robbanószerkezet, mely valamilyen robbanóanyagból, annak beindítására (inícializálására) szolgáló részből, valamint a rombolás hatásának növelését szolgáló hordozó köpenyből áll. A bomba szó a görög „bombosz” szóból ered; ez egy hangutánzó szó, jelentése nagyjából a magyar „bumm” szóval megegyező.

Elnevezések

Bombának elsősorban a katonai repülőkről ledobott robbanóeszközöket nevezzük. A köznyelvben tévesen ezt a szót használják az ipari felhasználású robbanóeszközökre is, amelyeket például építkezéseknél vagy a bányászatban használnak. Ha a bomba célja megfélemlítés vagy merénylet elkövetése, akkor hagyományosan pokolgépnek nevezzük.

Célok

A bombákat az alábbi katonai célok elérésére használják:

  • ellenséges objektumok, egységek megsemmisítésére, károkozásra,
  • akadály megszüntetésére, leküzdésére,
  • területvédelemre,
  • félelem- illetve zavarkeltésre.

Működése



"Little boy" atombomba sematikus ábra

A bomba működéséhez olyan anyagra vagy anyagokra van szükség amelyek valamilyen fizikai, illetve kémiai behatásra robbanásszerű reakciót váltanak ki (hő, nyomás, térfogatváltozás, stb.).


Az eszköz felrobbantható időzítéssel, távirányítással, vagy valamilyen érzékelő segítségével (pl: légnyomásérzékelő, radar).

Története

A bombákat évszázadok óta használják a harcászatban, és a terroristák arzenáljának is központi eleme.

Típusai, csoportosítása



MOAB (Massive Ordnance Air Blast). Minden bombák anyja

Három nagy csoportra oszthatók:

  • hagyományos (kémiai robbanóanyaggal töltött),
  • szétszóródó vagy diszperzív (a robbanóanyag mellett másodlagos anyagokkal is megtöltött, például a kazettás bomba), amelynek a robbanótöltetei a bomba működésbe lépése után szétszóródnak, de ide tartoznak a vegyi és biológiai töltettel ellátott fegyverek),
  • nukleáris (maghasadáson vagy magfúzión alapuló szerkezetek).

Ezen kívül megkülönböztethetünk:

  • telepített (a bomba a felhasználási helyén elhelyezve)
  • irányított v. okos bomba (repülőgépről, hajóról, szárazföldi csapatoktól indított, önálló célrávezérléssel ellátott szerkezet)

 

Típusai

Atombombák 



A hirosimai bomba szerkezete (részletek a képre kattintva)

Az atombombák, vagy fissziós bombák energiájukat a nehézatommagok hasadásából nyerik: nehéz atommagok (urán vagy plutónium) hasadnak könnyebb elemekké neutronokkal való besugárzásuk révén (ezek az elemek hasadásukkor újabb neutronokat hoznak létre, melyek újabb atommagokat bombáznak, láncreakciót eredményezve). Ezeket történelmi okokból atombombának nevezzük. Az elnevezés nem pontos, mivel a kémiai reakciók szabadítanak fel energiát atomok kapcsolódásából, nem a hasadás, valamint a fúzió (a könnyű atommagok egyesülése) sem kevésbé atomi jellegű, mint a maghasadás (fisszió). E lehetséges félreértés ellenére az atombomba kifejezést széles körben használják kimondottan a nukleáris fegyverekre, s leginkább a fissziós bombákra.[30] Az atombombák méretét nem lehet tetszőlegesen növelni, mivel egy kritikus tömeg felett külső hatás nélkül is beindul bennük a láncreakció.

A keletkező trícium reakcióba lép a deutériummal:

Fúzióval felerősített fissziós bombák

Ennél a típusnál a hasadóanyag közepébe deutérium és trícium (a hidrogén izotópjai) cseppfolyós keverékét helyezik. A fissziós bomba robbanásakor kialakuló magas nyomás és hőmérséklet beindítja a fúziót a D-T elegyben. A fúzió során sok szabad neutron keletkezik, amik hozzájárulnak a láncreakcióhoz. Ezzel az eljárással a fissziós bomba hatásfoka akár a duplájára növelhető. Lényeges tény, hogy a fúzióból származó energia a bomba energiájához képest elenyésző – 1% körül mozog. A befecskendezett D-T keverék mennyiségével a robbanás ereje szabályozható. A modern – mind fúziós, mind tisztán fissziós – bombák jelentős része ilyen módon szabályozható hatóerejű.

Háromfázisú bombák 

A fúzió során nagy mennyiségben keletkeznek neutronok, amelyek lehetővé teszik az urán 238-as izotópjának a hasadását. A három fázisú bombákban a fúziós magot urán-238 köpennyel veszik körül. A robbanás erejéhez mind a fúziós, mind a fissziós reakció jelentős részben hozzájárul.

Egyéb típusú bombák

Neutronbomba, hivatalos megfogalmazásban megnövelt sugárzású nukleáris fegyver. Lényegében fissziós-fúziós bomba, amelynél a fúzió során keletkezett neutronokat nem nyeli el a bomba külső rétege, hanem szándékosan hagyják hogy szabadon távozzanak a környezetbe. A hagyományos nukleáris fegyvereknél a neutronokat nehézfém neutron visszaverő réteggel igyekeznek minél nagyobb arányban a bombában tartani, a hatásfok növelése érdekében. A neutron bomba rombolóereje körülbelül tizede a hagyományos fissziós fegyverekének.

Kifejlesztésének célja a hidegháború idején elsősorban az volt, hogy a szovjet harcjárművek támadása ellen legyen megfelelő fegyver. A páncélzat ugyanis a hagyományos atomfegyverek hőhatását és lökéshullámát a robbanás központjától már viszonylag kis távolságban kivédi. A neutronsugárzással a katonák akár páncélozott járművekben is megölhetőek. Egyszerűen megfogalmazva: Nem okoz nagy fizikai kárt, viszont biológiait annál inkább, minden élőlényt elpusztít a hatáskörén belül.

Kobaltbomba. (angolul gyakran „Doomsday engine”, azaz „Végítélet-gép”) Valószínűleg sohasem készült ilyen fegyver. Szilárd Leó vetette fel a lehetőséget, hogy amennyiben egy atomfegyver külső burkolata kobaltból készül, az a robbanás során neutronbefogással kobalt 60-as izotóppá alakul át, amely erős gamma sugárzó. 5,27 éves felezési idejével a robbanás helyszínét tartósan lakhatatlanná tenné. Szilárd szerint néhány ilyen bomba akár az egész élővilágot elpusztíthatná a Földön.

Piszkos bomba, vagy Dirty bomb klasszikus értelemben nem nukleáris fegyver, hiszen semmilyen magreakció nem zajlik le benne. A tömegpusztító fegyver besorolása miatt viszont ide sorolják. Az alapja egy hagyományos (kémiai bomba), aminek a pusztító hatását valamilyen, a kívánt hatástól függő, sugárzó izotóp hozzáadásával növelik meg, ami a robbanást követően szétszóródik az érintett területen.

Felosztásuk [szerkesztés]



UGM–133 Trident II D5 rakéta indítása tengeralattjáróról

A harcászati, vagy taktikai nukleáris fegyverek kisebb hatóerejűek (a legkisebb 0,3 kilotonnástól egészen pár száz kilotonnáig), és a harcmezőn kerülnek bevetésre. Fajtái:

  • tüzérségi lövedékek,
  • tengeralattjárók elleni mélységi bombák,
  • gravitációs légibombák,
  • harcászati rakéták,
  • atomaknák.

A hadászati, vagy stratégiai nukleáris fegyverek nagy erejűek (pár tíz kilotonnától egészen az elméleti 100 megatonnáig a hidrogénbomba esetében). Célpontjaik ellenséges városok (amelyeket teljesen meg tudnak semmisíteni), rakétakilövő állomások, védett vezetési pontok. Gyakran interkontinentális ballisztikus rakétákra vagy robotrepülőgépekre szerelik őket, így biztosítva a több ezer kilométeres hatótávolságot. Egy ilyen interkontinentális rakétával felszerelt tengeralattjáró a Földön bármely célpontot meg tud semmisíteni.

Hatásai [szerkesztés]



Egy templom Nagaszakiban 6 héttel a bombázás után


A Castle Romeo (11 Mt) kísérleti robbantás gombafelhője


A Starfish Prime magaslégköri kísérleti atomrobbantás (400 kilométerre a Johnston-sziget felett, 1962. július 9.) által kiváltott sarki fényhez hasonló jelenség Honoluluból nézve


A Crossroads Baker (Bikini-atoll, 1946. július 25., 21 kt) víz alatti robbantás. A kísérletben többek között az atomfegyverek hadihajókra való hatását is vizsgálták, a robbantás környékén számos, a szolgálatból kivont hajót horgonyoztak le


A Crossroads Baker robbantás a földről nézve


Föld alatti, polgári célú kísérleti atomrobbantás (Plowshare Sedan, Nevada, 1962. július 6.) által kivájt kráter

A maghasadásból származó energia több formában nyilvánul meg:

  • Lökéshullám (40–60%)
  • Elektromágneses impulzus (40–60%) A hősugárzástól kezdve a látható fényen keresztül egészen a röntgensugarakig minden frekvencia megtalálható a spektrumában.
  • Radioaktív sugárzás (10–20%) Főként neutron- és gamma-sugárzás. Ide tartozik a radioaktív kihullás is.

A három összetevő hatásának mértéke erősen függ a bomba hatóerejétől. Nagyjából 2,5 kt körül a három tényező nagyjából egyenrangú. Az EM-sugárzás hatótávolsága elméletileg a hatóerő négyzetgyökével arányosan nő (valójában a növekedés ettől valamivel kisebb), a lökéshullám által érintett terület a hatóerő köbgyökével, míg a primer radioaktivitás növekedése ettől is kisebb. Így egy megatonna hatóerő körüli robbanófej okozta kár szinte teljes egészét az általa létrehozott hőhatás okozza.

Az energiamegoszlásból látszik, hogy a nukleáris fegyver nem sokban különbözik a klasszikus bombáktól: jelentős romboló hatása a lökéshullámának és a hősugárzásának van. A primer radioaktív sugárzás ebből a szempontból sok esetben elhanyagolható. Lényeges különbség a felszabaduló energia mennyiségében van: egy atombomba sokkal több energiát szabadít föl sokkal rövidebb idő alatt, mint egy hagyományos kémiai alapú.

A nukleáris fegyverek erejét a vele ekvivalens energiájú TNT tömegével jelzik, praktikussági okokból ezer tonnában (kilotonna, kt), vagy millió tonnában (megatonna, Mt) megadva. A leggyakoribb mérettartomány a 10 és 1000 kilotonna TNT hatóerő, de léteznek ennél kisebb és nagyobb hatóerejűek is. A hirosimai bomba 15 kilotonnás volt, míg a legnagyobb bomba az 50 Mt-s szovjet Cár-bomba volt.

A bomba robbanásakor a hőmérséklet a több tíz millió kelvint is elérheti. Ilyen állapotban az atomok főleg röntgensugárzás formájában adják le az energiájukat. A levegő pár méter után teljesen elnyeli a keletkezett röntgensugárzást, ezáltal hirtelen felmelegszik. Légköri detonáció esetében egy tűzgömb alakul ki, ami tágulni és egyben emelkedni kezd. Ez a tűzgömb egy 1 megatonnás bomba esetében az első ezredmásodperc után 150 m átmérőjű, míg a legnagyobb átmérője (10 másodperc után) 2200 m. A tűzgömb hirtelen tágulása összenyomja a szélén lévő hideg levegőt, akusztikus hangrobbanás-hullámot kialakítva. Egy perc után a tűzgömb kihűl és az emelkedés megáll. Így keletkezik a jellegzetes gomba forma, ami lehet kicsapódott vízgőz vagy földfelszíni robbanás esetében por.

A robbanás magasságának függvényében megkülönböztetünk légköri, földfelszíni, földalatti és magaslégköri robbanásokat.

A magaslégköri robbanás 30 km fölötti. A levegő ritkasága miatt a röntgensugaraknak sokkal nagyobb a hatótávolságuk (több száz km), így a keletkezett tűzgömb is nagyobb. A légkör nagymértékű ionizálása telekommunikációs rendszerek (műholdak, repülőgépek) összeomlását idézi elő. Az elektromágneses impulzus tönkreteheti a kifinomult elektronikai eszközöket. Bevetésük valószínűtlen a nagy hatótávolságuk miatt: egy ilyen bomba egy egész kontinens kommunikációs rendszerét is megbéníthatja.

A légköri robbanás magassága kevesebb, mint 30 km, viszont elég magas ahhoz, hogy a tűzgömb ne érje el a Föld felszínét. A magasság változtatásával maximalizálhatjuk a légnyomási, hősugárzási vagy a radioaktív hatást. Gyalogság ellen ez a legmegfelelőbb bevetési mód, mivel nagy területen (több négyzetkilométer) égési sérüléseket okoz, és még nagyobb területen okoz szemsérülést. A radioaktív kihullás ez esetben nem a robbanás közelében ér földet.

A földfelszíni robbanás esetében a keletkezett tűzgömb hozzáér a földhöz, így a felszabadult energia egy részét a föld nyeli el. Hatása kisebb, mint a légköri robbanás esetében. A radioaktív kihullás jelentős.

Lökéshullám

A bomba robbanásakor hirtelen felszabaduló energia egy része a bomba közvetlen közelében levő atomok hőenergiájává alakul. A nagy sebességű atomok sugarasan távolodni kezdenek a robbanás központjától, maguk előtt „tolva” a még hideg levegőt. Így egy nagyon erős lökéshullám alakul ki, ami valójában egy klasszikus akusztikus hullám. Ez a lökéshullám eleinte késik a tűzgömbhöz képest (bár így is gyorsabb, mint a hang). Abban a pillanatban, amikor a lökéshullám utoléri a tűzgömböt, a nagy nyomástól a levegő izzásig melegszik, így még egy villanás látható. A lökéshullám sebessége is csökken, és egy idő után eléri a hang sebességét.

A lökéshullám jelentős károkat tud okozni: az épületek már 0,35 atmoszféra túlnyomásnál is megrongálódnak. A lökéshullámot követő szél a több száz kilométer per órás sebességet is eléri.

A lökéshullám nagysága (és hatótávolsága) nagymértékben függ a bomba nagyságától (az adatok egy tipikus légköri robbanásra vonatkoznak):

  • 0,7 km 1 kilotonnás bomba
  • 3,2 km 100 kilotonnás bomba
  • 15 km 10 megatonnás bomba

Elektromágneses impulzus 

A robbanás során jelentkező széles spektrumú elektromágneses sugárzás hősugárzás formájában fejti ki romboló hatását. A hősugárzás okozhat tüzet, égési sérüléseket, a keletkező ultraibolya sugárzás pedig ideiglenes vagy végleges vakságot. Hatótávolsága nagyobb bombáknál sokkal nagyobb, mint a légnyomásé, és jelentősen növekszik a bomba erejével. Így az egy megatonnán fölüli bombák nagyrészt gyújtóbombák.

Radioaktív sugárzás

A nukleáris fegyver robbanását kísérő radioaktív sugárzás nem csak a robbanáskor érzékelhető, hanem évtizedekkel utána is. Az azonnali (prompt) sugárzás az első egy percben jelentkezik, és a bombában lejátszódó magreakciók eredménye. A későbbi (visszamaradt) sugárzás viszont a robbanás során keletkezett radioaktív izotópok bomlásának eredménye.

A bomba energiájának 5%-a jelentkezik neutron- és gamma-sugárzás formájában, azonban ennek hatótávolsága rosszul skálázódik a bomba erejével. 50 kilotonnás fegyverektől kezdve a prompt sugárzás hatása elhanyagolható a hősugárzáshoz és a lökéshullámhoz képest.

A radioaktív kihullás a visszamaradt sugárzás egyik formája. A fissziós bombák robbanása során közepesen nehéz (100-as atomtömeg) bomlási termékek keletkeznek (akár 300 különböző atommag), amik nagyrészt radioaktívak. Ezek között vannak olyan elemek, amelyek felezési ideje több hónap vagy év, tehát hosszú időre veszélyt jelentenek. Másrészt a fissziós bomba nem használja el az összes hasadóképes anyagot, ami így szétszóródik a többi bomlási termékkel együtt. Ezek az elemek nagy felezési idővel rendelkeznek (U-235 és Pu-239) és alfa emitterek, így nem jelentenek nagy veszélyt.

Az erős neutronsugárzás felaktiválhatja az elemeket a bomba közvetlen közelében, amik ennek következtében radioaktívak lesznek. Egy földfelszíni robbanás esetében ezek a földben található nátrium, magnézium, alumínium és szilícium, amik béta- és gamma-sugárzással bomlanak tovább. Ez nem jelent nagy veszélyt, mert általában könnyen elhatárolható kisebb területekről van szó. A földfelszín egy része azonban el fog párologni, és idővel kis részecskékké kondenzálódik. Ezek a részecskék általában egy napon belül visszajutnak a földre, viszont a szelek által nagyobb területen szétszóródnak. Eső vagy hó fölgyorsíthatja a lecsapódási folyamatot, csökkentve az érintett terület nagyságát.

Egy légköri robbanáskor azonban a radioaktív elemek nagyon kis részecskékké alakulnak (0,1-20 mikrométer). Ezek a sztratoszférába kerülve hónapok, sőt évek után is veszélyt jelenthetnek.