APPROFONDIMENTI: la bomba atomica

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1945: L'INIZIO DELL'ERA NUCLEARE

L’era nucelare inizia il 6 agosto 1945 quando un bombardiere americano denominato Enola Gay sganciò su Hiroshima la prima bomba atomica, ribattezzata dall’equipaggio Little Boy. Tre giorni dopo ne venne lanciata un’altra sulla città di Nagasaki.

ricostruzione di little boy

il "fungo" causato dall'esplosione della bomba su Nagasaki

Le conseguenze dell’esplosione furono terribili. Tutto prese fuoco, morirono 140.000 persone, ma gli effetti devastanti prodotti dalle ustioni e dall’esposizione alle radiazioni si manifestarono nel corso degli anni con la nascita di bambini malformati, la diffusione della leucemia e di altre forme di malattie cancerogene.
Le ragioni del lancio vanno ricercate nella volontà dell’esercito americano di costringere alla resa il Giappone (ormai l’unico paese dell’Asse ancora in guerra) senza dover ricorrere ad un attacco di terra.
Per la gravità dei danni diretti e indiretti causati dagli ordigni e per le implicazioni etiche comportate dall'utilizzo di una tale arma di distruzione di massa, si è trattato del primo e unico utilizzo in guerra di tali armi.

IL PROGETTO MANHATTAN

In realtà le ricerche sui possibili usi militari dell’energia nucleare erano iniziati nel 1943, quando il governo americano finanziò un segretissimo programma di ricerca denominato Progetto Manhattan coordinato dall’italiano Enrico Fermi, uno tra i più noti scienziati al mondo per gli studi teorici e sperimentali nel campo della meccanica quantistica e della fisica nucleare costretto ad abbandonare l’Italia dopo le leggi razziali avendo sposato una donna ebrea.
Il primo ordigno nucleare, denominato “the gadget” (l’aggeggio) venne fatto detonare la mattina del 16 luglio 1945 nei pressi di una base militare del New Mexico, dando ufficialmenet il via all’era degli armamenti atomici.

la torre costruita per la detonazione di The Gadget

COSA E' UNA BOMBA ATOMICA

Un bomba è un’arma dotata di un dispositivo di accensione che provoca la decomposizione di un esplosivo, sviluppando calore e gas e generando un’onda di pressione (onda d’urto).
In una bomba atomica l’energia esplosiva è prodotta da una REAZIONE NUCLEARE.
Con il termine REAZIONE NUCLEARE si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei degli atomi; tale energia viene detta ENERGIA NUCLEARE  
Due sono i principali processi che possono produrre energia nucleare:
  • la fissione nucleare (o scissione)
  • la fusione nucleare


La fissione può avvenire spontaneamente in natura (fissione spontanea) oppure essere provocata artificialmente tramite un bombardamento di neutroni. Nella fissione nucleare artificiale o reazione a catena controllata, il nucleo di un atomo di materiale fissile (cioè in grado di rompersi), come l’Uranio 235, viene bombardato con un neutrone. Questo determina la sua separazione in due nuclei e la liberazione di tre neutroni che vanno a colpire altri nuclei originano così una reazione a catena.
La somma delle masse dei due nuclei è inferiore a quella di partenza: parte della materia si è dunque trasformata in energia.

La fusione nucleare è il processo di reazione nucleare attraverso il quale i nuclei di due o più atomi di Deuterio e Trizio vengono compressi, unendosi tra loro e andando così a generare un atomo di Elio, avente un nucleo di massa minore della somma delle masse dei nuclei reagenti. Il processo di fusione è il meccanismo che alimenta il Sole e le altre stelle.


L'importanza della fusione non consiste solo nell'energia prodotta, che risulta essere maggiore di quella della fissione nucleare, ma nel fatto che è un energia pura, ovvero i prodotti della fusione non sono radioattivi come quelli della fissione ed inoltre l'idrogeno è un elemento che sul nostro pianeta si può trovare facilmente . Per realizzare il processo di fusione occorre però far avvicinare due nuclei e per fare questo sono necessarie temperature enormi (cento milioni di gradi) che ancora oggi è quasi impossibile raggiungere se non a livello sperimentale e per frazioni di secondo.

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UNA BOMBA ATOMICA

Nell'uso comune talvolta il nome bomba atomica è impropriamente impiegato per altre armi nucleari, di potenza simile o superiore, includendo così anche le bombe che utilizzano l'altro tipo di reazione nucleare, la fusione termonucleare dei nuclei di elementi leggeri.
Il termine bomba atomica nella classificazione originaria di bomba A indicava propriamente solo le bombe a fissione. Quelle che invece utilizzano la fusione termonucleare sono chiamate bombe H o bombe all'idrogeno, o anche raggruppate nella definizione di armi termonucleari. Le armi nucleari presenti negli arsenali contemporanei sono praticamente tutte di quest'ultimo tipo.


La bomba a fissione però è comunque una componente fondamentale delle armi termonucleari stesse, costituendone il cuore o l'innesco, le armi termonucleari sono perciò bombe a due stadi. Questo perché la fusione di nuclei leggeri può essere innescata solo con energie altissime, e la bomba a fissione è l'unico dispositivo capace di produrre gli altissimi valori di pressione e temperatura indispensabili per innescare la reazione di fusione termonucleare.



Il principio della bomba atomica è la reazione a catena di fissione nucleare
La reazione a catena avviene se e solo se i nuclei sono numerosi, molto vicini fra loro e le perdite per fuga dal sistema sono opportunamente ridotte. Questo si ottiene, tipicamente, mettendo insieme certa quantità di uranio (o plutonio) tale da superare la cosiddetta massa critica, generalmente nell’ordine di alcuni chilogrammi.
Nella testata di una bomba atomica il materiale fissile è tenuto separato in più masse sub-critiche, che vengono poi lanciate l’una verso l’altra con delle microesplosioni di innesco; in questo modo il materiale si concentra in una massa super-critica che avvia una reazione a catena incontrollata in grado di liberare una quantità di energia enorme in un tempo brevissimo. L'esplosione è devastante proprio per le enormi quantità di energia liberate nelle reazioni nucleari, dell'ordine di milioni di volte superiori a quelle in gioco nelle reazioni chimiche tipiche delle bombe convenzionali.
Nelle bombe H o bombe termonucleari l’innesco è dato dall’esplosione di una bomba a fissione (primo stadio) che determina le condizioni di temperatura e pressione tali all’interno della testata in grado di avviare una reazione di fusione incontrollata su una seconda massa critica (secondo stadio).