FOTO: Pixsell/Reuters/KCNA/YouTube

SJEVERNA Koreja u nedjelju je objavila da je uspješno testirala termonuklearnu, odnosno hidrogensku bombu, najmoćnije oružje koje trenutno postoji.

>> EKSPLOZIJA HIDROGENSKE BOMBE Sad je jasno: Amerika i Sjeverna Koreja su na rubu otvorenog rata

>> ESKALACIJA Sjeverna Koreja sprema lansiranje novog balističkog projektila

Uz objave o uspješnom testiranju, u svijet su odaslane i fotografije koje prikazuju sjevernokorejskog vođu Kim Jong-una kako razgleda relativno malo oružje prije njegova testiranja. Te snimke trebale bi uvjeriti protivnike da ga je komunistički režim uspio dovoljno smanjiti da se može postaviti na interkontinentalne rakete koje su u ranijim testovima pokazale da bi mogle dosegnuti ciljeve na američkim teritorijima.

Drugim riječima, režim u Pjongjangu svim se silama trudi uvjeriti svijet, osobito Južnu Koreju i njezinog saveznika SAD, da je razvio oružje kojim ih može ozbiljno ugroziti.

Termonuklearna ili nuklearna?

Seizmolozi su zabilježili da se na sjeveroistoku komunističke zemlje doista dogodio snažan umjetni potres magnitude oko 5,7 stupnjeva. Na temelju potresa, norveški centar za seizmička mjerenja NORSAR procijenio je da je eksplozija imala snagu oko 120 kilotona TNT-a. Južnokorejski seizmolozi dali su nešto umjereniju procjenu od oko 50 kilotona.

Kako god bilo, 50 ili 120 kilotona, ovo je znatno snažnija eksplozija od svih koje je do sada Sjeverna Koreja izvela u ukupno šest nuklearnih testiranja. U prvom 2006. godine, snaga eksplozije procijenjena je na manje od jedne kilotone. U drugom 2009., iznosila je oko dvije kilotone. 2013. iznosila je oko osam kilotona. U siječnju 2016. eksplodirala je bomba čija je energija procijenjena na 4-6 kilotona. Konačno je u rujnu 2016. testirala bombu koja se procjenjuje na oko 10 kilotona.Za usporedbu, nuklearna bomba koja je razorila Hirošimu imala je energiju od oko 15 kilotona (15.000 tona TNT-a).

Termonuklearne eksplozije, koje se temelje na fuziji vodika, odnosno njegovih izotopa deuterija i tricija u principu su značajno snažnije od nuklearnih koje funkcioniraju na principu raspada, odnosno fisije urana-235, plutonija-239 ili nekih drugih izotopa radioaktivnih elemenata.

Snaga eksplozija fisijskih bombi uobičajeno se kreće od oko tone TNT-a do oko 500 kilotona. Eksplozije termonuklearnih bombi obično imaju snagu veću od 50 kilotona. Najsnažnije ikad testirano oružje bila je ruska Car-bomba snage veće od 50 megatona (50.000.000 tona) koja je 1961. eksplodirala u području otočja Novaja Zemlja u Arktičkom oceanu. Najjača bomba koju je SAD testirao 1954. imala je snagu oko 15 megatona.

Sjeverna Koreja je i u siječnju 2016. tvrdila da je izvela termonuklearni pokus, no stručnjaci su tada bili skeptični jer je bila slabija od one iz 2013. kada je testirala običnu, fisijsku nuklearnu bombu.

Unatoč svemu navedenom, teško je sa sigurnošću reći je li komunistički režim uistinu testirao hidrogensku, fuzijsku ili tzv. pojačanu fisijsku, odnosno hibridnu bombu. Samo po snazi eksplozije i signalima seizmografa teško je dati pouzdan odgovor. Na neki mogući, sigurniji trebat će pričekati više tjedana kako bi detektori raspoređeni u pograničnim zemljama eventualno otkrili izotope plina ksenona kakvi bi trebali nastajati u termonuklearnoj eksploziji. No ne postoji nikakva garancija da će detekcija biti uspješna jer je pokus izveden pod zemljom. 

Kako funkcioniraju nuklearne bombe?

Nuklearne bombe temelje se na ideji da se materija može pretvoriti u energiju i obratno. Prema Einsteinovoj jednadžbi E = mc2 mala količina mase m pretvara se u golemu količinu energije E što se vidi iz činjenice da je u njoj c (brzina svjetlosti) vrlo velik broj (300.000 km/s), osobito kada je na kvadrat.

Obična nuklearna bomba temelji se na fisiji, odnosno raspadu teških, nestabilnih elemenata poput obogaćenog urana i plutonija u lakše. Termonuklearna bomba temelji se pak na fuziji, odnosno spajanju lakših elemenata u teže, primjerice vodika u helij. U oba slučaja zbroj masa koje ostaju na kraju procesa manji je od zbroja masa koje su ušle u reakciju. Razlika u masama pretvorila se u energiju. Za običnu nuklearnu eksploziju potrebno je pokrenuti lančanu fisijsku reakciju u kojoj se pri raspadu stvaraju brzi slobodni neutroni koji pogađaju druge teške, nestabilne atome, dodatno ih destabiliziraju i pokreću njihov raspad i tako u krug. Za to je potrebno stvoriti superkritično stanje, odnosno povećati gustoću i ukupnu masu na okupu u radioaktivnom gorivu. Za termonuklearnu eksploziju potrebno je stvoriti golem tlak i temperaturu, uvjete kakvi postoje u zvijezdama, kako bi se pokrenula fuzija vodika u helij.

Kako funkcionira hirdogenska bomba?

Termonuklearna bomba, koja se na hrvatskom također naziva i hidrogenskom ili vodikovom (još i H-bomba), jer koristi vodik, odnosno njegove izotope deuterij i tricij, oružje je čija se eksplozija odvija u nekoliko faza. Dominantan dizajn koji se danas koristi naziva se Teller–Ulamovim prema Edwardu Telleru i Stanislawu Ulamu koji su ga u SAD-u razvili 1951. godine (grafika dolje). U njemu je izvor energije koji pokreće eksploziju manja klasična nuklearna bomba (1.), odnosno eksplozija u kojoj se odvija raspad nestabilnih velikih atoma plutonija ili urana u manje. U tom raspadu dio mase pretvara se u energiju, a pritom se oslobađaju i neutroni. Zračenje ove primarne fisijske eksplozije u rendgenskom dijelu spektra 'odbija' se od refleksivnog omotača kontejnera i sabija sekundarni dio u kojem se nalazi kombinacija fisijskog i fuzijskog goriva. Sabijanje se pojačava za nekoliko redova veličina zbog isparavanja materijala sekundarnog kontejnera (primjerice omotača od urana 238 – na slici dolje 2.) koje je uzrokovano snažnim zagrijavanjem pod utjecajem primarnog zračenja. Ova faza obično se naziva 'radijacijskom implozijom'. Nakon toga slijedi reakcija drugog fisijskog goriva (obično plutonijski upaljač – na slici dolje 4.) koja iznutra zagrijava hladno sabijeno fuzijsko gorivo (na slici dolje 3.) čime se stvaraju ekstremno visok tlak i ekstremno visoka temperatura, odnosno ključni uvjeti potrebni za fuziju. Konačno dolazi do glavne, moćne fuzijske eksplozije u kojoj se lakši atomi deuterija i tricija spajaju u teže atome helija-4 pri čemu se oslobađa golema energija i neutroni. Energija nastaje zato što je ukupna masa koja nastaje kao rezultat eksplozije manja od početne mase goriva koje je ušlo u reakciju. Razlika u masi jest energija.
 

Kako funkcionira obična, fisijska bomba?

Obične nuklearne bombe (još i A-bomba) za stvaranje energije koriste fisiju, odnosno raspad teških, nestabilnih radioaktivnih elemenata poput obogaćenog urana ili plutonija u manje.

U fisijskom gorivu stvara se superkritično stanje čime se omogućuje eksponencijalni rast nuklearnih lančanih reakcija. To se postiže tako da se jedan dio materijala koji je u podkritičnom stanju ispali u drugi u istom stanju. Ova metoda naziva se metodom pištolja. Za potiskivanje prvog dijela materijala u drugi koristi se klasičan kemijski eksploziv (prvi, gornji dio grafike dolje).

Druga metoda temelji se na sabijanju fisijskog materijala na mnogo puta manje dimenzije od izvorne uz pomoć eksplozivnih leća. Ova metoda, koja se naziva implozijskom, smatra se sofisticiranijom. Ako je gorivo plutonij, onda se samo ona može koristiti (drugi, donji dio grafike dolje).

Glavni problem u fisijskoj eksploziji je kako osigurati da se što veći dio materijala potroši prije nego što eksplozija raznese cijelu konstrukciju.

    

Kako funkcionira hibridna bomba?

Hibridna bomba u biti je fisijska bomba pojačana s nešto fuzijskog goriva. Ona u svojem središtu obično sadrži manju količinu fuzijskog goriva koje pospješuje fisijsku reakciju, a time i snagu eksplozije. Neutroni koji se oslobađaju u fuzijskoj reakciji povećavaju koncentracije slobodnih neutrona čime ubrzavaju fisijsku lančanu reakciju koju smo već opisali. Na taj način puno više fisijskog goriva prolazi kroz proces fisije prije nego što se jezgra raspadne u eksploziji. U ovom procesu sama energija fuzijske eksplozije nije toliko značajna – ona daje doprinos od samo jedan posto. Fuzijsko pojačanje obično se postiže tako da se u jezgru fisijske bombe doda manja količina tricija i deuterija, izotopa vodika koji uz jedan uobičajen proton u jezgri imaju još jedan ili dva neutrona. Neutroni koji nastaju u fuziji imaju vrlo visoke energije, sedam puta veće od onih koji nastaju u uobičajenim fisijskim reakcijama, pa se lakše ubacuju u jezgre radioaktivnog materijala - urana ili plutonija - gdje izazivaju nestabilnost i ubrzavaju raspad, čime povećavaju snagu eksplozije.