פצצת ביקוע גרעיני (פצצת אטום) היא נשק גרעיני שמפיק אנרגיה מתוך ביקוע, פירוק גרעין כבד לגרעינים קלים יותר. בתהליך הביקוע נשבר גרעין כבד והאנרגיה שהייתה קושרת אותו משתחררת. גילוי תגובת השרשרת אפשר יצירת פצצות שבהן קילוגרמים בודדים של חומר בקיע פולטים באנריה עצומה בזמן קצר.
בתקופת מלחמת העולם השנייה רק פרויקט מנהטן של ארצות הברית הצליח לייצר פצצה גרעינית. רוברט אופנהיימר הוביל את המאמצים, ואנריקו פרמי השיג את תגובת השרשרת הראשונה המעשית. ניסוי הטריניטי נערך ב־1945. לאחריו נוצרו שתי פצצות שיוצרו והוטלו על הירושימה ונגסאקי. בהירושימה הושמדו מיד כ־66,000 בני אדם, ועוד כ־60,000 מתו עד סוף 1945 מפציעות. יפן נכנעה ימים לאחר נגסאקי, ומאז לא נעשה שימוש בפצצות גרעיניות במלחמה.
ברית המועצות פוצצה את הניסוי הראשון שלה, RDS-1, ב־29 באוגוסט 1949. עיצמת פצצת ביקוע נמדדת בקילוטון TNT; פצצת "ילד קטן" שהוטלה על הירושימה הייתה בכ־13, 16 קילוטון.
תהליך מקביל שחרת יותר אנרגיה הוא היתוך גרעיני, חיבור של גרעינים קלים ליצירת כבד יותר. היתוך הוא תהליך שמשאיר את השמש פועלת ומשמש גם לפצצות תרמו‑גרעיניות (פצצות מימן).
1. גל הדף: גלי הלחץ (shock wave) גורמים להרס ומוות מסביב למוקד הפיצוץ.
2. קרינה תרמית: פליטת אור וחום שגורמת לכוויות ושריפות.
3. קרינה מייננת: קרינה רדיואקטיבית שנכנסת לרקמות ומזיקה להן. עוצמתה יורדת בחצי כל כ־150 מטר בתנאים מסוימים.
4. נשורת (fallout): אבק רדיואקטיבי שנופל לקרקע כאשר הפיצוץ קרוב אליה. הנשורת מסוכנת בעיקר ב־48 השעות הראשונות.
5. דופק אלקטרו‑מגנטי (EMP): פולס שיכול לפגוע במערכות חשמל ומחשבים, ולא לפגוע ישירות בבני אדם.
מקלטים וממ"דים עמידים לעוצמות הדף גבוהות ויכולים להגן ברוב המקרים. דוגמה היסטורית: אדם בנגסאקי שרד במקלט שנמצא 150 מטר ממוקד הפיצוץ.
קיימים שני סוגי חומרים עיקריים: אורניום ופלוטוניום. שניהם יכולים לשמש כחומר בקיע בפצצה, אבל כל אחד מגיע אל מצב זה בדרך שונה.
פצצת אורניום צריכה אורניום מועשר, הרבה יותר מהאיזוטופ U‑235 מאשר נמצאת בטבע. העשרת אורניום נעשית בשרשרת צנטריפוגות, מכונות מסתובבות שמפרידות חומרים לפי משקל. צנטריפוגות צריכות להיות מהירות וארוכות כדי להיות יעילות. תוכניות העשרה משלבות לעתים סוגי צנטריפוגות שונים, וכמה מדינות פיתחו דגמים מיוחדים.
פלוטוניום כמעט לא קיים בטבע. הוא נוצר בכורים גרעיניים כאשר U‑238 בולע נייטרונים והופך לאיזוטופים של פלוטוניום. האיזוטופ Pu‑239 הוא החומר הבקיע הנפוץ לפצצות. כורים מסוג מי־כבדים מייצרים יחס גבוה יותר של Pu‑239, ולכן עיבוד דלק גרעיני יכול לאפשר השגת פלוטוניום לצורכי נשק. פצצת "איש שמן" שנפלה על נגסאקי הייתה מבוססת על פלוטוניום.
מנגנון הירי (כמו ב"ילד קטן") מפריד חומר בקיע לשתי מסות תת‑קריטיות. המסות נורו זו אל זו ואז יוצרות מסה קריטית שמתחילה ביקוע. מנגנון זה פשוט אך יעילותו נמוכה, ויש לו סיכונים בטיחותיים גבוהים במקרה של תאונה.
מנגנון הקריסה (כמו ב"איש שמן") משתמש בפיצוצי חומר נפץ רגיל שסובבים ליבה תת‑קריטית. הפיצוצים נדלקים במקביל ודוחסים את הליבה בצורה סימטרית. דחיסה זו מעלה את הצפיפות עד שנוצרת מסה על‑קריטית ובאה לידי ביקוע. המנגנון הזה יעיל ובטוח יחסית, אך דורש דיוק הנדסי גבוה כדי להשיג דחיסה סימטרית.
פצצת ביקוע גרעיני היא פצצה שמשתמשת בכוח שבתוך גרעיני אטומים. ביקוע זה פירוק גרעין כבד לשניים. כשזה קורה משתחררת אנרגיה גדולה מאוד.
במלחמת העולם השנייה ארצות הברית בנתה את הפצצה בפרויקט מנהטן. ניסוי ראשון נערך ב־1945 באתר טריניטי. שתי פצצות הוטלו על הירושימה ונגסאקי. בכ־66,000 אנשים נהרגו מיד בירושימה ועוד כ־60,000 מתו אחר כך. יפן נכנעה ימים אחרי נגסאקי.
גל הדף: פוגע בבניינים ובאנשים קרוב למוקד.
חום ואור: שורף ובוער ומשאיר שריפות.
קרינה מייננת: אנרגיה בלתי נראית שפוגעת ברקמות. מסוכנת מאוד.
נשורת: אבק רדיואקטיבי שנופל אחרי פיצוץ קרוב לקרקע. מסוכן במיוחד ב־48 השעות הראשונות.
EMP: פולס חשמלי שיכול להשבית מחשבים ומערכות חשמל.
מקלטים וממ"דים יכולים להגן. אחרי כשבועיים אפשר לצאת מהאזור שעות בודדות.
יש שתי שיטות עיקריות לחומר הבקיע: אורניום ופלוטוניום.
אורניום נמצא בטבע. כדי לעשות פצצה צריך להעשיר אותו. העשרה נעשית בצנטריפוגות, מכונות שמסתובבות מהר ומפצלות חלקיקים.
פלוטוניום לא מצוי בטבע. הוא נוצר בכורים גרעיניים מדרך שהופכת U‑238 לפלוטוניום Pu‑239. הפצצה שנפלה על נגסאקי הייתה מבוססת על פלוטוניום.
במנגנון הירי משגרים שתי חתיכות של חומר בקיע זו אל זו. כשהן מצטברות מתחילה תגובת שרשרת.
במנגנון הקריסה דוחסים ליבה בחומרי נפץ סביב לה. הליבה נלחצת עד שהיא מתחילה להתפצל מהר מאוד.
פצצות גרעיניות גם שונות מפצצות מימן. פצצת מימן עובדת על היתוך, חיבור גרעינים קלים, כמו מה שקורה בשמש.
תגובות גולשים