#23 This is War – Como funcionam as bombas nucleares

Publicado: 13/06/2013 em This is War
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Certamente você já leu livros de história informando sobre as bombas nucleares usadas na Segunda Guerra Mundial. E também deve ter assistido a filmes de ficção científica onde bombas nucleares foram lançadas ou detonadas (” Limite de Segurança”, “Dr. Fantástico”, “O Dia Seguinte”, “O Testamento”, “Sombras no Futuro” e “O Pacificador”, apenas para citar alguns). Nos noticiários, enquanto muitos países têm negociado o desarmamento de seus arsenais de armas nucleares, outros têm procurado desenvolver programas de armas nucleares.

Sabe-se que esses artifícios possuem um poder imenso de destruição, mas como eles funcionam? Neste artigo, falaremos sobre a física que faz da bomba nuclear algo tão poderoso, como ela é projetada e o que acontece após a sua explosão.

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As bombas nucleares utiliza-se das forças, fortes e fracas, que mantêm o núcleo do átomo unido, em especial os átomos com núcleos instáveis  para mais detalhes). Há dois modos básicos de a energia nuclear ser liberada a partir de um átomo:

  • fissão nuclear: o núcleo de um átomo pode se fissionar em dois fragmentos menores contendo nêutrons. Este método geralmente envolve isótopos de urânio (urânio-235, urânio-233) ou plutônio-239;
  • fusão nuclear: a partir de dois átomos menores, normalmente hidrogênio ou isótopos de hidrogênio (deutério, trítio), é possível formar um átomo maior (hélio ou isótopos de hélio); de maneira análoga, o sol produz energia.

Bomba de fissão ativada por pistola
O modo mais simples de agrupar as massas subcríticas é produzindo uma pistola que dispare massa subcrítica dentro da outra. Uma esfera de U-235 é formada ao redor do gerador de nêutron e uma pequena bala de U-235 será removida. A bala será posicionada na extremidade de um tubo longo com explosivos na parte traseira, enquanto a esfera será posicionada na outra extremidade. Um sensor de medição de pressão barométrica determinará a altitude apropriada para detonação e ativará a seguinte seqüência de eventos:

  1. os explosivos serão detonados e darão propulsão à bala para fora do cano;
  2. a bala atingirá a esfera e o gerador, dando início à reação de fissão;
  3. a reação de fissão terá início;
  4. a bomba explodirá.

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Little Boy foi uma bomba desse tipo e possuía uma pressão de 14.5-kilotons (o equivalente a 14.500 toneladas de TNT) com eficiência de aproximadamente de 1.5%. Isto é, 1.5% do material foi fissurado antes que a explosão arrebatasse o material.

Bomba de fissão ativada por implosão
No começo do Projeto Manhattan (em inglês), programa secreto dos EUA para desenvolvimento da bomba atômica, cientistas que trabalhavam no projeto identificaram que comprimir as massas subcríticas conjuntamente em uma esfera através de implosão poderia ser uma forma viável de se produzir massa supercrítica. Houve vários problemas com relação à essa idéia, em especial acerca do modo de controle e direcionamento da freqüência da onda de choque de maneira uniforme ao longo da esfera. Entretanto, a equipe do Projeto Manhattan solucionou os problemas. O dispositivo de implosão consistia em uma esfera de urânio-235 (refletor de reator nuclear) e uma zona central de plutônio-239 envolvida por explosivos de alto alcance. Quando a bomba foi detonada, o resultado foi o seguinte:

  • os explosivos foram detonados, criando uma onda de choque;
  • a onda de choque comprimiu a zona central;
  • a reação por fissão teve início;
  • a bomba explodiu.

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Conseqüências e riscos à saúde

A detonação de uma bomba nuclear sobre um alvo como uma cidade populosa provoca danos imensos. O grau dos danos dependerá da distância de onde o centro da bomba é detonado, chamado de hipocentro ou marco zero. Quanto mais próximo alguém estiver do hipocentro, maior será o grau de danos sérios. Os danos são causados por diversos aspectos:

  • uma onda de calor intenso de uma explosão;
  • pressão da onda de choque criada pela detonação;
  • radiação;
  • precipitação radioativa (nuvens de finas partículas de poeira radioativa e resíduos da bomba que voltam a cair no solo).

No local do hipocentro, tudo será imediatamente vaporizado devido à alta temperatura (até 500 milhões de graus Fahrenheit ou 300 milhões de graus Celsius). Fora do hipocentro, a maioria das ocorrências são causadas devido a queimaduras ocasionadas pelo calor, ferimentos devido a estilhaços aéreos dos edifícios derrubados pela onda de choque e exposição à alta radiação. Fora da área imediata da detonação, as ocorrências são causadas pelo calor, radiação e incêndios gerados pela onda de calor. A longo prazo, a precipitação radioativa ocorre sobre uma área mais ampla devido a espirais de vento antecedentes. As partículas de precipitação radioativa penetram o manancial d’água e são inaladas e ingeridas por pessoas a uma distância considerável do local de detonação da bomba.

Cientistas estudaram os sobreviventes dos bombardeios de Hiroshima e Nagasaki (em inglês/japonês) para compreender os efeitos de curto e longo prazo das explosões nucleares sobre a saúde humana. A radiação e a precipitação radioativa afetam as células responsáveis pela divisão ativa (cabelo, intestino, medula óssea, órgãos de reprodução). Algumas dos problemas de saúde incluem:

  • náusea, vômitos e diarréia;
  • catarata;
  • perda de cabelo;
  • perda de células sangüíneas.

Estes problemas freqüentemente aumentam o risco de ocorrência de:

  • leucemia;
  • câncer;
  • infertilidade;
  • deficiências congênitas.

Cientistas e físicos ainda estão estudando os sobreviventes das bombas lançadas sobre o Japão e aguardam mais resultados.

Na década de 80, cientistas avaliaram os possíveis efeitos de uma guerra nuclear, isto é, bombas nucleares explodindo em diversos locais do planeta, e propuseram a teoria de que o “inverno nuclear” pudesse ocorrer. Em um cenário de inverno nuclear, as explosões de muitas bombas levantaria muitas nuvens de poeira e material radioativo, que teriam uma rápida penetração na atmosfera terrestre. Estas nuvens poderiam bloquear a luz solar. O nível baixo de luz solar poderia diminuir a temperatura do planeta e reduzir a fotossíntese realizada pelas plantas e bactérias. A redução da fotossíntese romperia a cadeia alimentar, causando a extinção em massa da vida (incluindo a vida humana). Este cenário é semelhante à hipótese de umasteróide proposta para explicar a extinção dos dinossauros. Os proponentes do cenário de inverno nuclear apontaram para a existência de nuvens de poeira e resíduos que viajaram muito além do planeta, após aserupções vulcânicas do Monte Santa Helena, nos Estados Unidos, e do Monte Pinatubo, nas Filipinas.

As armas nucleares possuem um incrível poder de destruição a longo prazo, que ultrapassaria em muito o alvo original. É por essa razão que os governos mundiais buscam uma tentativa de controlar a difusão da tecnologia de armamento nuclear e seus materiais, bem como a redução do arsenal de armas nucleares empregadas durante a Guerra Fria.

Para mais informações sobre bombas nucleares e assuntos relacionados, confira os links na próxima página.

comentários
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