Come funziona la bomba atomica e come è fatta dentro: la spiegazione con un modello 3D

La bomba atomica è un ordigno esplosivo che funziona con l'Uranio 235 o il Plutonio 239, che sono metalli pesanti che riescono ad attivare la fissione nucleare che è un processo di divisione di nuclei pesanti come appunto l'uranio, che se colpito da un neutrone si divide in due nuclei più piccoli liberando energia . Il funzionamento della bomba atomica si basa appunto sulla reazione a catena della fissione nucleare, la stessa fissione nucleare che avviene nei reattori delle centrali nucleari per produrre energia elettrica. Anche se il principio di funzionamento è lo stesso, funzionano in maniera molto diversa. Esistono due tipi di ordigni nucleari, appunto, quelli a fissione e quelli a fusione (termonucleari), ma per spiegarvi come funzionano prenderemo come riferimento quelle a fissione, perché dentro quelle a fusione è comunque presente un ordigno a fissione. Per farvi capire bene la tecnologia alla base, prenderemo come riferimento gli ordigni sganciati nel 1945 durante la Seconda Guerra Mondiale, ovvero: Little Boy e Fat Man, le cosiddette bombe di Hiroshima e Nagasaki.

La bomba Little boy

La bomba Little Boy di Hiroshima pesava 4.400kg, era lunga 3 m e aveva un diametro di 71cm e il l suo nocciolo era composto da 64kg di Uranio 235 ed era diviso in due blocchi: il “proiettile” e il “bersaglio”.

Il proiettile ha una forma cilindrica cava e si incastra perfettamente nel bersaglio. Quando la bomba viene innescata, il proiettile passa ad altissima velocità in questo tubo e, nel momento in cui incontra il bersaglio, i due corpi si combinano creando una massa critica

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La Massa Critica

La massa critica è sostanzialmente la quantità minima di uranio o plutonio che occorre per innescare e mantenere in vita la reazione a catena, che è indispensabile per il funzionamento di una bomba atomica. La reazione si innesca quando un neutrone colpisce un atomo di plutonio o uranio che ha una massa superiore a 230, l’atomo si divide in due nuclei più piccoli liberando energia.

A sua volta i nuclei rilasciano neutroni che colpiranno altri atomi, liberando altra energia energia in maniera esponenziale. Per far sì che questa reazione avvenga, gli atomi di materiale fissile devono essere molto vicini tra di loro. Per esempio nella bomba Little Boy sganciata su Hiroshima, la massa critica si genera nel momento in cui il proiettile e il bersaglio si incontrano avviando la reazione a catena esponenziale.

Piccola curiosità: questo tipo di ordigno ha una bassa efficienza, infatti dei suoi 64 kg di materiale solo l’1,5% subisce la fissione. Questo vuol dire che il 98,5% si disintegra e ricade come materiale radioattivo.

Fat Man

Fat Man è il nome in codice della bomba nucleare che esplose su Nagasaki il ​​9 agosto 1945. L’ordigno pesava 4.670 Kg, era lungo 3,3 m, largo 1,5 m e il suo nocciolo era composto da 6,4 Kg di Plutonio-239. A differenza del “sistema a proiettile” di Little Boy, il suo funzionamento si basa sul “sistema a implosione” che concettualmente  ha la struttura come una cipolla, dove al centro c’è il nucleo centrale di plutonio, circondato da un’altra sfera fatta di materiale esplosivo.

Quando l'esplosivo viene fatto brillare si genera un’onda d’urto perfettamente simmetrica che schiaccia su se stesso il nocciolo creando una massa critica che avvia la reazione nucleare.

Il principio di equivalenza massa-energia

Il fondamento scientifico su cui si basa quest'arma è il principio di equivalenza massa-energia, ovvero che a una certa quantità di massa corrisponde una certa quantità di energia che può essere generata se sottoposta a una certa velocità. La formula è una delle più conosciute al mondo ovvero: E=mc² (energia = massa per velocità della luce al quadrato) ricavata da Albert Einstein nella teoria della relatività ristretta. Einstein però non vide applicazioni pratiche della sua teoria e, solo successivamente, si avanzò l'ipotesi che alcune reazioni basate su questo principio potessero effettivamente avvenire all'interno dei nuclei atomici. L'idea che una reazione nucleare si potesse produrre anche artificialmente e in misura massiccia, sotto forma di reazione a catena, fu sviluppata nella seconda metà degli anni trenta, in seguito alla scoperta del neutrone. Alcune delle principali ricerche in questo campo furono condotte dal premio Nobel Enrico Fermi e un gruppo di scienziati europei rifugiati negli USA a causa delle leggi razziali. Questi scienziati svilupparono in gran segreto questa tecnologia per conto del governo americano, nel famigerato progetto Manhattan, fornendo praticamente fondi illimitati per sviluppare questa tecnologia altamente distruttiva.

Oggi chi ha più armi nucleari?

Tra i Paesi che possiedono più armi nucleari il podio spetta alla Russia, con un arsenale di 5,977 armi, seguita dagli Stati Uniti che ne contano 5,428. Troviamo poi Cina, Francia, Regno Unito, Pakistan, India, Israele e Corea del Nord.

L’italia possiede bombe atomiche?

No, il nostro Paese non possiede armi nucleari e non ne produce. Sul territorio italiano, tuttavia, sono presenti ordigni nucleari statunitensi perché l’Italia fa parte del programma di condivisione nucleare della NATO. Si tratta di armi nucleari custodite e controllate dagli USA nei Paesi firmatari del Patto Atlantico, che servirebbero per fornire addestramento agli eserciti in caso si rendesse necessario il loro utilizzo. Le armi nucleari in Italia si troverebbero, secondo ciò che riporta il sito delle Forze Armate, ad Aviano, in Friuli-Venezia-Giulia, e nella base di Ghedi, in provincia di Brescia.