LA BOMBA ATOMICA

LA BOMBA ATOMICA

Nell'agosto del 1942, gli Stati Uniti vararono il Progetto Manhattan, per l'invenzione e la fabbricazione della bomba atomica. Iniziò cosi l'asservimento a scopi bellici della sperimentazione, condizionata dalla seconda guerra mondiale in corso.

Alcuni scienziati, preoccupati del probabile utilizzo militare, si astennero fin dal 1939 dal continuare la ricerca, come fece Hahn in Germania, dove, anche a seguito di una scelta politica di Hitler, venne bloccato un potenziale sviluppo, nel vano tentativo di produrre i missili V1 e V2. Leo Szilard, fisico di origine ungherese ed ex collaboratore di Albert Einstein, proponendo di far cessare la divulgazione sulla fissione nucleare, scrisse in quel periodo al collega Joliot: «Qualora si liberi più di un neutrone, sarà evidentemente possibile una reazione a catena. Questo, in determinate circostanze, potrebbe consentire la realizzazione di bombe estremamente pericolose, ma più particolarmente tra le mani di certi governi».

Nel frattempo il Progetto Manhattan cercava di assicurare le condizioni indispensabili per la produzione di energia dal processo di fissione nucleare. Tali condizioni sono quattro: il materiale fissile deve essere in quantità sufficiente e disposto secondo una determinata 'geometria'; i neutroni impiegati devono essere 'lenti', cioè dotati di velocità idonea a dar vita alla reazione; il flusso di neutroni deve essere regolato per controllare la fissione; infine, l'energia scaturita deve essere utilizzabile. Per soddisfare queste condizioni si fece ricorso all'uranio 235, poiché il suo nucleo è facilmente scindibile con neutroni 'lenti', dal momento che la 'sezione d'urto', cioè la possibilità di dividere il nucleo, risulta, in prima approssimazione, inversamente proporzionale alla velocità dei neutroni. L'uranio 238 invece, pur presente in maggiori quantità, non è 'fissile', ma 'fertile': vale a dire che 'cattura' un neutrone per diventare, con una successiva e immediata trasformazione, un elemento fissile (il plutonio 239, non presente infatti in natura). Per rallentare i neutroni venne impiegato un elemento 'moderatore', capace di generare nell'urto una riduzione di velocità senza perdite o assorbimento: ad esempio l'acqua, ma anche la grafite, una forma naturale del carbonio.

Infine, per regolare l'attività di un reattore nucleare, si ricorre a barre di controllo mobili all'interno del reattore, e costituite da sostanze in grado di assorbire fortemente i neutroni e rallentare, fino a fermarlo, il processo di reazione a catena. La macchina in cui si produsse per la prima volta una fissione nucleare, caratterizzata da una reazione a catena controllata e capace di automantenersi, fu la famosa 'pila atomica', il prototipo dei futuri reattori nucleari; realizzata da Enrico Fermi, assistito da colleghi e tecnici, era un reattore a uranio e grafite sovrapposti in 'pila', eretto su un campo da gioco e sostenuto da una struttura in mattoni. Entrò in funzione a Chicago il 2 dicembre 1942. Il primo passo era compiuto; per il Progetto Manhattan rimaneva ancora da risolvere l'arricchimento della disponibilità del materiale fissile occorrente per tentare l'esperimento di reazione a catena non frenata: l'esplosione di una bomba atomica. Non passò comunque molto tempo. Nel frattempo, per scongiurare un possibile e ravvicinato impiego bellico, il fisico danese Niels Bohr si adoperò affinché Usa e Urss organizzassero il necessario controllo internazionale, informando i rispettivi governi dell'arretratezza della Germania in proposito; lo sforzo non ottenne risultato per volontà della Gran Bretagna e del suo primo ministro Churchill, che impedì un accordo russo-americano, e anzi, nel 1943, ne raggiunse uno con gli Stati Uniti per l'embargo totale dell'uranio e delle informazioni atomiche (Accordo del Quebec).

Dopo la sconfitta della Germania, nel maggio 1945, si formò negli Usa un comitato presieduto da James Byrnes e coadiuvato da un sotto-comitato scientifico composto dai tre premi Nobel Arthur Compton, Enrico Fermi, Ernest Lawrence e dal responsabile del Centro per la produzione della bomba di Los Alamos, Robert Oppenheimer, per decidere se effettuare una dimostrazione preventiva oppure il diretto impiego militare per accelerare la conclusione della guerra. La decisione cadde tragicamente su quest'ultima ipotesi, nonostante che a sostegno della prima si fossero pronunciati Leo Szilard e i principali scienziati di Chicago con il loro presidente e Premio Nobel James Franck, auspicando una dimostrazione in zona disabitata dinanzi a rappresentanti delle Nazioni Unite. Il 16 luglio 1945 si verificò la prima esplosione nucleare della storia ad Alamogordo, nel deserto del New Mexico (Usa). Gli effetti furono terrificanti, al di là di ogni previsione: la reazione a catena non frenata generò una luce più intensa di quella solare e un vento tempestoso e travolgente seguito da un tuono possente tale da evocare ai testimoni, situati a 15 km di distanza, una vera apocalisse. Alla fine, sul luogo dell'esplosione rimase un profondo cratere.

Questa esperienza non servi d'ammonimento e non valse a impedire, meno di un mese dopo, due vergognosi e immani eccidi destinati a sconvolgere il mondo.

Robert Oppenheimer fu il direttore scientifico del progetto Manhattan, che portò alla realizzazione delle prime bombe nucleari. Dopo la guerra, quale presidente del comitato consultivo del governo americano per i problemi nucleari, si oppose, insieme a Fermi, alla realizzazione della bomba all'Idrogeno. Fu accusato di essere poco affidabile e privato del permesso di accesso alle informazioni riservate. Allontanato dalle ricerche di interesse militare, fu nominato direttore dell'Istituto di Studi Avanzati di Princeton, dove lavorava, tra gli altri, Einstein.

Quest'ultimo non partecipò alla progettazione della bomba atomica. Scrisse una lettera al presidente Roosevelt in cui diceva di ritenere che la recente scoperta della fissione da parte di un fisico tedesco apriva la via alla realizzazione di un ordigno di straordinaria potenza ed inoltre affermava che i fisici tedeschi rimasti nella Germania nazista erano ovviamente al corrente di questa possibilità. Da questa lettera prese il via il processo politico che porto' poi alla decisione di realizzare il progetto Manhattan. Pochi giorni prima di morire firmo' il manifesto Einstein-Russel con il quale si invitavano gli scienziati di tutto il mondo a riunirsi per discutere dei modi per favorire la distensione ed evitare una catastrofe nucleare. Da questo manifesto nacquero le 'conferenze Pugwash per la scienza e gli affari mondiali' che l'anno scorso hanno ricevuto il premio Nobel per la Pace per la loro attività in favore della pace e contro la minaccia delle armi nucleari.

In breve Einstein fu pacifista durante la prima guerra mondiale, interventista di fronte alla minaccia nazista e di nuovo pacifista durante la guerra fredda.

Nel luglio 1945, il secondo conflitto mondiale aveva ormai stremato intere popolazioni. Le distruzioni, le perdite militari e civili, le precarie condizioni economiche, il consumo eccezionale di risorse e il razionamento alimentare avevano colpito tutti i continenti. Tuttavia la guerra proseguiva e la vittoria degli Alleati non era completa. Il Giappone, ultima forza dell'Asse, continuava a resistere alle incursioni aeree e ai bombardamenti americani e, poiché aveva rifiutato di accettare la resa incondizionata il 28 luglio, gli Stati Uniti decisero di utilizzare la bomba atomica per porre fine alla guerra. Il presidente Truman ordinò gli attacchi: vennero fatte esplodere due bombe, il 6 agosto a Hiroshima e il 9 a Nagasaki. Le due città erano tra le meno danneggiate dai numerosi bombardamenti (i raid su Tokyo avevano provocato la morte di 150.000 persone in una sola notte) e pertanto le piú idonee a dare dimostrazione di fronte al mondo della straordinaria potenza distruttrice della bomba e della supremazia militare e tecnologica degli Stati Uniti. Le condizioni meteorologiche e di visibilità, fortuitamente buone al momento dell'azione, consegnarono tragicamente Hiroshima e Nagasaki alla storia. Su Hiroshima, la mattina del 6 agosto 1945 fu sganciata, dal B-29 Enola Gay (dal nome della madre del suo comandante, Paul Tibbets), la bomba all'uranio 235 'Little Boy'(ragazzino), dotata di una potenza pari a piú di 20.000 tonnellate di tritolo ed equivalente a un carico usuale di 2000 aerei B-29. L'orrenda deflagrazione generata dallo scoppio della bomba causò la morte immediata di oltre 70.000 persone e di altrettante, per le ferite riportate, nei giorni seguenti. La vita fu cancellata nella zona d'impatto della bomba, dove si produsse una temperatura di alcune migliaia di gradi Celsius con l'istantanea cremazione di ogni essere vivente. Nelle zone limitrofe molti subirono orrende ustioni, lacerazioni e malformazioni; i superstiti (hibakusha) portano ancora oggi i segni della bomba indelebilmente scolpiti sul proprio corpo. Molti di loro descrissero l'esplosione con il termine pika (lampo), mentre chi si trovava fuori dalla città lo ricordò come pikadon (lampo-boato). In un raggio di decine di chilometri regnava la morte. Tibbets, testimone, con gli altri esecutori della missione, di uno spettacolo allucinante, scrisse sul diario di bordo: «Hiroshima non c'è piú, al suo posto c'è un orribile nube purpurea che ribolle, espandendosi come un fungo, in una pentola di olio nero». Le autorità giapponesi censurarono le notizie sull'accaduto; Truman e Churchill si assunsero la responsabilità di proseguire. Cosí il 9 agosto fu la volta di Nagasaki, raggiunta di mattina dal Bock's Car del maggiore Charles Sweeney, che vi scaricò una bomba al plutonio, 'Fat Man' (grassone). Complessivamente nelle due esplosioni perirono 300.000 persone e per il 17 o 18 agosto era prevista una nuova missione. Ma il Giappone modulò. La guerra era vinta. Agli occhi degli Stati Uniti e del mondo questo sembrò il prezzo da are per ottenere la fine di anni di atrocità. Tibbets e molti altri sostengono, oggi come allora, che la bomba risparmiò migliaia di nuove vittime da sacrificare se si fosse resa necessaria l'invasione del Giappone e che non meno distruttivi e sanguinosi furono, per la loro intensità, i bombardamenti convenzionali.

Questa esperienza lasciò comunque tracce indelebili; è sufficiente riportare la drammatica esclamazione proferita dal capitano Robert Lewis subito dopo lo scoppio: «Mio Dio, che cosa abbiamo fatto?». Theodore van Kirk, navigatore di bordo sull'Enola Gay, ammise: «Io lasciai Hiroshima, ma Hiroshima non lasciò mai me».

La bomba atomica (a fissione) si basa sul fatto che se un neutrone colpisce un atomo di un materiale pesante quest'ultimo di fraziona in due parti e in più libera due neutroni che mantengono la reazione a catena e soprattutto libera un'energia enorme. Nel uranio che si trova in natura questa reazione avviene naturalmente ma viene frenata del fatto che, essendo l'uranio non completamente puro, la reazione si ferma immediatamente e solo pochi atomi si trasformano in energia. Poi c'è da considerare il fatto che molti neutroni riescono a sfuggire dalla pezzo di uranio (Questa reazione da la radioattività).

Nelle bombe nucleari si ha uranio purissimo e parzialmente modificato da precedenti reazioni nucleari, c'è anche da contare il fatto che quest'uranio deve avere un volume abbastanza grosso da tamponare la dispersione di neutroni e, anche se dopo ripetuti interventi, l'uranio mantiene sempre un po' di scorie che impedisco la reazione. Quando la massa del nostro materiale radioattivo sale abbastanza da assicurare un equilibrio tra le reazioni avvenute e quelle fallite si dice che la massa è critica, cioè che può provocare una reazione a catena capace di far esplodere l'oggetto. Nelle bombe nucleari i due pezzi dello stesso oggetto si trovano distanti tra loro e solo nel momento in cui viene innescata le due parti si uniscono dando luogo a un'esplosione nucleare.

Ci sono due modi di trasformare una massa subcritica in una critica o anche ipercritica:

.Il metodo 'balistico': le due metà del materiale esplosivo sono ai capi di un cilindro in mezzo a loro c'è il vuoto. Quando la bomba viene innescata esplodono due cariche di esplosivo convenzionale che scagliano le due metà una contro l'altra. Di colpo le due meta compongono una massa ipercritica compressa che automaticamente esplode. Questo metodo si può utilizzare solo se si utilizza uranio-235. Questo tipo di bomba è stata usata nella seconda guerra mondiale Hiroshima e Nagasaki.

.Il secondo metodo si basa sul fatto che una massa subcritica, se fortemente compressa, può trasformarsi in una massa critica o ipercritica. Questo tipo di bomba è di forma sferica, nel centro di essa c'è il materiale fissibile (uranio-235 o plutonio), nello strato sotto la corazza c'è invece dell'esplosivo chimico. Quando viene innescata l'esplosivo esplode creando una onda d'urto verso il centro della bomba che comprime molto rapidamente il materiale fissibile finche non raggiunge una massa ipercritica e quindi esplode.

Le armi nucleari differiscono dalle armi da fuoco convenzionale per i seguenti motivi: a) l'energia liberata varia da migliaia a milioni di volte di quella emessa dalle bombe a esplosivo chimico; b) all'atto della detonazione emettono radiazioni luminose, termiche e radioattive, capaci di provocare danni alle persone e alle cose a distanze molto rilevanti; c) le sostanze che restano dopo l'esplosione insieme con quelle che vengono eventualmente strappate al terreno o all'acqua sono fortemente radioattive, e quindi, ricadendo sulla terra, possono produrre contaminazioni su zone la cui ampiezza può raggiungere le decine di migliaia di kmq.

Si possono distinguere quattro tipi di esplosioni: aerea, superficiale, subacquea, sotterranea.

Nelle esplosioni aeree i prodotti di reazione, l'involucro della bomba, le altre parti dell'arma e l'aria circostante sono riscaldate fino a raggiungere temperature estremamente elevate, dell'ordine di parecchi milioni di gradi (le temperature delle normali bombe al tritolo non superano i 5000°C).

Le grandi quantità di calore prodotte dall'esplosione trasformano tutti i materiali presenti nella bomba in gas, con conseguente sviluppo di pressioni molto elevate dell'ordine delle centinaia di migliaia di atm.

Pochi milionesimi di secondo dopo l'esplosione della bomba atomica , i gas estremamente caldi e compressi appaiono come una massa di forma pressoché sferica, dotata di una straordinaria luminosità, che viene comunemente chiamata sfera di fuoco.

Subito dopo la formazione, la sfera di fuoco comincia a espandersi; tale sviluppo è accomnato da una diminuzione della temperatura e della pressione e, quindi, anche della luminosità.

Quando la sfera di fuoco è ancora luminosa, la temperatura che regna nel suo interno è ancora così elevata, che i materiali componenti la bomba sono allo stato di vapore. Tali vapori sono composti da prodotti di fissione (estremamente radioattivi), dall'uranio (o plutonio o altri composti esplosivi), che non hanno partecipato all'esplosione, dall'involucro e dagli altri materiali componenti la bomba. Quando la temperatura scende a valori più bassi, detti vapori si condensano e formano una nube, contenente particelle solide (detriti) e piccole goccie d'acqua, provenienti dall'aria succhiata durante l'ascensione della sfera di fuoco. In relazione all'altezza di scoppio e alla natura del terreno sottostante, all'atto dell'esplosione si genera un forte risucchio nelle immediate vicinanze; questo fenomeno provoca l'aspirazione di vari quantitativi di polvere e macerie, che vengono così inglobati nella nube atomica.

In una prima fase i residui materiali della bomba atomica trasportano queste particelle verso l'alto, ma dopo un certo tempo esse cominciano cadere lentamente a causa della forza di gravità, con velocità dipendente dallo loro grandezza. Quando la nube atomica ha raggiunto una quota in cui la sua densità è uguale a quella dell'aria circostante, oppure quando essa raggiunge la base della stratosfera, una parte della nube cessa d'innalzarsi e incomincia ad espandersi orizzontalmente, dando così luogo alla formazione della nuvola a forma di fungo, che è la caratteristica delle esplosioni nucleari.

Nel caso di esplosioni superficiali, la sfera di fuoco, nel corso della sua espansione, viene rapidamente a contatto con la superficie terreste; in conseguenza di ciò, un considerevole quantitativo di terreno e altri materiali, situati nella zona di contatto, vengono vaporizzati e inclusi nella sfera di fuoco.

La differenza tra l'esplosione aerea e quella superficiale consiste, pertanto, principalmente nel fatto che in questo secondo caso la nube atomica è molto più carica di detriti solidi.

L'aspetto più importante dell'esplosione superficiale è la genesi del cosiddetto fall-out (pioggia radioattiva). Tale pioggia è dovuta al fatto che il numero di particelle solide, presenti nella nube atomica, è talmente elevato che una fortissima percentuale dei prodotti di fissione viene incorporata, nel corso del raffreddamento, nelle particelle fuse di terra e di altri materiali solidi. La pressione esercitata sull'aria circostante dai materiali gassosi che formano la sfera di fuoco, genera un'onda esplosiva che è la causa degli effetti meccanici della bomba atomica.

Il contorno esterno dell'onda esplosiva si chiamo fronte d'urto. All'inizio la superficie della sfera di fuoco e del fronte d'uto coincidono; poi. quando la velocità di espansione della sfera di fuoco diminuisce (alcuni decimilionesimi di secondo dopo l'esplosione), il fronte d'urto si stacca dalla sfera di fuoco e prosegue con una velocità superiore a quella del suono nell'aria.

Quando un'onda esplosiva tocca la superficie terrestre, essa viene riflessa in modo analogo a ciò che accade quando un'onda sonora produce un'eco; l'onda riflessa, come quella diretta, può causare danni materiali.

In una certa regione dello spazio, la cui posizione dipende principalmente dall'altezza di scoppio e dall'energia liberata dalla bomba, l'onda diretta e quella riflessa si fondono; questo fenomeno di fusione è chiamato effetto Mach.

Nelle esplosioni subacquee si ha pure la formazione di una sfera di fuoco, l'acqua circostante viene fortemente illuminata dalla sfera di fuoco per un periodo di pochi millesimi di secondo; la luminosità se quando la sfera di fuoco raggiunge la superficie dell'acqua.

La bolla di gas caldissima, che costituisce la sfera di fuoco nell'acqua, nel corso della sua espansione, genera un'onda d'urto. In caso di esplosione con acqua calma, la traccia di detta onda è visibile in superficie, sotto forma di cerchi che si espandono rapidamente, apparentemente più chiari dell'acqua circostante. Subito dopo l'apparizione di tali tracce, una colonna d'acqua e di schiuma emerge sopra la zona dove è avvenuta l'esplosione.

La velocità iniziale con cui l'acqua si innalza è proporzionale alla pressione dell'onda d'urto diretta e, perciò, è più grande nella direzione perpendicolare al punto di scoppio. Di conseguenza l'acqua situata attorno alla superficie verticale passante per il punto di scoppio si innalza più rapidamente.

L'ascensione della colonna d'acqua termina quando la spinta è equilibrata dall'effetto congiunto della gravità e della resistenza dell'aria.

La durata e l'altezza dell'ascesa dipendono dalla potenza della bomba e dalla profondità di scoppio. L'enorme quantità d'acqua che viene lanciata in aria comincia a ricadere molto presto, e, essendo già minutamente suddivisa, finisce per essere completamente polverizzata; pertanto, durante la caduta si forma, alla base della colonna, un densissimo banco di nebbia a forma di ciambella, che si mette in moto allargandosi radialmente come una grande ondata.

La formazione di questo banco di nebbia è importante perché, con ogni probabilità, esso è fortemente radioattivo a causa dei prodotti di fissione condensati in seno alle singole gocce d'acqua.

La radioattività diffusa del banco di nebbia si somma alla pioggia radioattiva (rainout), dovuta alla nube atomica e insieme costituiscono la radiazione nucleare residua susseguente a un'esplosione subacquea. La quasi totalità della radiazione termica emessa dalla sfera di fuoco viene assorbita dall'acqua circostante.

Nelle esplosioni sotterranee, se lo scoppio si manifesta a piccole profondità, si può verificare fuoriuscita della sfera di fuoco, in questo caso la bomba provoca lo strappamento di grandi quantità di terreno, così da formare una colonna analoga a quella che si forma nell'esplosione subacquea.

A causa dei materiali asportati dall'esplosione, si forma un cratere di considerevole ampiezza. Il volume del cratere e la massa di materiali strappati dal suolo aumentano in modo pressoché proporzionale all'energia liberata dalla bomba.

Le particelle di terreno incominciano a ricadere sul terreno pochi secondi dopo l'esplosione e formano una nuvola di polvere alla base della colonna, che si sposta verso l'alto. La rapida espansione della sfera di fuoco nel terreno provoca la formazione di onde sismiche, simili a quelle dei terremoti. Una parte dell'energia liberata viene trasmessa all'aria circostante sotto forma di onda esplosiva; l'intensità del fronte d'onda dipende essenzialmente dalla profondità a cui avviene l'esplosione e della potenza della bomba.

L'esplosione sotterranea, strappando un volume di terreno maggiore che non quella superficiale, provoca l'immissione di un grandissimo quantitativo di pulviscolo nella nube atomica e di conseguenza le esplosioni di questo tipo sono sempre accomnate da un'abbondante pioggia di polvere radioattiva (fallout).

Le particelle più pesanti ricadono subito in zone vicino al cratere, Quelle più leggere rimangono più a lungo in aria e possono essere trasportate a grande distanza dai venti.

Nella bomba ad idrogeno, detta più propriamente bomba a fusione (o bomba H),

i nuclei di idrogeno pesante, sotto l'azione di elevatissime pressioni e temperature, si uniscono per formare nuclei di elio: questa reazione avviene con sviluppo di una enorme quantità di energia.

I metodi di preparazione e di costruzione della bomba ad idrogeno sono mantenuti segreti dalle due potenze che la possiedono: USA e CSI. Si ritiene comunque che le bombe a fusione attualmente prodotte siano del tipo cosiddetto 3-F (fissione-fusione-fissione).

In un simile tipo di bombe si possono distinguere tre stadi: il primo stadio, quello più interno, è costituito da una comune bomba atomica, la quale, una volta portata allo stato critico di fissione, fornisce la temperatura necessaria ( diverse decine di milioni di gradi) per innescare la reazione fusione (secondo stadio) e serve allo stesso tempo come sorgente di neutroni.

Attualmente, si ritiene che i materiali adoperati per la fusione siano il litio-6 e il deuterio, il cui nucleo è composto da un neutrone e da un protone. Il litio-6 cattura rapidamente i neutroni, scindendosi in un nucleo di elio e in uno di tritio.

Quest'ultimo, a sua volta, si fonde con il deuterio, formando elio più un neutrone e sviluppando una elevata quantità di energia.

Diverse ipotesi sono state avanzate circa l'azione di questi neutroni: 1) essi possono reagire con altri nuclei di elio, favorendo la continuazione della reazione di fusione; 2) possono essere sufficientemente rallentati per reagire con l'uranio-235, o con il plutonio della bomba atomica di innesco; 3) possono reagire con l'uranio-238 e provocarne quindi la fissione (terzo stadio).

I neutroni prodotti dalla reazione tritio-deuterio possiedono energia sufficiente a rompere gli atomi di uranio-238 e a provocarne quindi la fissione.

In una bomba ad idrogeno tutte le reazioni avvengono contemporaneamente e ciascuna di esse rinforza tutte le altre; infatti, la fissione dell'uranio-238: 1) aumenta il numero di neutroni disponibili per il primo e il secondo stadio; 2) aiuta a mantenere la temperatura del secondo stadio a un valore sufficientemente elevato perché la reazione di fusione non si arresti; 3) tende a mantenere il primo stadio nella condizione critica grazie all'effetto implosivo. In definitiva, il primo stadio fornisce il calore e i neutroni al secondo stadio, il quale a sua volta fornisce neutroni veloci al terzo stadio.

La bomba a neutroni è sostanzialmente una variante della bomba ad idrogeno; in essa vengono diminuiti gli effetti esplosivi a mezzo di un accurato studio delle equazioni neutroniche della termofusione al fine di evitare la partecipazione alla reazione di una gran parte di neutroni.

Fissando due masse critiche (una minima di uranio-235 e una minima di idrogeno o litio) è possibile, contenendo gli effetti della deflagrazione, fare in modo che una parte molto consistente di neutroni sfugga alla massa in reazione investendo l'area circostante. E' necessario inoltre provvedere alla realizzazione dell'insieme utilizzando materiali che consentano di ottenere un grado di assorbimento dei neutroni pressoché minimo.

La bomba a neutroni, o bomba N, viene spesso chiamata anche bomba pulita in quanto non lascia, già a distanza di poche ore dalla sua esplosione, tracce di radioattività. Distrugge la vita umana nel raggio di circa 1500 metri, lasciando però intatte le cose che vengono semplicemente attraversate dai neutroni ad esclusione di un'area piuttosto limitata (un diametro di circa 350 metri); il terreno è praticamente interamente praticabile a distanza di sole poche ore dal lancio, le strutture possono così essere utilizzate.

E' una bomba per quanto detto, particolarmente indicata nei casi in cui necessiti attaccare il nemico su un territorio amico o che no sia, comunque, conveniente distruggere.

Gli effetti della bomba atomica si possono raggruppare in tre categorie: meccanici,

termici, radioattivi. I danni prodotti dall'onda d'urto sulle persone si possono distinguere in due gruppi: quelli diretti e quelli indiretti.

Gli effetti indiretti sono causati dalla caduta di fabbricati, dal trasporto ad alte velocità di materiali contundenti (schegge di vetro, di legno, ecc.). Quelli diretti sono provocati dalla pressione dell'onda d'urto. La sovrapressione sufficiente a uccidere un uomo è pari a 2.104 Kg/cm. Questa sovrapressione, nel caso di una bomba atomica da 20 kiloton, si manifesta a circa 600 m dall'epicentro. A Hiroshima, alcune persone, che si trovavano entro un raggio di 2000 metri, hanno avuto la rottura del timpano; in altri casi sono state riscontrate rotture del tessuto polmonare o viscerale.

I danni prodotti dagli effetti meccanici delle bombe atomiche sulle strutture si possono così riassumere: 1) distruzione praticamente completa entro un raggio di 800 m; 2) danni gravi alle strutture di edifici con armature di ferro, crepe in pareti di mattoni dello spessore di 22.5 cm; edifici a più piani di mattoni distrutti o in procinto di crollare, entro un raggio di 1700 m; 3) edifici con notevoli danni alle strutture, non abitabili ma riparabili; gravi danni alle intelaiature delle finestre o delle porte, entro un raggio di 2500 m; 4) danni da urto alla maggior parte degli edifici entro un raggio di 3000 m; 5) deformazioni delle intelaiature delle finestre o delle porte, rottura completa dei vetri, entro un raggio di 12000m.

L'onda termica arrivata dopo l'onda d'urto, ciò perché i fotoni pur viaggiando con la velocità della luce hanno un cammino medio piccolo: di conseguenza essi vengono continuamente assorbiti dagli atomi che compongono l'atmosfera e quindi riemessi.

Il processo di diffusione dei fotoni è, quindi, realizzato secondo un percorso a tappe con andamento zig-zag e, per quanto il tempo di percorrenza delle singole e tappe sia brevissimo, il tempo di diffusione è relativamente grande, in quanto l'assorbimento e la relativa emissione dei fotoni da parte degli atomi che compongono l'atmosfera richiede un certo tempo.

A causa di questa lentezza nella diffusione, la durata di emissione dell'energia termica, nel caso di una bomba atomica di 20 kiloton è di 3 secondi.

Questa circostanza è favorevole per la difesa della radiazione termica, in quanto si viene ad avere un maggior tempo a disposizione, per adottare uno dei provvedimenti atti a sottrarsi agli effetti della radiazione stessa.

Quando l'aria è limpida, la diffusione del calore avviene con maggior facilità; la presenza di nubi, nebbia, pulviscolo, fumi, ecc. ostacola la penetrazione dei raggi calorifici e riduce il loro campo d'azione in modo più o meno grande, a seconda del grado di maggiore o minore visibilità.

Gli effetti sull'uomo della radiazione termica si possono classificare nel modo seguente:

per quantità di calore ricevuto pari a 2-3 cal/cm, si hanno scottature di 1°grado; per quantità di calore pari a 3-4 cal/cm, scottature del 2°grado; per quantità di calore pari a 8-l0 cal/cm si hanno scottature di 3°grado.

I dati sulla gravità delle ustioni provocate dalle bombe atomiche usate in Giappone sono i seguenti: a 0-l000 m: 95% carbonizzati; a 1400-2000 m: carbonizzati e ustionati di 2°grado; a 2000 m: eritema bolloso, depigmentazione;

a 2000-4000 m: pigmentazione bruna. Gli effetti della radiazione termica dipendono molto dal tipo di vestito indossato; i tessuti di color bianco assorbono meno calore; il contrario accade per stoffe nere o di colore scure:

In una esplosione atomica si calcola che, in genere, la radiazione termica provoca il 20-30% delle perdite.

Gli effetti termici sui materiali si manifestano con lo sviluppo di incendi; a seconda della natura dei materiali, varia la quantità di calore che deve essere ricevuta perché il materiale bruci.

La radioattività emessa dall'esplosione di una bomba atomica si suddivide in due categorie: la radioattività iniziale e quella residua.

La separazione convenzionale di queste due forme di radioattività è fondata sul fatto che la radioattività iniziale viene emessa nel giro di un minuto primo. Tutte le radiazioni, emesse dopo che sono trascorsi 60 secondi dall'esplosione, formano la radioattività residua.

La misura della radioattività è fondata sull'effetto ionizzante, l'unità di misura è il roentgen ( simbolo r) che corrisponde all'ammontare di raggi gamma o di raggi X che produce in centimetro cubico d'aria secca alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm, un numero di ioni tali da equivalere all'unità di carica elettrostatica, vale a dire 2.08x109 ioni dell'uno e dell'altro segno.

Per quanto riguarda l'effetto globale che le radiazioni possono avere sull'uomo, occorre fare alcune precisazioni.

Prima di tutto è necessario stabilire il tempo entro cui si riceve una certa dose; per esempio 100 roentgen in molti anni non producono effetti dannosi; ma la stessa quantità somministrata in un giorno o in un minuto provoca già notevoli alterazioni del sangue. La seconda precisazione da fare è che, mentre si possono tollerare anche migliaia di roentgen di radioattività se questa viene assorbita da un tratto limitato del corpo, è sufficiente un'esposizione a 600 roentgen di tutta la superficie corporea perché l'individuo muoia.

Se si considera il caso di esposizione di tutto il carpo a una radiazione, in modo che la dose sia assorbita in poche ore, si ha un aumento dell'effetto patologico proporzionato al tempo di esposizione. Le principali manifestazioni patologiche, che si possono osservare nelle popolazioni sottoposte al bombardamento atomico, sono: 1) sterilità e impotenza; 2) cataratte e cecità; 3) danni al sangue;

4) produzione di tumori maligni; 5) danni sullo sviluppo infantile; 6) danni sul feto; 7) danno genetico.

Gli studi sulla fertilità e l'impotenza degli uomini e delle donne delle due città giapponesi bombardate, dimostrano chiaramente quanto grande è l'influenza delle radiazioni nucleari sugli organi riproduttivi.

A quattro mesi di distanza dal bombardamento, su 924 uomini esaminati 35% era sterile; su 399 donne sessualmente mature il 60% aveva perso le funzioni mestruali completamente. A Hiroshima 1 abitante su 10 entro un raggio di 1200 metri dall'epicentro ha presentato vari gradi di lesione oculare: le cataratte si formano in seguito al bombardamento del cristallino da parte dei neutroni emessi dalla bomba. Le alterazioni sanguinee hanno avuto un carattere di persistenza; a Hiroshima su 924 soggetti esaminati si è potuta stabilire una riduzione dei globuli rossi dell'1.6%. Fatto ancora più importante è l'aumento delle leucemie.

A Hiroshima e a Nagasaki l'aumento delle leucemie si è verificato fra coloro che, al momento dello scoppio si trovavano a non più di 2000 m dall'epicentro.