Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Nejničivější zbraň v dějinách lidstva poprvé vybuchla před šedesáti lety

aktualizováno 
Dne 1. listopadu 1952 došlo k první zkoušce nejničivější zbraně v dějinách lidstva. Termonukleární exploze, která byla vyvrcholením dlouholetého vývoje, tehdy svou silou zaskočila i samotné autory. Vybuchla takzvaná vodíková bomba.

Prvního listopadu 1952 vešlo do dějin první "umělé Slunce". A zrodilo se nové nebezpečí.

Brzy ráno 1. listopadu 1952 (31. října našeho času) bylo veškeré osazenstvo pokusné atomové střelnice USA na tichomořském atolu Eniwetok uvedeno do stavu nejvyšší pohotovosti. Na ostrůvku Elugelab, ležícím v severní části okrouhlé laguny, bylo k pokusu připraveno fyzikálně technické zařízení, určené ke spuštění první masivní termonukleární jaderné reakce v dějinách lidstva.

Výsledky experimentu očekávali především fyzici. Získaná data měla být využita v návrzích konstrukce nového pokolení nukleárních zbraní, které by ničivou silou mnohonásobně překonávaly bomby využívající pouze energii štěpení atomů uranu nebo plutonia.

Pokus však nedopadl podle předpokladů. Američtí jaderní fyzici se poněkud nedopočítali a exploze byla dvakrát silnější, než očekávali. Vytvořila několikakilometrový kráter a zamořila rozsáhlou oblast.

Teoretické předehry

Cesta k událostem na atolu začala v prvních desetiletích 20. století, ale definitivní směr nabrala až s pochopením principu atomových zbraní.

Jakmile bylo zřejmé, jaké fyzikální podmínky budou panovat v samém středu exploze nové zbraně (zejména tlak a teplota), přišla některým vědcům na mysl možnost využít jaderné bomby jako rozbušky ke spuštění jiného druhu nukleárních reakcí. Při nich se atomy netrhají na kusy, ale naopak se malá atomová jádra spojují v těžší prvky, přičemž se rovněž uvolňuje velké množství energie. Zrodila se myšlenka uskutečnění takzvané neřízené jaderné fúze.

Pravděpodobně prvním člověkem, kterému v hlavě bleskl nápad sestrojit termonukleární zbraň, byl italský fyzik Enrico Fermi, kterého to napadlo během debaty s Edwardem Tellerem v polovině roku 1942. Maďarského fyzika židovského původu, který přesídlil v roce 1935 z Německa do USA, Fermiho nápad údajně přímo fascinoval. Postupně promyslel řešení, které by snad mohlo konstrukční práce dovést k úspěchu.

Termojaderná kuchařka

Teller nejprve označoval nový druh nukleární zbraně prostým slovem "super" nebo výstižněji "superbomba". Protože podle prvotních představ měla jaderná fúze probíhat mezi těžkými izotopy vodíku, začalo se souběžně používat výrazu vodíková bomba (H-bomb).

"Otec vodíkové bomby" Edward Teller. Fotografie je z roku 1958, kdy byl ředitelem Národních laboratoří v Livermoru, tedy státních amerických laboratoří s významným podílem vojenského výzkumu.

Základní konstrukční úvaha byla prostá. Ve společném tělese bude v jedné části umístěná štěpná atomová bomba a za přepážkou nádrž s kapalným vodíkem. Jakmile v plutoniové roznětce proběhne řetězová reakce, pronikavé záření zahřeje tekutinu na teplotu potřebnou ke slučování atomových jader vodíku. Následné výpočty ovšem Tellerovi ukázaly, že koncept v této podobě fungovat nebude.

Po několikaleté přestávce, způsobené do určité míry odchodem Edwarda Tellera z výzkumného týmu na univerzitu v Chicagu, se v roce 1950 teoretické vývojové práce rozběhly znovu. Lví podíl na nich měli Stanislaw Ulam a Cornelius Everett.

V roce 1951 se podařilo americkým vědcům vypracovat úplně nový návrh konstrukce bomby, který z hlediska teorie průběhu jaderných reakcí a vzájemného uspořádání jednotlivých konstrukčních prvků nevykazoval zásadní pochybnosti. Nový návrh se stal v odborném světě známý jako Teller-Ulam-Design, ale dodnes není zcela jasné, jak se o něj fyzici, i s přispěním jiných badatelů, dělí z hlediska osobních zásluh. Teller neměl zpravidla ke kolegům přívětivý vztah a obdobné postoje v obráceném gardu projevovala i druhá strana.

Předkrm ze skleníku

Pro vývoj termonukleárních zařízení byla v roce 1951 zahájena operace Greenhouse (skleník), v pořadí již šestá od začátku vývoje atomových bomb. V jeho rámci 8. května téhož roku explodovalo na ocelové věži příhradové konstrukce vztyčené nad atolem Eniwetok zvláštní jaderné zařízení, které poprvé mimo štěpnou nálož obsahovalo i kapsli s náplní pro rozběh jaderné fúze.

Experimentální bomba se skládala z prstencovité štěpné plutoniové nálože, tzv. počinové. V jejím středu byla uložena schránka z oxidu berylia, naplněná malým množstvím kapalného vodíku, přesněji jeho izotopů deuteria a tritia. Plášť celého disku tvořil uran 238.

Po spuštění jaderné štěpné reakce v plutoniu vznikla rázová vlna záření, která stlačila k zahřátí ústřední nádobky do takové míry, že v ní jádra atomů těžkého a supertěžkého vodíku začala splývat v jádra helia. Celkový energetický přínos jaderné fúze však byl kvůli omezenému množství použitého deuteria a tritia skromný.

Mnohem významnější bylo, že spojování jader vodíku vedlo k vytvoření mnoha rychlých neutronů. Ty mají tak vysokou energii, že jsou schopné štěpit jinak velmi stabilní atom uranu 238 (jako jaderné palivo se používá běžně uran 235). Štěpení tohoto prvku v obalu tak znásobilo sílu exploze.

Celková změřená mohutnost bomby činila 225 kilotun. Exploze tedy byla zhruba třikrát mocnější, než do té doby nejsilnější atomový výbuch. Zkušební zařízení pojmenované "George" však nebylo předobrazem čistokrevné termonukleární zbraně. Jejich doba však už nadcházela.

Hlavní chod: salám

Skupina amerických jaderných badatelů okolo Tellera propracovala v průběhu let 1951 až 1952 již zmíněný konstrukční princip Teller-Ulam-Design. Jeho strojírenským rozpracováním vzniklo pokusné jaderné výbušné zařízení, kterému tvůrci začali pro tvarovou podobnost říkat "salám".

Pohled na aparaturu prvního termonukleárního zařízení.

Pohled na aparaturu prvního termonukleárního zařízení. "Salám“ je vlevo, za přepážkou měřící aparatura pro sledování fyzikálních veličin během jaderných procesů. Součástí stroje je chladící soustava a další pomocná zařízení. K použití připravená zbraň to ještě nebyla.

Spouštěčem jaderných reakcí byla plutoniová nálož, uzavřená spolu s ostatními konstrukčními prvky ve svařovaném ocelovém plášti tloušťky 2,5 cm. Na vnitřní straně pancíře, pokrytého tenkou vrstvou olova a několika centimetry polyethylenu, se vytvořila plasma, která tlakem a rázovou vlnou měkkého rentgenového záření působila na střed "salámu".

Pod počinovou náloží bylo v masivním obalu z uranu 238 vertikálně uloženo vlastní termojaderné ústrojí. Tvořila ho trojitá Dewarova nádoba z nerezavějící oceli (pro nefyziky termoska), která vzduchoprázdným prostorem mezi stěnami tepelně izolovala ústřední náplň zkapalněného těžkého vodíku. V podélné ose válcovité nádrže na tekuté deuterium byla umístěna plutoniová trubice, nazývaná "startovací svíčka".

Tlak záření a vzrůst teploty způsobený radiací všech vlnových délek (tzv. princip radiační imploze) ze spouštěcí bomby stlačil dutý středový trn z plutonia obohaceného o několik gramů deuteria i tritia a způsobil přechod jeho masy z podkritického stavu na superkritický. V zařízení se rozběhla druhá, velmi rychlá štěpná reakce, která konečně zahřála a stlačila okolní těžký vodík natolik, aby v něm začaly probíhat reakce jaderné syntézy. Teplota dosáhla hodnoty až 350 miliónů stupňů Celsia.

Souběžně s termonukleárním procesem začaly vzniklé rychlé neutrony s velkou energií štěpit atomy izotopu uranu 238 z obalu Dewarovy nádoby. Převážná část veškeré uvolněné energie se následně přeměnila na teplo, které v mžiku roztavilo svrchní ocelový plášť a vytvořilo rozpínající se ohnivou bublinu, kterou měl být z experimentálně fyzikálního hlediska pokus završen.

Zkouška Ivy Mike

Podle výše uvedeného popisu bylo na ostrůvku Elugelab od března roku 1952 budováno vývojové termonukleární zařízení. Vlastní "salám" byl umístěn svisle v dvoudílné šestipodlažní budově, kde za přepážkou byla instalována měřící aparatura pro sledování fyzikálních veličin během jaderných procesů. Součástí termonukleárního stroje byla i chladící soustava po udržení zkapalněných plynů v tekutém stavu a celá řada pomocných zařízení.

Budova s termonukleráním zařízením pro pokusný výbuch Ivy Mike

Budova s termonukleráním zařízením pro pokusný výbuch Ivy Mike

Vedle haly byl vztyčen 114 metrů vysoký stožár antén kontrolního dálkového telemetrického systému (včetně televizních vysílačů). Na ostrůvku i na okolních korálových útesech byla zřízena rozsáhlá soustava 500 prvků pro měření teploty a tlaku.

Ve vzdálenosti 2,7 km byl na sousedním ostrově postaven mimořádně odolný bunkr, který s plánovaným prostorem exploze spojovala trubice o průřezu 2,4 × 2,4 m se stěnami z překližky a vyplněná polyethylenovými balóny nahuštěnými heliem. Plyn měl dovést rentgenové a gama záření až k registračním přístrojům v bunkru. Pro objasnění toku neutronů byly na povrchu atolu rozmístěny kovové prvky různého složení, aby po výbuchu mohla být změřena intenzita vybuzené radioaktivity.

Plnění fúzní náplně o teplotě -250 °C do Dewarovy nádoby začalo 26. října. Počinová bomba TX-5 (50 kilotun), byla krátce před pokusem upravena. V plutoniové náloži byl snížen obsah štěpného prvku, aby nemohlo dojít k předčasnému rozběhu řetězové reakce a nežádoucímu selhání bomby.

Odpoledne den před pokusem byla počinová nálož ustavena do termonukleárního stroje a bylo doplněno kapalné deuterium. Po půlnoci opustil pokusné zařízení poslední technik. Veškeré osazenstvo atomové střelnice nastoupilo na sledovací loď, která se vzdálila 15 km na jih od vojenské základny na Eniwetoku, která se sama nacházela 37 km od místa pokusu. V 7:00 místního času začalo automatické odpočítávání a za 15 minut byla počinová nálož uvedena v činnost.

Během několika tisícin sekundy poté proběhly veškeré jaderné procesy a nad Elugelabem se začal nadouvat puchýř, intenzivně vyzařující světlo a teplo, který se během několika sekund rozprostřel až do vzdálenosti 2,5 km od místa výbuchu. V mžiku začala ohnivá koule stoupat k nebesům a vytvořila hřibovitý oblak, který za dvě a půl minuty dosáhl výše 30 km.

Ve stejnou dobu přešla přes sledovací loď již značně zeslabená tlaková vlna. V místě výbuchu se projevila mnohonásobně výrazněji. Vyhloubila okrouhlý kráter široký 3 kilometry a hluboký 60 metrů, který zalilo moře. Do ovzduší vyvrhla 80 milionů tun vypařených a rozprášených hornin. V okruhu 10 kilometrů důkladně smetla vše, co vystupovalo nad povrch souše. Silně poškodila i kontrolní bunkr, vzdálený 2,7 kilometru.

Posléze se ukázalo, že se pokus nepovedl podle předpokladů, protože dopadl zhruba dvakrát lépe. Praktická mohutnost zkoušky Ivy Mike byla vypočtena na 5 megatun trinitrotoluenu (TNT), tedy řádově stokrát větší než první jaderné zbraně. Skutečná hodnota mohutnosti pro celý "salám" byla 10,3 megatuny.

Největší přínos k celkovému množství uvolněné energie měl na svědomí rozpad atomů uranu 238 v plášti termojaderné náplně. Ze 4 475 kilogramů uranu se rozštěpilo 465 kilogramů, přičemž se uvolnila energie odpovídající výbuchu 7,9 megatuny trinitrotoluenu.

Čistě teoreticky mohla mohutnost výbuchu dosáhnout 90 megatun. Nikdo však nepředpokládal, že jaderné reakce proběhnou s tak nepravděpodobně vysokou účinností zapojení většiny hmoty do štěpení nebo fúze, aby bylo dosaženo uvedeného ideálního výsledku.

Ve skutečnosti jadernou syntézu podstoupilo podle výpočtů jen deuterium v množství někde mezi 172 litry a 449 litry, když k v nádobě bylo zhruba 1 000 litrů. Jaderná fúze se tak podílela na celkové mohutnosti výbuchu podílem vyčísleným na 2,4 megatuny.

Atol Eniwetok před (vlevo) a po výbuchu Ivy Mike. Na nový kráter vás asi

Atol Eniwetok před (vlevo) a po výbuchu Ivy Mike. Na nový kráter vás asi upozorňovat nemusíme.

Následky tichomořské snídaně

Jaderné reakce podle vědců proběhly velmi důkladně. V nepatrném množství vznikly během fúze všechny prvky tehdy známé periodické soustavy a dokonce dva navíc. Objev byl utajen a Einsteinium a Fermium vešlo ve známost odborné veřejnosti až později.

Zkouška Ivy Mike také způsobila mimořádně silné radioaktivní zamoření. Lví podíl na něm měly procesy spojené se štěpením uranu 238. Oblak radioaktivních prachových částic se rozprostřel do vzdálenosti 1 500 kilometrů. Intenzita zamoření pochopitelně klesala se vzdáleností od místa výbuchu. Zkouška zmnohonásobila obsah radioaktivního tritia v biosféře Země.

A vyžádala si také lidskou oběť. Jeden z letounů určených pro odběr vzorků vzduchu po výbuchu se pro nedostatek paliva zřítil do moře a pilot zahynul.

Američtí vědci získali údaje pro vývoj bojově využitelné termonukleární zbraně. Ovšem ani největší vojenský fantasta si nedovedl představit, že by podle vzoru "salámu" bylo možné sestrojit bojově využitelnou bombu. Hmotnost termonukleárního zařízení činila 86 tun a potřeba byla i špičková kryogenní technika. Ani celkové uspořádání naprosto nebylo vhodné pro válečné použití.

Po 31. říjnu 1952 se však štěpné jaderné bomby náhle ocitly v postavení neškodných prskavek, vhodných z vojenského hlediska spíše jen k plnění taktických úkolů, než k nasazení jako zbraně strategického významu. Dění v Tichomoří neuniklo pochopitelně pozornosti J. V. Stalina a ani jeho vojáků a vědců. Bylo na sovětských fyzicích, aby s protivníkem opět vyrovnali krok.

Druhý díl článku se bude věnovat dalšímu vývoji termonukleárních zbraní i fyzice za nimi.

Autor:



Nejčtenější

Být první nestačí. Spermie musí projít záhadným „pracovním pohovorem“

Vajíčko si podle některých vědců aktivně vybírá, kterou spermii vpustí k...

Spermie vyrážejí k vajíčku a ta nejrychlejší spermie vajíčko oplodní. Přibližně tak si většina lidí představuje...

Otázka dne: Jak může dítě v děloze přežít týdny hlavou dolů?

Dítě vydrží v děloze několik týdnů hlavou dolů. Vy to ovšem doma nezkoušejte,...

Jak může dítě v děloze přežít týdny hlavou dolů, tedy v poloze, která u dospělého vede spolehlivě ke smrti? To je téma...



Měla to být revoluce v létání. Před 50 lety poprvé vyjel Concorde z hangáru

První premiéra Concorde na veřejnosti v Toulouse.

Letiště Toulouse-Blagnac, pondělí 11.prosince 1967. Veřejnost má poprvé možnost na vlastní oči spatřit Concorde, první...

Rozhodněte: bude nejlepším smartphonem iPhone X, Samsung S8 nebo jiný?

Mobil roku

Hlasujte v jubilejním 20. ročníku ankety Mobil roku. Vyberte nejlepší letošní smartphone a vyhrajte jednu z...

Čínská letadlová loď bude asi mít elektromagnetický katapult na letadla

Vizualizace nové čínské letadlové lodě Type 002

Nová třída letadlových lodí čínského námořnictva Type 002 bude pravděpodobně vybavena elektromagnetickým katapultem pro...



Další z rubriky

Největší výbuch před Hirošimou. Loď s výbušninami zničila před 100 lety Halifax

Jedna z výbuchem zničených budov

Již 100 let město Halifax posílá vánoční stromeček do Bostonu. Je to poděkování za pomoc po největším výbuchu před...

General Electric končí po 125 letech se žárovkami

Historické reklamy General Electric Company z 19. století.

Americká společnost General Electric ukázala své plány na příští roky a možná trochu překvapivě mezi nimi chybí výroba...

Reklamní plochy kolem dálnic mizí, přesunout se mají přímo do aut

Audi A8 je první vozidlo, které nabídne autonomní řízení třetí úrovně. Jednotku...

Ve skutečně autonomních vozidlech nebude potřeba sledovat provoz a okolí vozidla a tak se firmy snaží vymyslet, co bude...



Najdete na iDNES.cz