פצצת ביקוע גרעיני

נזקים

הנזקים המיוחסים לפצצות ביקוע גרעיני ולפצצות תרמו גרעיניות הם (בסדר יורד לפי עוצמת הנזק לרקמות אורגניות):
1. גל הדף (shock wave)
מקובל להניח שבפצצת ביקוע גרעיני "רגילה" (בסדר הגודל של פצצת "ילד קטן") יהיה "הרס מוחלט" (מוגדר כ-80% מקרי מוות - מעל 1 אטמוספירה) כתוצאה מעוצמת גל ההדף ברדיוס של כ-500 מטר ו"הרס כבד" (מוגדר כ-15% מקרי מוות - מעל 0.3 אטמוספירה) ברדיוס 1 ק"מ. שטחים אלו יגדלו משמעותית במידה והפיצוץ יהיה כמה מאות מטרים מעל גובה הקרקע. יחד עם זאת, מקלטים וממ"דים בישראל אמורים לשרוד את רוב ההדף שכן התקן קובע שמבנים אלו עמידים בהדף של מעל 1 אטמוספירה.
2. קרינה תרמית (light emission)
כוויות קשות ואף התאיידות של אנשים החשופים וקרובים לפיצוץ, ושריפות מבנים. עוצמת ההרס תלויה בעוצמת גלי השריפות, בטיב הבניה וכדומה.
3. קרינה מייננת (ionizing radiation)
עוצמת הקרינה קטנה בכמחצית, מדי 150 מטר. הקרינה קטלנית לרקמות וגם כאן הטווח הקטלני נאמד בכמה מאות מטרים, בפצצה מהגודל של "ילד קטן".
4. נשורת/זיהום רדיו-אקטיבי (fallout / radioactive contamination)
הנשורת נוצרת רק במידה שהפיצוץ היה קרוב מאוד לקרקע. האבק המיונן מתחיל לנשור מהפטרייה בגובה קילומטרים רבים כחצי שעה לאחר הפיצוץ. עוצמת הנזק תלויה במשטר הרוחות ובפצצה מהגודל של "ילד קטן" יכולה להגיע לכ-20 ק"מ. הנשורת נחשבת קטלנית ב-48 השעות הראשונות לאדם ללא הגנה, ולאחר מכן עוצמתה דועכת עד ל 1% מכמות הקרינה הראשונית, אך גם אז אין להישאר יותר מכמה שעות בשטח הנגוע ללא הגנה. קיר בטון בעובי 30 ס"מ נחשב להגנה מספקת.
5. דופק (פולס) אלקטרו-מגנטי (electromagnetic pulse)
נזק זה אינו גורם לפגיעה ישירה בחיי אדם, אך עלול לגרום לנזק כלכלי ותעשייתי חמור. מערכות מחשב רבות - בין השאר של מערכות חיוניות כגון מים וחשמל - עלולות להינזק עקב הזרם הרגעי העובר במוליכים בעוצמה גבוהה.

סוגי פצצות

קיימים שני סוגי פצצות גרעיניות אורניום ופלוטוניום. על מנת להרכיב ולהשמיש את חומר הגרעין יש צורך באורניום או פלוטוניום מעושר, טיל גרעיני, ראש נפץ גרעיני ומרעום.

פצצת אורניום

על-מנת להרכיב פצצת אורניום יש צורך באורניום ובשרשרת צנטריפוגות. הצנטריפוגה הטובה ביותר היא כזו המסתובבות במהירות גבוהה ככל הניתן, צרה וארוכה - בצנטריפוגות מסוג זה משתמשים האירופאים והאמריקאים. קיימות גם צנטריפוגות שמנות וקצרות - בצנטריפוגות מסוג זה משתמשים הרוסים. תוכנית הגרעין האיראנית משלבת בין שני סוגי צנטריפוגות אלו ואף פיתוח של סוג צנטריפוגה חדש, המכונה בשם IR-2.
האוראניום ברמת העשרה גבוהה יותר מתרכזים באזור מרכז הצנטריפוגה ונשאבים על ידי משאבה לצנטריפוגה הבאה בשרשרת, שם אחוז ההעשרה וריכוז האורניום המעושר הרבה יותר גבוה, וכן הלאה לצנטריפוגות הבאות בשרשרת.

פצצת פלוטוניום

פצצת פלוטוניום ניתן להרכיב רק בכור מים כבדים, אליהם מכניסים צינורות אורניום המתגבשים במים לפלוטוניום.

מנגנון ירי

מנגנון הירי, המנגנון שבפצצה "ילד קטן"- שהוטלה על הירושימה, הוא מנגנון שמבוסס על הפרדת החומר הבקיע לשתי מסות תת-קריטיות, וירי אחת מהן אל השנייה למטרת הביקוע. החומר הבקיע במנגנון זה הוא אורניום מועשר (כלומר אורניום שרובו עשוי מהאיזוטופ הרדיו אקטיבי אורניום 235, אשר באורניום טבעי הוא מהווה אחוז קטן מהרכב החומר שרובו מורכב מאורניום-238). את המסה הקריטית של האורניום המועשר, מפרידים לשתי מסות תת-קריטיות, בצורה של "קליע" ו"מטרה". שתי המסות נמצאות בקנה ירי, וכדי ליצור את תגובת השרשרת הגרעינית, נורה ה"קליע" אל ה"מטרה", ובכך מתחבר אליה, יוצר מסה קריטית ומתחיל את הביקוע הגרעיני.
יעילות מנגנון הירי נמוכה למדי שכן רק אחוז קטן מהאורניום עובר את תהליך הביקוע הגרעיני, ולמנגנון פוטנציאל גדול לתאונות: התרסקות מטוס, שריפה או מכת ברק עלולים להפעילו וליצור תגובת שרשרת גרעינית.

מנגנון קריסה

מנגנון הקריסה, המנגנון שבפצצה "איש שמן"- שהוטלה על נגסאקי, הוא מנגנון המבוסס על דחיסה של מסה תת-קריטית עד מצב של מסה על-קריטית. החומר המתבקע במנגנון זה הוא פלוטוניום U-239, או אורניום מזוקק U-238. המנגנון מבוסס על ליבת מסה תת-קריטית של פלוטוניום או אורניום, שממוקמת במרכז מסה כדורית של חומר נפץ רגיל. כדי ליצור את תהליך הביקוע, מוצת בו-זמנית חומר הנפץ שמסביב לליבה, ובכך יוצר לחץ סימטרי עצום אל תוך ליבת הפלוטוניום. ליבת הפלוטוניום נדחסת, וצפיפותה מתגברת עד כדי היווצרות מסה על-קריטית המאפשרת את הליך ביקוע הגרעין. הבעיה בדבר הזה נובעת מהקושי לוודא שתהליך הדחיסה יהיה סימטרי באופן מדויק. דחיסה לא - סימטרית תביא לפליטת מסת הפלוטוניום אל מחוץ לגוף הפצצה, ובכך לשיבוש תהליך הביקוע ולפיצוץ בלתי - יעיל. על הקושי ניתן להתגבר בעזרת מנגנון לוויסות עוצמת פיצוץ חומר הנפץ הרגיל עד להשגת גל הדף בסימטריות הרצויה.
מנגנון הקריסה יעיל ובטיחותי יותר ממנגנון הירי, שכן כדי ליצור תהליך ביקוע יש ליצור תהליך דחיסה מדויק מאוד ולא מקרי.