Bomba all'idrogeno e bomba atomica: la differenza
La bomba atomica ricava la sua energia spezzando atomi pesanti. La bomba all'idrogeno ricava la maggior parte della sua fondendo atomi leggeri, e per partire ha bisogno di una bomba atomica al proprio interno. Questa è la risposta breve. La differenza concreta sta nella potenza: le due bombe usate in guerra nel 1945 sprigionarono 15 e 21 chilotoni, mentre la prima bomba all'idrogeno, provata sette anni dopo, ne sprigionò 10.400.
| Bomba atomica (fissione) | Bomba all'idrogeno (termonucleare) | |
|---|---|---|
| Reazione | Nuclei pesanti si spezzano a catena | Nuclei leggeri si fondono, con molta fissione in più |
| Combustibile | Uranio-235 o plutonio-239 | Deuteruro di litio e trizio, con un innesco a fissione |
| Come si avvia | Esplosivi convenzionali formano una massa critica | Una bomba atomica (il primario) accende lo stadio a fusione |
| Potenza tipica | Da 1 a qualche decina di chilotoni; il test più grande fu di 500 kt | Da centinaia di chilotoni a megatoni; provati 50 Mt |
| Primo test | Trinity, luglio 1945 | Ivy Mike, novembre 1952 |
| Uso in guerra | Hiroshima e Nagasaki | Mai |
Spezzare e fondere
Quando un neutrone colpisce un nucleo di uranio-235 o di plutonio-239, il nucleo si rompe in due frammenti più leggeri e libera due o tre nuovi neutroni. Se il materiale è abbastanza e ben compattato, quei neutroni spezzano altri nuclei, e il numero di fissioni raddoppia più o meno ogni centesimo di microsecondo. L'intero rilascio di energia dura meno di un milionesimo di secondo.
La fusione fa il percorso opposto. Nuclei di idrogeno pesante, deuterio e trizio, vengono costretti a unirsi in elio, e la massa persa nel processo si trasforma in energia. A parità di peso, la fusione deuterio-trizio libera circa quattro volte l'energia della fissione dell'uranio. Il problema è la temperatura: decine di milioni di gradi, che nessun esplosivo chimico può raggiungere.
Perché una bomba H contiene una bomba atomica
In pratica solo un'esplosione a fissione può fornire il calore necessario alla fusione. Nello schema a due stadi ideato da Edward Teller e Stanisław Ulam nel 1951, una bomba a fissione chiamata primario esplode per prima. I suoi raggi X, alla velocità della luce, invadono l'involucro e comprimono il secondo stadio prima che l'esplosione faccia a pezzi l'arma. Il combustibile compresso si accende.
Il secondario è avvolto nell'uranio, e il flusso di neutroni veloci prodotto dalla fusione fa fissionare anche quell'uranio. In molte armi termonucleari circa metà della potenza totale viene da quest'ultima fase di fissione. Il nome di bomba all'idrogeno è quindi vero solo a metà: è una bomba a fissione, fusione e fissione.
Dal 1945 al 1952
Fu il Progetto Manhattan, in tempo di guerra, a dare vita alla bomba a fissione. Hiroshima fu distrutta da un ordigno all'uranio a cannone mai provato prima; Nagasaki da una bomba al plutonio a implosione identica al congegno di Trinity. Dopo la guerra le bombe a fissione crebbero in fretta, ma sbatterono contro un tetto: più materiale fissile si mette in una sola arma, più è difficile impedirgli di reagire troppo presto. La più grande bomba a fissione pura mai provata, Ivy King, nel 1952, raggiunse i 500 chilotoni.
Due settimane prima gli Stati Uniti avevano provato Ivy Mike, un apparato refrigerato di 74 tonnellate pieno di deuterio liquido. Produsse 10,4 megatoni e cancellò un'isola dalla carta geografica. Nel giro di due anni il combustibile liquido lasciò il posto al deuteruro di litio solido, e la bomba all'idrogeno entrò in un aereo. Un vero ordigno sovietico a due stadi seguì nel 1955, quello britannico nel 1957, quello cinese nel 1967 e quello francese nel 1968.
Cosa c'è negli arsenali di oggi
Quasi tutte le testate strategiche di Stati Uniti, Russia, Regno Unito, Francia e Cina sono termonucleari. Oltre alla potenza pura, lo schema ha un altro vantaggio: l'efficienza. Una testata moderna a due stadi di qualche centinaio di chili rende diverse centinaia di chilotoni, e così un solo missile può portarne parecchie. Le armi a fissione pura restano il punto di partenza dei nuovi Stati nucleari, e i primari delle testate moderne sono a loro volta congegni a fissione potenziati da una piccola carica di gas deuterio-trizio.
Confusioni frequenti
Bomba nucleare e bomba atomica sono la stessa cosa? Arma nucleare comprende entrambi i tipi. Bomba atomica indica di solito le armi a fissione.
La bomba all'idrogeno è più radioattiva? Non per forza. Il fallout dipende soprattutto da quanta fissione avviene e dal fatto che la palla di fuoco tocchi o no il suolo. Uno schema pulito, con poco uranio nel secondario, produce meno fallout per chilotone; una potente esplosione al suolo ne produce moltissimo.
Si può fare una bomba all'idrogeno grande a piacere? In teoria gli stadi si possono concatenare; la Bomba Zar sovietica ne aveva tre ed era progettata per 100 megatoni. In pratica un'arma simile non ha alcun uso militare, come mostra la storia della Bomba Zar.
Per confrontare i due tipi sulla mappa, scegliete Little Boy e poi una testata moderna da 800 chilotoni nel simulatore. I dettagli di ciascuno schema sono in come funzionano le armi nucleari.