Più propriamente chiamata
bomba nucleare,
venne utilizza per la prima volta il 6 agosto 1945 nel bombardamento di
Hiroshima e tre giorni dopo in quello di Nagasaki (Giappone). Il principio della
bomba è fondato sulla relazione espressa da Einstein nel 1905, nella
quale teoricamente viene dimostrato che la massa di un corpo è la misura
della sua energia totale secondo la formula
E = mc², dove
E
rappresenta l'energia espressa in erg,
m la massa espressa in grammi e
c la velocità della luce espressa in centimetri al secondo. In
pratica qualunque trasformazione chimica che produca una differenza tra la massa
di partenza dei componenti e quella finale, provoca anche una produzione di
energia; applicando tale formula alla massa di un grammo si ha l'equivalenza in
energia pari a 900.000.000.000.000.000.000 erg. La
b.a. è stata
quindi ottenuta applicando il principio di Einstein a un nucleo pesante: questo,
se colpito da un neutrone, si divide in due nuclei di massa intermedia, con
conseguente diminuzione di massa. A ciò consegue un'emissione di energia
in quantità molto elevata. Tale processo, chiamato
fissione,
necessita però di condizioni particolari per essere efficace.
Innanzitutto occorre che gli elementi bombardati occupino le posizioni estreme
della tavola periodica degli elementi, perché è stato calcolato
che i massimi valori di energia liberata corrispondono alla formazione di atomi
di medio peso atomico, derivabili solo da elementi leggeri o pesanti. Inoltre
occorre che gli atomi coinvolti in questo processo siano in numero elevato e
quindi che, una volta innescato, il processo dia origine a una reazione a
catena. Nella
b.a. tutto ciò è stato ottenuto bombardando
con neutroni veloci i nuclei dell'uranio 235 o del plutonio 239 (
materiali
fissili): questi, disintegrandosi, producono due atomi di peso medio
(xeno-stronzio o cripto-bario) e sono in grado di innescare una reazione a
catena, a condizione che in partenza sia disponibile una determinata massa di
materiali fissili detta
massa critica. La potenza di una
b.a.
generalmente si aggira intorno ai 10 megaton. Esiste anche un secondo metodo di
trasformazione di massa in energia, chiamato
fusione. Tale processo si
basa sulla fusione di due nuclei di idrogeno per ottenere un nucleo di elio, con
l'avanzo di una particella di massa che si trasforma in energia (ciò che
avviene nel Sole). Infatti un nucleo di idrogeno ha una massa di 1,008 x 4 =
4,032 e cioè 0,028 in più del nucleo di elio; tale difetto di
massa, secondo la formula di Einstein, darà uno sviluppo di energia pari
a 28.000.000 di elettroni volt, che, moltiplicati per il numero di atomi
contenuti in un grammo di elio, equivalgono a 190.000.000 di chilowatt. Il
processo di
fusione trova la sua applicazione nella cosiddetta
bomba
H o bomba a idrogeno, un ordigno termonucleare in grado di sviluppare una
potenza di 100 megaton e un effetto termico molto maggiore di quello della
b.a. (15 milioni di gradi nell'epicentro). Tuttavia la trasformazione per
fusione necessita di una grande quantità di energia termica per
essere innescata ed è per questo che la bomba H è generalmente
costituita da una piccola
b.a intorno alla quale viene disposto il
materiale fusibile in quantità potenzialmente illimitata (non
esiste una massa critica). L'esplosione della
b.a. funge da innesco per
le successive reazioni a catena che alternano reazioni di fusione a reazioni di
fissione. ║
Effetti fisici di un'esplosione atomica: gli effetti
dannosi, che si verificano dopo lo scoppio della
b.a., sono di tre
specie: d'urto, termici e radioattivi. Tali effetti non sono proporzionali, nel
raggio d'azione, alla potenza della bomba stessa, così che ammettendo che
una bomba da 20 KT (1 KT è uguale a 1.000 tonnellate di tritolo) produca
una certa quantità di potenza d'urto, di calore e di
radioattività, una bomba da 200 KT produrrà danni per circa il
triplo per l'onda d'urto e poco più che il doppio per il calore, mentre
la radioattività subirà solamente un piccolo incremento. All'atto
dell'esplosione, si dispone di pochi istanti per difendersi dall'onda d'urto
proveniente dal punto zero: 2 secondi a un chilometro, 4 secondi a due
chilometri e 7 secondi a tre chilometri, ma il pericolo maggiore è sempre
quello del danno irreparabile che può produrre la contaminazione
provocata dalla radioattività residua, non essendovi alcun mezzo per
distruggerla. ║
Azione biologica delle esplosioni atomiche: gli
effetti biologici delle radiazioni emesse dalle esplosioni atomiche possono
essere
immediati (effetti meccanici o termici) oppure
secondari a
causa dei prodotti di fissione e dei radioisotopi emessi al momento
dell'esplosione. Questi effetti sono analoghi alle alterazioni biologiche
provocate da raggi X, corpi radioattivi e neutroni, ma in scala più
vasta. L'irradiazione è massima in un perimetro ristretto all'epicentro
dell'esplosione la cui estensione varia in rapporto alla potenza dell'ordigno
usato; gli individui sopravvissuti alla morte presentano una scomparsa quasi
totale dei globuli bianchi e delle piastrine ematiche: in genere muoiono di
setticemia in un lasso di tempo variabile da qualche giorno a due o tre
settimane. Nei sopravvissuti possono manifestarsi, nei mesi e negli anni
successivi, lesioni oculari, cataratte, leucemia e cancro da radiazioni. Uno dei
pericoli maggiori dell'esplosione di una
b.a. è rappresentato
dalle polveri radioattive che penetrano nell'organismo attraverso le vie
respiratorie, digerenti o cutanee. Il trattamento degli esseri viventi che hanno
subito delle radiazioni atomiche è sempre soltanto un palliativo. Prima
di tutto occorre cercare di tenere in vita le vittime e dare ai tessuti colpiti
la possibilità di rigenerarsi, quindi prevenire le infezioni favorite
dalle ulcerazioni mucose, fare numerose trasfusioni di sangue e controllare
continuamente la composizione sanguigna. Tenuto conto che nel 1983 la potenza
esplosiva totale degli arsenali nucleari esistenti nel mondo era valutata pari a
un milione di bombe del tipo che colpì nel 1945 Hiroshima e Nagasaki
(corrispondente a cinque tonnellate di tritolo per ogni abitante della Terra),
è immaginabile di quanto sarebbero accresciuti i problemi medici, in caso
di eventuale sopravvivenza dopo un'esplosione atomica. Ne è conseguito un
crescente impegno degli studiosi di medicina in questo settore specifico e la
costituzione di una associazione internazionale dei medici per la prevenzione
della guerra nucleare, che raccoglie scienziati dei maggiori Paesi, tra cui USA
e URSS. Secondo gli studi condotti da varie équipe specializzate, gli
effetti medici di una guerra nucleare vanno al di là di quelli causati
direttamente dall'impatto distruttivo delle bombe e dalla ricaduta radioattiva.
Infatti i sopravvissuti, anche nel caso in cui non fossero stati contaminati,
dovrebbero superare tutta una serie di successivi problemi collaterali: shock
psicologico con successivo intorpidimento psichico irreversibile, epidemie,
mutamenti climatici, disgregamento dello strato di ozono dell'atmosfera. ║
Applicazioni industriali della b.a.: il processo di fissione ha trovato
un utilizzo industriale con la creazione di
reattori nucleari
(V.), dispositivi nei quali viene innescato un
processo di fissione di nuclei pesanti e viene mantenuta la reazione a catena in
modo da avere una continua produzione di energia sotto forma di calore.
Inizialmente avevano solo lo scopo di produrre plutonio, ma in un secondo tempo
si è pensato ai vantaggi di un recupero dell'energia prodotta dai
reattori stessi e sono sorti così impianti per l'utilizzazione del calore
nella produzione di energia elettrica (Arco, Stati Uniti, 1951; URSS, 1954;
Calder Hall, Gran Bretagna, 1956; Marcoule, Francia, 1957). Il problema che si
è presentato quasi subito è stato che tendenzialmente questi
impianti assorbivano più energia di quanta ne producessero. Le ricerche
si sono allora indirizzate verso la realizzazione di
reattori nucleari veloci
autofertilizzanti in grado di produrre più materiale fissile in
rapporto all'energia che consumavano. In particolare questi impianti utilizzano
i neutroni in eccesso derivati dalla reazione di fissione per produrre uranio
fissile dall'uranio non fissile. Negli anni Sessanta sono stati installati
reattori di questo tipo negli Stati Uniti, in Gran Bretagna, in Francia, in
Unione Sovietica e in Germania Occidentale e studi in tale direzione sono
proseguiti anche nei decenni successivi. Nel 1978 erano in funzione 238
reattori, tuttavia a partire dalla fine degli anni Settanta, in seguito a
incidenti come quello accaduto nella centrale di Three Miles Island in
Pennsylvania, sono sorti ovunque movimenti antinucleari preoccupati della
sicurezza degli impianti e del rischio di eventuali contaminazioni radioattive.
Ciò ha provocato l'esigenza di normative più severe per
controllare l'installazione e la sicurezza degli impianti e quindi una
temporanea sospensione nelle installazioni di nuovi reattori; tale provvedimento
però non ha impedito l'attivazione di impianti quali quello di Caorso
(Italia), nel 1981. Un nuovo gravissimo incidente ha riaperto nel 1986 la
polemica sulla sicurezza delle centrali nucleari: a Cernobyl, in Ucraina, un
reattore ha innescato una reazione a catena incontrollabile, finendo per
esplodere e per causare la fuoriuscita di materiale radioattivo e la formazione
di una nube tossica che ha provocato danni su vaste aree dell'Europa centrale e
occidentale. In seguito a questo incidente il Governo ucraino ha disposto la
chiusura dell'impianto da attuarsi entro la metà degli anni Novanta. Nel
frattempo in Italia il reattore di Caorso è stato fermato nel 1987 e nel
1991 è stato proposto un piano di smantellamento dell'impianto che
dovrebbe concludersi nel 2041. In Francia, il reattore veloce
Superphénix, installato nei primi anni Ottanta, è stato
definitivamente bloccato nel 1991 in seguito a incidenti verificatisi in
precedenza.