Shkencë

Si ndërtohet një bombë atomike?

E gjithë seria e ndërlikuar e hapave për ta prodhuar atë, nga uraniumi deri te raketa për ta transportuar, e shpjeguar në mënyrë teknike

Gazeta Si – Bombardimi i Iranit nga Izraeli ka sjellë vëmendje të re ndaj programit bërthamor të Iranit dhe mundësisë që ai të çojë në bomba bërthamore. Qeveria izraelite e ka quajtur atë një “kërcënim ekzistencial”, ndërsa regjimi iranian ka argumentuar për dekada se dëshiron të zhvillojë teknologji bërthamore për qëllime civile, jo për armë bërthamore.

Siç tregojnë raportet kontradiktore të inteligjencës nga vende të ndryshme, të kuptosh nëse një vend po zhvillon vërtet një armë bërthamore është pothuajse aq e vështirë sa ndërtimi i një të tille.

Vetëm nëntë vende kanë armë bërthamore (Shtetet e Bashkuara të Amerikës, Rusia, Mbretëria e Bashkuar, Franca, Kina, India, Pakistani, Izraeli dhe Koreja e Veriut), me histori shumë të ndryshme se si kanë arritur t’i zhvillojnë ato.

Ndërtimi i një bombe atomike është në fakt një proces jashtëzakonisht kompleks, i cili jo vetëm që kërkon njohuri të avancuara në fushat e fizikës, kimisë dhe inxhinierisë, por edhe qasje në materiale shumë të kontrolluara.

Izraeli, India, Pakistani dhe Koreja e Veriut nuk janë palë në Traktatin e Mospërhapjes Bërthamore (NPT), i cili ka ekzistuar për më shumë se 50 vjet me qëllim zvogëlimin e përhapjes së armëve bërthamore përmes rregullave të rrepta mbi atë që mund dhe nuk mund të bëhet me teknologjinë bërthamore dhe lëndët e para për ta zhvilluar atë.

Teknikë në punë në vendin e ndërtimit në Isfahan, Iran, në vitin 2005

Fisioni (procesi) dhe bashkimi bërthamor

Në thelb, një bombë atomike shfrytëzon reaksionin e ndarjes bërthamore duke ndarë bërthamat e atomeve të rënda, siç janë izotopet uranium-235 (U-235) ose plutonium-239 (Pu-239).

Një neutron godet një bërthamë dhe e bën atë të ndahet, duke çliruar energji dhe neutrone të tjera që nga ana tjetër godasin bërthama të tjera, duke e amplifikuar reaksionin në mënyrë eksponenciale.

Procesi çon në prodhimin e një energjie të jashtëzakonshme termike: nëse kontrollohet, mund të përdoret në termocentrale bërthamore për qëllime civile, përndryshe në armë për qëllime ushtarake.

Fisioni mund të shfrytëzohet gjithashtu për të shkaktuar bashkimin bërthamor, procesin e kundërt, dhe për të marrë armë termonukleare (“bomba H”) që janë edhe më të vështira për t’u zhvilluar dhe prodhuar.

Një foto e uraniumit si “kek i verdhë”, një formë e ngurtë e oksidit të uraniumit të prodhuar nga xeherori i uraniumit. Ai duhet të përpunohet më tej përpara se të shndërrohet në lëndë djegëse bërthamore

Uranium

Përbërësi fillestar për një bombë bërthamore është uraniumi, një mineral që mund të gjendet në thellësi të cekëta ose të mëdha në tokë në varësi të depozitave.

Përdoren teknika të ndryshme për ta nxjerrë atë, nga më të thjeshtat me gërmime të hapura për depozita të cekëta, deri te gërmime të thella ose me sisteme për të tretur kimikisht mineralin dhe më pas për ta pompuar atë në sipërfaqe.

Uraniumi nuk është i rrallë, por pak vende – si Kanadaja, Kazakistani dhe Australia – e nxjerrin atë në sasi të mëdha dhe në një mënyrë ekonomikisht të qëndrueshme.

Irani ka burime modeste të uraniumit, por besohet se ato janë të mjaftueshme si për qëllime civile, ashtu edhe për ato ushtarake.

Minerali që nxirret zakonisht është i përqendruar dobët, duke përmbajtur më pak se 1 përqind uranium natyral dhe për këtë arsye duhet të bluhet dhe të trajtohet me kimikate për të prodhuar “yellowcake” (“kek të verdhë”) për shkak të pamjes së tij të verdhë. Uraniumi natyror përbëhet nga afërsisht 99.3 përqind të izotopit U-238 dhe 0.7 përqind të U-235.

Është prapëseprapë uranium, por ka një ndryshim të vogël midis të dyjave: izotopet janë në fakt atome të të njëjtit element (ata kanë të njëjtin numër protonesh), por ato kanë sasi të ndryshme neutronesh dhe për këtë arsye masa paksa të ndryshme.

Për të prodhuar një bombë, nevojitet një përqendrim i U-235 prej 90 përqind, duke përftuar atë që quhet “uranium i pasuruar”.

Centrifuga të organizuara në një “kaskadë” për pasurimin e uraniumit

Pasurimi

Pasurimi i uraniumit praktikohet për të ndarë U-235 nga U-238, por kjo nuk është e lehtë sepse, siç e thuhet, dy izotopet kanë veti kimike identike, vetëm masa ndryshon.

Një teknikë konsiston në shndërrimin e uraniumit në gaz dhe më pas kalimin e tij nëpër mijëra membrana poroze: U-235, duke qenë më i lehtë, shpërndahet pak më shpejt se U-238 dhe nëpër mijëra faza ndarjeje të dy izotopet mund të izolohen, duke arritur përqendrimin e dëshiruar të U-235.

Kjo ishte metoda e përdorur në kohën e Projektit Manhattan për zhvillimin e bombës së parë atomike nga Shtetet e Bashkuara, por sot zakonisht preferohet teknika e centrifugimit, e cila është po aq e vështirë, por pak më praktike për t’u zbatuar.

Uraniumi, ende në formë të gaztë, kalohet nëpër centrifuga, domethënë tuba që rrotullohen me shpejtësi shumë të lartë, deri në 100 mijë rrotullime në minutë.

Pak a shumë siç ndodh me rrobat kur rrotullohet një lavatriçe, izotopet ndahen: U-238 më i rëndë, përqendrohet drejt pjesës së jashtme të tubit, ndërsa U-235 përqendrohet drejt qendrës.

Përmes mijëra kalimeve në po aq centrifuga të lidhura “në kaskadë”, U-235 merret në një formë gjithnjë e më të përqendruar derisa të arrijë 90 përqind për përdorimin e tij ushtarak.

Skema e një bombe atomike “top”

Kjo është arsyeja pse në bombardimet e para, Izraeli shënjestroi vendet iraniane që përdorin mijëra centrifuga, siç është ajo në Natanz, në veri të vendit, ku besohet se Irani kishte tejkaluar 80 përqind në disa teste (për të arritur 60 përqind duhen muaj, ndërsa nga atje në 90 përqind duhen vetëm javë, sepse pjesa më e madhe e punës së ndarjes është bërë tashmë).

Dhe kjo është gjithashtu arsyeja pse ai do të donte ndihmë nga Shtetet e Bashkuara, të cilat kanë bomba më të fuqishme për të provuar të arrijnë centrifugat në një vend tjetër, atë në Fordow, të ndërtuar nën një mal.

Izraeli ka bombarduar gjithashtu vendet iraniane ku prodhohen centrifuga me instrumente me precizion jashtëzakonisht të lartë.

Duke u rrotulluar kaq shpejt, ato kanë nevojë për motorë efikasë dhe të kalibruar saktë për të zvogëluar dridhjet sa më shumë të jetë e mundur, gjë që mund të kompromentojë funksionimin e duhur të centrifugës dhe aktivitetet e pasurimit të uraniumit.

Sapo uraniumi të pasurohet mjaftueshëm për përdorim ushtarak, bomba mund të ndërtohet dhe kryesisht ekzistojnë dy lloje: top ose imploziv.

Vendndodhja e Arak në Iran në vitin 2011

Top

Siç sugjeron edhe emri, modeli i parë konsiston në ndërtimin e një lloj tyte topi brenda bombës e cila, nëpërmjet një ngarkese shpërthyese, qëllon një predhë cilindrike dhe të zbrazët të U-235 drejt një cilindri të mbushur me U-235 në anën tjetër të tytës.

Ndikimi bën që masa e U-235 të jetë “superkritike”, domethënë, e tillë që ta bëjë shumë më të mundshme që të shkaktohet një reaksion zinxhir, sepse neutronet do të godasin bërthamat e tjera atomike më lehtë për t’i bërë ato të ndahen.

Ndërsa ndodh ky kalim në masë superkritike, një pajisje (iniciator i neutroneve) lëshon një puls të shkurtër neutronesh për të filluar reaksionin zinxhir. E gjitha ndodh në disa fraksione të sekondës dhe rezultati është shpërthimi atomik.

Një bombë e këtij lloji u hodh nga Shtetet e Bashkuara në Hiroshima të Japonisë, në fund të Luftës së Dytë Botërore.

Pati pasoja katastrofike, duke shkaktuar mijëra vdekje dhe ndotje, me vdekje që shënuan breza të tërë, por edhe në atë kohë sistemi i topave konsiderohej joefikas: kërkon dhjetëra kilogramë U-235, por më pak se 2 përqind në të vërtetë shkakton reaksionin bërthamor.

Simulim i lëshimit të një takete me kokë bërthemore

Implozioni

Modeli i implozionit është më efikas dhe për këtë arsye përdoret në shumicën e armëve bërthamore aktuale.

Në vend të përdorimit të dy masave të materialit që përplasen, përdoret një masë e vetme sferike (bërthama) rreth së cilës ndërtohet një guaskë me eksploziv konvencional, e mbyllur nga një guaskë metalike pasuese (zakonisht çelik ose alumin) për të përmbajtur gjithçka.

Shpërthimi i predhës prodhon një valë shumë të fortë shoku që kompreson bërthamën, duke rritur shumë dendësinë e materialit.

Në të njëjtën kohë, një iniciator neutronesh lëshon shkurtimisht neutrone, të cilat fillojnë reaksionin zinxhir të ndarjes.

Energjia e prodhuar në pak çaste, është e jashtëzakonshme, me një valë shoku që shkatërron guaskën e jashtme të bombës dhe shkakton shkatërrim në një pjesë të madhe të territorit; një bombë e këtij lloji u përdor edhe nga Shtetet e Bashkuara në qytetin japonez të Nagasakit, në fund të Luftës së Dytë Botërore.

Projektimi i implozionit lejon një përdorim më të mirë të materialit të ndarjes dhe, me të njëjtën masë dhe dimensione, të ketë bomba shumë më të fuqishme sesa ato më rudimentare të bazuara në topa.

Megjithatë, është një sistem më i sofistikuar dhe kërkon saktësi të madhe në ndërtim, veçanërisht të predhës që përmban eksplozivin.

Komponentët e tij të ndryshëm, “lentet shpërthyese” (të quajtura kështu për shkak të formës së tyre që i ngjan një lenteje), duhet të orientohen në mënyrën e saktë për të siguruar që vala e tronditjes së eksplozivit të arrijë bërthamën e brendshme të bombës në një mënyrë simetrike.

Nëse kompresimi nuk është homogjen, bërthama nuk është mjaftueshëm e stresuar për të arritur masën superkritike.

Po plutoniumi?

Bombat bërthamore implozive zakonisht ndërtohen duke përdorur jo uranium, por plutonium, sepse rendimenti i tij është më i lartë.

Izotopi i përdorur është plutoniumi-239 (Pu-239), i cili nuk gjendet në natyrë dhe duhet të prodhohet artificialisht, duke përdorur një reaktor bërthamor.

Fillon me U-238 ose uranium pak të pasuruar, i cili thith neutronet brenda reaktorit, duke u transformuar në U-239, i cili zbërthehet me shpejtësi derisa të bëhet Pu-239.

Është një proces që përfshin vetëm 1 përqind të materialit të përdorur dhe është e nevojshme të ndahet kimikisht nga izotopet e tjera, në impiantet e ripërpunimit.

Pu-239 gjithashtu duhet të nxirret nga reaktori pas disa javësh, gjë që nuk është e parëndësishme dhe e rrezikshme, sepse përndryshe do të vazhdonte të thithte neutrone, duke u bërë diçka tjetër.

Për këtë arsye, plutoniumi nga reaktorët për përdorim civil, i cili mbetet në reaktorë për muaj ose vite për të prodhuar energji, nuk është i përshtatshëm për qëllime ushtarake.

Kompleksiteti i procesit është një nga arsyet pse është kaq e vështirë të prodhohet plutonium për një bombë pa u zbuluar.

Irani nuk ka pretenduar kurrë se ka një strukturë për të ndarë plutoniumin dhe për ta ripërpunuar atë, por struktura e tij bërthamore në sitin Arak është përmendur shpesh si një vend i mundshëm për aktivitete të tilla.

Megjithatë, centrali monitorohet nga Agjencia Ndërkombëtare e Energjisë Atomike (IAEA) dhe sipas marrëveshjes bërthamore të vitit 2015, Irani ka bërë disa ndryshime në vend për të siguruar që objekti të përdoret vetëm për qëllime civile. Izraeli bombardoi sitin e Arak-ut të mërkurën në mbrëmje.

Përdorimi i bombës

Një bombë shpërthyese mund të ndërtohet duke përdorur U-235 direkt në vend të Pu-239 dhe ekspertët thonë se kjo është rruga më e mundshme që Irani mund të ndjekë nëse ndonjëherë vendos të zhvillojë arsenalin e vet bërthamor.

U-235 ka disavantazhin e të pasurit një rendiment më të ulët, kështu që nevojitet më shumë prej tij për të pasur armë që janë mjaftueshëm të fuqishme dhe jo shumë rudimentare.

Dhe kjo mund të jetë një vështirësi shtesë për hapin përfundimtar: bërjen e bombës të transportueshme dhe të përdorshme.

Miniaturizimi është një pjesë thelbësore e zhvillimit të një bombe bërthamore. Qëllimi është për të pasur një pajisje që është sa më e vogël të jetë e mundur dhe në të njëjtën kohë shumë e fuqishme, në mënyrë që të mund të lëshohet në objektiva edhe në distanca të mëdha.

Armët më moderne bërthamore janë jashtëzakonisht të fuqishme dhe përdorin energjinë e prodhuar nga ndarja për të shkaktuar bashkimin bërthamor, i njëjti proces që ndodh në Diell.

Irani nuk i ka këto armë termonukleare dhe për këtë arsye do të duhej të zhvillonte një bombë klasike shpërthyese, të ngjashme me atë në Nagasaki (megjithëse më e përpunuar dhe me përbërës më modernë) dhe të ndërtuar me uranium.

Pasi të ndërtohet dhe miniaturizohet, bomba montohet mbi një raketë balistike të përparuar, e projektuar për të kaluar nëpër atmosferën e Tokës dhe për të rënë përsëri në tokë në një hark të madh.

Irani ka raketa balistike me një rreze veprimi prej 1,000 deri në 2,000 kilometra, teorikisht mjaftueshëm të fuqishme për të mbajtur një kokë bërthamore.

Megjithatë, deri më sot nuk ka prova bindëse se ai ka zhvilluar sistemet e nevojshme për të integruar një armë bërthamore në njërën nga raketat e tij.

Testet për të verifikuar funksionimin e bombës do të duhet të kryhen gjithashtu së pari, për shembull duke kryer shpërthime nëntokësore.

Zhvillimi dhe prodhimi i një bombe bërthamore rrallëherë kalon pa u vënë re, si për shkak të mbikëqyrjes së IAEA-s ashtu edhe për shkak të aktiviteteve të inteligjencës së shumë vendeve, të cilat monitorojnë përdorimin e burimeve dhe teknologjive bërthamore.

Parandalimi i një vendi nga ndërtimi të arsenalit të tij bërthamor është i vështirë, megjithatë, veçanërisht pasi të ketë fituar aftësitë për ta bërë këtë dhe të ketë ndërtuar një industri për të mbështetur këto projekte. Sistemet mund të shkatërrohen, por jo njohuritë për të provuar përsëri.

Përshtati në shqip: Gazeta “Si”


Copyright © Gazeta “Si”


Më Shumë