A nukleáris fegyver olyan fegyver, amelynek az energiája atommag-átalakulásból származik és rendkívül nagy pusztító ereje van: egyetlen ilyen fegyver képes elpusztítani egy várost. A kísérleti robbantásoktól eltekintve kétszer használtak nukleáris fegyvert: a II. világháborúban az Egyesült Államok dobta le két japán városra, Hirosimára és Nagaszakira.

A következő államokról tudható, hogy van atombombájuk: Amerikai Egyesült Államok, Oroszország, Egyesült Királyság, Franciaország, Kína, India és Pakisztán. Bizonyosra vehető, hogy Izraelnek is van nukleáris fegyvere, de erről nem hajlandó nyilatkozni; a közelmúltban pedig Észak-Korea tett szert korlátozott nukleáris képességekre.



A maghasadásból származó energia több formában nyilvánul meg:

* Légnyomás (40-60%)
* Elektromágneses impulzus (40-60%) A hősugárzástól kezdve a látható fényen keresztül egészen a röntgensugarakig minden frekvencia megtalálható a spektrumában.
* Radioaktív sugárzás (10-20%) Főként neutron- és gamma-sugárzás. Ide tartozik a radioaktív kihullás is.

Az energiamegoszlásból látszik, hogy a nukleáris fegyver nem sokban különbözik a klasszikus bombáktól: jelentős romboló hatása csak a légnyomásnak és a hősugárzásnak van. A radioaktív sugárzás sok esetben elhanyagolható. Lényeges különbség jelentkezik viszont a felszabadult energia szempontjából: az atombomba sokkal több energiát szabadít föl sokkal rövidebb idő alatt. Így nukleáris fegyverek erősségét ekvivalens mennyiségű TNT erejével mérik. Egy közönséges atombomba 10 és 1000 kilotonna TNT-vel egyenerétékű. A hirosimai bomba pl. 15 kilotonnás volt, míg a legnagyobb bomba az 50 Mt-ás szovjet Cár-bomba volt

A bomba robbanásakor a hőmérséklet a több száz millió Kelvint is elérheti. Ilyen állapotban az atomok főleg röntgensugárzás formájában adják le az energiájukat. A levegő pár méter után teljesen elnyeli a keletkezett röntgensugárzást, ezáltal felmelegedve. Légköri detonáció esetében egy tűzgömb alakul ki, ami tágulni és egyben emelkedni kezd. Ez a tűzgömb egy 1 megatonnás bomba esetében az első miliszekundum után 150 m átmérőjű, míg a legnagyobb átmérője (10 másodperc után) 2200 m. A tűzgömb hirtelen tágulása összenyomja a szélén lévő hideg levegőt, akusztikus hullámot kialakítva. Egy perc után a tűzgömb kihűl, és az emelkedés megáll. Így keletkezik a jellegzetes gomba forma, ami lehet kicsapódott vízgőz, vagy földfelszíni robbanás esetében por.

A robbanás magasságának függvényében megkülönböztetünk légköri, földfelszíni, földalatti és magaslégköri robbanásokat.

A légköri robbanás magassága kevesebb, mint 30 km, viszont elég magas ahhoz, hogy a tűzgömb ne érje el a föld felszínét. A magasság változtatásával maximalizálhatjuk a légnyomási, hősugárzási vagy a radioaktív hatást. Gyalogság ellen ez a legmegfelelőbb bevetési mód, mivel nagy területen (több négyzetkilométer) égési sérülésseket okoz, és még nagyobb területen okoz szemsérülést. A radioaktív kihullás ez esetben nem a robbanás közelében ér földet.

A földfelszíni robbanás esetében a keletkezett tűzgömb hozzáér a földhöz, így a felszabadult energia egy részét a föld nyeli el. Hatása kisebb, mint a légköri robbanás esetében. A radioaktív kihullás itt jelentős.

A magaslégköri robbanás 30 km fölötti. A levegő ritkasága miatt a röntgensugaraknak sokkal nagyobb a hatótávolságuk (több száz km), így a keletkezett tűzgömb is nagyobb. A légkör nagymértékű ionizálása telekommunikációs rendszerek (műholdak, repülőgépek) összeomlását idézi elő. Az elektromágneses impulzus tönlreteheti a kifinomult elektronikai eszközöket. Bevetésük valószínűtlen a nagy hatótávolságuk miatt: egy ilyen bomba egy egész kontinens kommunikációs rendszerét is megbéníthatja.


A fissziós bombák energiájukat atommagok hasadásából nyerik: nehéz atommagok (urán vagy plutónium) hasadnak könnyebb elemekké neutronok besugárzása révén (ezek újabb neutronokat hoznak létre, melyek újabb atommagokat bombáznak, láncreakciót eredményezve). Ezeket történelmi okokból atombombának nevezzük. Az elnevezés nem pontos, mivel a kémiai reakciók atomok kapcsolódásából szabadítanak fel energiát, és a fúzió (az atommagok egyesülése) nem kevésbé atomi jellegű, mint a fisszió (maghasadás). E lehetséges félreértés ellenére az atombomba kifejezést széles körben használják kimondottan a nukleáris fegyverekre, s leginkább a fissziós bombákra.
A hirosimai bomba szerkezete:

A hirosimai bomba


A fúziós bombák az atommagok egyesülésén, fúzióján alapulnak, amikor könnyebb atommagok, mint például hidrogén vagy hélium állnak össze nehezebb elemekké nagy energia felszabadulása útján. Ezek gyakori elnevezése hidrogénbomba az alapanyaguk miatt, vagy termonukleáris fegyver, mivel a fúziós reakcióknál rendkívül magas hőmérséklet kell a láncreakció beindulásához.

A nukleáris fegyvereket maghasadásos vagy magfúziós eszközöknek is szokták nevezni, annak alapján, hogy a fegyverek energiája jellemzően milyen forrásból származik. E két fajta közt gyakran elmosódnak a különbségek, mivel szinte minden modern fegyverben együttesen használják őket: egy kisebb fissziós bomba segítségével érik el a magas hőmérsékletnek és nyomásnak a fúzióhoz szükséges körülményeit; másfelől a fissziós eszközök is hatékonyabban működnek, ha egy fúziós mag előbb beindítja a bomba energiáját. Mivel a fissziós és fúziós bombák közös jellemzője, hogy az atommag (latinul nucleus = mag; a modern fizikában, angolul atommag) átalakítása révén szabadítanak fel energiát, a legpontosabb közös elnevezés e robbanóanyagok különféle formáira a „nukleáris fegyver”.



A taktikai nukleáris fegyverek kisebb erejűek (a legkisebb 0,3 kilotonnástól egészen pár száz kilotonnáig), és a harcmezőn kerülnek bevetésre. Fajtái:

* tüzérségi lövedékek
* tengeralattjárók elleni bombák
* klasszikus (gravitációs) bombák
* föld-levegő rakéták (repülőgépek és interkontinentális rakéták ellen)
* műholdak elleni rakéták

A stratégiai nukleáris fegyverek nagy erejűek (pár 10 kilotonnától egészen az elméleti 100 megatonnáig a hidrgogénbomba esetében). Célpontjaik ellenséges városok (amelyeket teljesen meg tud semmisíteni), rakétakilövő állomások, vezérkari óvóhelyek. Gyakran interkontinentális rakétákra szerelik őket, így növelve a hatótávolságukat több ezer kilométerre. Egy ilyen interkontinentális rakétával felszerelt tengeralattjáró a Földön bármely célpontot meg tud semmisíteni.



A bomba robbanásakor hirtelen felszabaduló energia egy része a bomba közvetlen közelében levő atomok hőenergiájává alakul. A nagysebességű atomok sugarasan távolodni kezdenek a robbanás központjától, maguk előtt “tolva” a még hideg levegőt. Így egy nagyon erős lökéshullám alakul ki (valójában egy klasszikus akusztikus hullám). Ez a lökéshullám eleinte késik a tűzgömbhöz képest (bár így is gyorsabb, mint a hang). Abban a pillanatban, amikor a lökéshullám utoléri a tűzgömböt, a nagy nyomástól a levegő izzásig melegszik, így még egy villanás látható. A lökéshullám sebessége is csökken, és egy idő után eléri a hang sebességét.

A jelentős károkat éppen a lökéshullám okozza: az épületek már 0,35 atmoszféra túlnyomásnál is megrongálódnak. A lökéshullámot követő szél a több száz kilométer per órás sebességet is eléri. Így egész városokat le lehet rombolni.

A lökéshullám nagysága (és hatótávolsága) nagymértékben függ a bomba nagyságától (az adatok egy tipikus légköri robbanásra vonatkoznak):

* 0,7 km 1 kilotonnás bomba
* 3,2 km 100 kilotonnás bomba
* 15 km 10 megatonnás bomba



A robbanás során jelentkező elektromágneses sugárzás hősugárzás formájában fejti ki romboló hatását. A hősugárzás okozhat tüzet, égési sérüléseket és vakságot. Hatótávolsága sokkal nagyobb, mint a légnyomásé, és jelentősen növekszik a bomba erejével. Így az egy megatonnán fölüli bombák nagyrészt gyújtóbombák.



A nukleáris fegyver robbanását kísérő radioaktív sugárzás nem csak a robbanáskor érzékelhető, hanem évtizedekkel utána is. A rögtöni (prompt) sugárzás az első egy percben jelentkezik, és a bombában lejátszódó magreakciók eredménye. A későbbi (visszamaradt) sugárzás viszont a robbanás során keletkezett radioaktív izotópok bomlásának eredménye.

A bomba energiájának 5 százaléka jelentkezik neutron- és gamma-sugárzás formájában. Tehát az 50 kilotonnás fegyverektől kezdve a prompt sugárzás elhanyagolható a hősugárzáshoz és a légnyomáshoz képest.

A radioaktív kihullás a visszamaradt sugárzás egyik formája. A fissziós bombák robbanása során közepesen nehéz (100-as atomtömeg) bomlási termékek keletkeznek (akár 300 különböző elem), amik nagyrészt radioaktívak. Ezek között vannak olyan elemek, amelyek felezési ideje több hónap vagy év, tehát hosszú időre veszélyt jelentenek. Másrészt a fissziós bomba nem használja el az összes hasadóképes anyagot, ami szétszóródik a többi bomlási termékkel együtt. Ezek az elemek azonban nagy felezési idővel rendelkeznek (U-235 és Pu-239) és alfa emitterek, így nem jelentenek nagy veszélyt.

Az erős neutronsugárzás felaktiválhatja az elemeket a bomba közvetlen közelében, amik szabály szerint radioaktívak lesznek. Egy földfelszíni robbanás esetében ezek a földben található nátrium, magnézium, alumínium és szilícium, amik béta- és gamma-sugárzással bomlanak tovább. Ez nem jelent nagy veszélyt, mert általában könnyen elhatárolható kisebb területekről van szó. A földfelszín egy része azonban el fog párologni, és idővel kis részecskékké kondenzálódni. Ezek a részecskék általában egy napon belül visszajutnak a földre, viszont a szelek által sokkal nagyobb területen szétszórva. Eső vagy hó fölgyorsíthatja a folyamatot, csökkentve az érintett területet.

Egy légköri robbanáskor azonban a radioaktív elemek nagyon kis részecskékké alakulnak (0,1-20 mikrométer). Ezek a sztratoszférába kerülve hónapok, sőt évek után is veszélyt jelenthetnek.