Jedrska eksplozija: definicija, vzroki, učinki, radioaktivni ostanki

Jedrska eksplozija je sproščanje energije pri zelo hitri jedrski reakciji. Povzroči jo lahko jedrska cepitev, jedrska fuzija ali oboje.

Atmosferske jedrske eksplozije so povezane z gobjimi oblaki, čeprav se gobji oblaki lahko pojavijo tudi kot posledica velikih kemičnih eksplozij. Možna je tudi jedrska eksplozija v zraku brez teh oblakov. Jedrske eksplozije povzročajo sevanje in radioaktivne ostanke.

Jedrsko orožje je bilo prvič uporabljeno 6. avgusta 1945, ko so Združene države Amerike na japonsko mesto Hirošima odvrgle uranovo pištolo. Druga in zadnja uporaba jedrskega orožja v boju se je zgodila tri dni pozneje, ko so Združene države Amerike na japonsko mesto Nagasaki odvrgle plutonijevo implozijsko napravo. Zaradi teh bombardiranj je takoj umrlo približno 120 000 ljudi, še več pa jih je umrlo sčasoma zaradi jedrskega sevanja.

Kaj se zgodi med jedrsko eksplozijo

Jedrska eksplozija v zelo kratkem času sprosti ogromno energije, ki se manifestira v več glavnih komponentah učinkov:

• Udarna (blast) val: kratkotrajni visoki tlak in hitri vetrovi, ki povzročijo rušenje zgradb in projekte razbitin.
• Toplotno sevanje: intenzivna svetloba in toplota, ki lahko povzroči takojšnje opekline in prižig požarov na velikih razdaljah.
• Prometno (promptno) sevanje: visokotlačno jedrsko sevanje (gama- in nevtronsko), ki lahko povzroči akutno sevalno bolezen pri izpostavljenih osebah.
• Radioaktivni ostanki (fallout): radioaktivne delce, ki se usedejo na tla in povzročijo dolgotrajno kontaminacijo okolja.
• Elektromagnetni impulz (EMP): pri zelo močnejših eksplozijah lahko moti ali uniči elektronske naprave na širokem območju.

Vrste eksplozij in njihov vpliv na fallout

Način sprožitve (zračna eksplozija, površinska eksplozija, podtalna ali podvodna) močno vpliva na razmerje med takojšnjimi učinki in količino radioaktivnega padavinja:

• Zračna eksplozija: povzroči večji razpon uničenja zaradi udara in toplote, a relativno manj lokalnega talnega fallouta, saj se manj materiala vpraši v aerosole.
• Površinska eksplozija: pri stiku z zemljo ali vodo eksplozija vpraši velik del tal ali vode v radioaktivne delce, kar povzroči obilnejše lokalne in regionalne padavine.
• Podtalna/podvodna eksplozija: lahko povzroči močne seizmične učinke in dolgoročno onesnaženje vode; vidni gobasti oblak je manj izrazit, a kvarljivost okolja je lahko velika.

Radioaktivni ostanki (fallout) in radionuklidi

Radioaktivni ostanki so mešanica kratko- in dolgokratnih radionuklidov. Nekateri pomembni so:

• jod-131 (kratkotrajen, nevaren predvsem za ščitnico),
• cesij-137 in stroncij-90 (dolgotrajnejši, se zadržujeta v okolju in v verigah prehranjevanja),
• aktivirani elementi iz materialov lokacije (odvisno od sestave tal, betona, kovin).

Fallout lahko ostane nevaren iz dneva v teden in celo za desetletja, odvisno od izbranih izotopov in količine razpršenih delcev. Pri površinski kontaminaciji so možne omejitve rabe tal, pitne vode in živil, potrebne so sanacijske ukrepe.

Takšni in dolgoročni zdravstveni učinki

Učinki sevanja na ljudi so odvisni od doze, hitrosti prejema doze in deleža telesa, izpostavljenega sevanju. Približne meje (samo kot smernice):

• manj kot ~1 Gy: blagi ali nikakršni akutni simptomi;
• približno 1–2 Gy: začetki akutne sevalne bolezni (slabost, bruhanje, znižanje števila krvnih celic);
• 2–6 Gy: huda akutna sevalna bolezen, potreben hospitalni nadzor in zdravljenje;
• nad ~6–10 Gy: visoka verjetnost smrtnosti brez intenzivne medicinske oskrbe.

Poleg akutnih učinkov ima izpostavljenost povečan dolgoročen rizik za rakava obolenja, genetske spremembe ter psihološke in socialne posledice za prizadete skupnosti.

Meritve, odkrivanje in enote

Učinek jedrske eksplozije se pogosto opisuje z izdatkom (yield), ki se meri v kilotonah (kt) ali megatonah (Mt) ekvivalenta TNT. Radioaktivnost in absorbirano sevanje merimo v enotah, kot so becquerel (Bq) za aktivnost in gray (Gy) ali sievert (Sv) za absorbirano/ekvivalentno dozo. Za zaznavanje sevanja se uporabljajo Geiger-Müllerjevi števec, scintilacijski detektorji in dozimetrske enote.

Zgodovinski in politični kontekst

Prva uporaba jedrskega orožja v konfliktu sta bili napadi na Hirošimo in Nagasaki avgusta 1945, ki sta povzročila obsežne trenutne in dolgoletne posledice. Po obdobju obsežnega testiranja v petdesetih in šestdesetih letih so mednarodni sporazumi, kot je Partial Test Ban Treaty (1963), prepovedali atmosferska testiranja, da bi zmanjšali globalen fallout. Kasnejši sporazumi, kot je Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT, 1996), poskušajo popolno prepoved testiranj (CTBT še ni povsem uveljavljen). Poleg tega obstajajo mednarodni dogovori o neširjenju in nadzoru jedrskega orožja.

Zaščita in ukrepi v sili

Glavni ukrepi za zmanjšanje izpostavljenosti po jedrski eksploziji vključujejo:

• Sheltering: bivanje v notranjih prostorih, v sredini zgradb ali pod zemljo zmanjša dozo fallouta;
• Evakuacija: takojšnja evakuacija iz območij z visoko kontaminacijo, če je varno to izvesti;
• Dekontaminacija: odstranjevanje zunanjih oblačil, pranje kože in las ter čiščenje površin zmanjša lokalno kontaminacijo;
• Farmakološki ukrepi: kalijev jodid (KI) lahko zaščiti ščitnico pred jodom-131, vendar ščiti le pred tem specifičnim izotopom in je učinkovit le, če se uporablja pravilno;
• Medicinska oskrba: zdravljenje opeklin, poškodb zaradi udara, ter podpora pri sevalni bolezni (krvne transfuzije, antibiotiki, zdravljenje okužb, cytokini ipd.).

Sanacija okolja in dolgoročni ukrepi

Sanacija onesnaženih območij je zahtevna in vključuje odstranjevanje zgornjih slojev tal, zapiranje in skladiščenje radioaktivnih odpadkov, čiščenje vodnih virov ter dolgotrajno spremljanje. Pri manjših kontaminacijah so lahko učinkoviti ukrepi nadzorovane rabe zemljišč, prepoved paše in nadzor prehrane.

Zaključek

Jedrska eksplozija povzroči kombinacijo takojšnjih uničujočih učinkov (udarna val, toplota, promptno sevanje) in dolgoročnih posledic zaradi radioaktivnih ostankov. Učinkovito upravljanje posledic zahteva hitro civilno zaščito, medicinsko oskrbo, merjenje sevanja, pravilno komunikacijo s prebivalstvom ter dolgoročne sanacijske ukrepe. Mednarodni nadzor in sporazumi so ključni za zmanjšanje tveganja novih jedrskih eksplozij in za zaščito globalnega okolja in zdravja ljudi.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj povzroči jedrsko eksplozijo?

V: Kaj je oblak gobe?

V: Ali lahko pride do jedrske eksplozije v zraku brez gobastega oblaka?

V: Kaj povzroči jedrska eksplozija?

V: Kdaj in kje je bilo v boju prvič sproženo jedrsko orožje?

V: Katera je bila druga in zadnja uporaba jedrskega orožja v boju?

V: Ali sta nesreči v Černobilu in Fukušimi povzročili jedrski eksploziji?

Išči po črki