L’ESPLOSIONE DI UN ORDIGNO NUCLEARE
L’esplosione di un ordigno nucleare, sviluppando temperature di decine di milioni di gradi, produce nell’aria una sfera di fuoco che, come un piccolo Sole, emette radiazioni luminose e termiche che viaggiano alla velocità della luce. La sfera di fuoco della bomba di 1 megatone (1 Mton), alla quale mi riferirò, che esplodesse in aria, apparirebbe a 100 Km molte volta più luminosa del sole medesimo.
L’enorme aumento di pressione prodotto dall’esplosione genera un’onda d’urto che viaggia a velocità un poco superiore a quella del suono (circa 500 m/s).
Se l’esplosione avviene in aria a piccola quota (ad esempio: 600 m), l’onda d’urto viene riflessa dal suolo dopo aver provocato un cratere profondo 80 m e largo 700 m.
Qualche secondo dopo l’esplosione, il gas caldissimo contenuto nella sfera o palla di fuoco acquista una velocità ascensionale risucchiando violentemente verso l’alto l’aria ed i detriti circostanti (provocati dall’esplosione appena avvenuta) assumendo la caratteristica forma a fungo.
La differenza con un esplosivo tradizionale è presto detta:
ESPLOSIVO CONVENZIONALE, dopo la deflagrazione:
– si ha a che fare solo con l’onda d’urto o onda di pressione e, in misura ridotta, con l’onda di calore
ESPLOSIVO NUCLEARE, dopo la deflagrazione:
– si ha a che fare con l’onda d’urto o onda di pressione che impiega circa il 50% dell’energia
– si ha a che fare con la radiazione termica o onda di calore che impiega circa il 35% dell’energia
– si ha a che fare con la radioattività o onda radioattiva (fall out) che impiega circa il 15% dell’energia
– si ha a che fare con il fall out, la ricaduta dopo tempi differenti di materiale radioattivo sollevato in quota
ONDA DI PRESSIONE
Gli effetti distruttivi di quest’onda sono strategicamente importanti soprattutto per il cratere che producono. Questa onda può essere utilmente usata, ad esempio, per distruggere istallazioni e/o basi missilistiche situate in silos sotterranei. La distruzione di edifici dipende dalla loro struttura costruttiva, dalla distanza a cui si trovano e dall’altezza a cui avviene l’esplosione. In definitiva un’onda di pressione origina una sovrapressione che si aggiunge alla ordinaria che è di 1Kg su ogni cm2 di superficie. Una sovrapressione di 0,35 Kg/cm2 è considerata sufficiente a distruggere la maggior parte degli edifici e gli ordigni nucleari generano una sovrapressione di 0,35 Kg/cm2 ad una distanza in Km proporzionale alla radice cubica della loro potenza esplosiva in chilotoni (1 chilotone = 1000 tonnellate equivalenti di tritolo). Vediamo degli esempi:
– se la bomba è da 1 chilotone (1 Kton) segue che la radice cubica di 1 è 1 e cioè la distanza di distruzione è di 1 Km.
– se la bomba è da 8 Kton segue che la radice cubica di 8 è 2 e cioè la distanza di distruzione è di 2 Km
– se la bomba è da 27 Kton segue che la radice cubica di 27 è 3 e cioè la distanza di distruzione è di 3 Km
Si può da questi facili conti trarre subito una importante conclusione: le bombe più grandi distribuiscono la loro potenza distruttiva in modo molto meno efficace delle più piccole.
L’uomo sopporta sovrapressioni maggiori. Hiroshima e Nagasaki, i due laboratori da cui si sono apprese molte cose (oltre a quelli in cui gli USA e l’URSS sperimentavano sulle loro popolazioni), indicano che per una bomba di circa 20 Kton l’area letale per l’uomo si estende grosso modo alla zona in cui vi è una sovrapressione di 1 Kg/cm2 . Si deve comunque tener grandissimo conto che le morti da sovrapressione sono da addebitarsi all’effetto indiretto: le persone sono scagliate contro ostacoli fissi oppure sono investite da oggetti in volo.
ONDA DI CALORE
Riferendoci sempre ad un ordigno da 1 Mton nell’atmosfera, l’onda di calore provoca ustioni di primo grado (eritemi) a distanze di 20 ÷ 25 Km, e di secondo grado (bolle con siero e flittene) a 15 ÷ 20 Km (ciò nel caso in cui non vi siano schermi tra la sfera di fuoco ed il corpo). Se la bomba fosse da 20 Mton le ustioni di primo grado si avrebbero fino a 100 Km e quelle di secondo grado fino a 50 Km. Si deve dire che ustioni di secondo grado estese a circa il 50% del corpo umano, nelle circostanze associate ad una esplosione nucleare (che vedremo), sono mortali. La radiazione termica (nel caso di 1 Mton) è in grado di provocare incendi per un raggio di 15 Km che diventano 30 se la bomba è da 20 Mton. Possono quindi scoppiare incendi in una zona compresa tra 700 e 2800 Km2 e questi incendi scoppierebbero simultaneamente. Si salverebbero solo coloro che avessero rifugi profondi sottoterra ed una scorta di ossigeno per parecchi giorni poiché la combustione lo consumerebbe praticamente tutto.
Ma vi sono anche effetti indiretti. Ad Hiroshima il 70% delle attrezzature antincendio andò distrutto nel crollo delle caserme dei pompieri e l’80% di questi ultimi non si presentò all’appello. Gli incendi quindi si propagherebbero indisturbati anche perché le strade, piene di macerie, non sarebbero percorribili. Ad Hiroshima la tempesta di fuoco durò 6 ore. Si raggiunsero temperature superiori ai 1 000 °C, in grado di fondere vetri e metalli e di incendiare materiali normalmente indistruttibili.
La tempesta di fuoco, oltre ad incendiare tutto, a scaldare violentemente tutto e a consumare ossigeno, libera anche gas nocivi. A Dresda, nel 1945, il bombardamento di tipo convenzionale (altro crimine contro l’umanità) uccise, per effetto dei gas nocivi dovuti alla tempesta di fuoco, più di 100.000 persone; si salvarono solo coloro che avevano lasciato i loro rifugi prima della tempesta di fuoco.
ONDA RADIOATTIVA
La radiazione nucleare a, b, g, che si libera immediatamente uccide in tempi brevi proprorzionalmente all’esposizione alla radiazione. La morte avviene per tumori e leucemie.
I primi sintomi di irradiazione nucleare sono nausea, vomito e diarrea. Insorgono poi, nei casi più gravi: emorragie, febbre e stato generale di collasso. Inoltre, le persone irradiate sono soggette ad infezioni nel caso di ferite (circostanza molto importante perché, nel caso di esplosioni nucleari, molte persone sono simultaneamente irradiate e ferite).
Una dose di radiazione sufficiente ad uccidere fino al 95% della popolazione si ha in un raggio di poco più di 3 Km se la bomba è da 1 Mton (10 Km per bomba da 20 Mton). A 5 Km (bomba da 1 Mton) e a 15 Km (bomba da 20 Mton) si hanno scarsi effetti radioattivi somatici ma c’è possibilità che insorgano effetti genetici.
IL FALL OUT
Questo particolare fenomeno radioattivo si fa sentire vario tempo dopo l’esplosione.
Supponiamo che la bomba esploda al suolo. Una gran massa di terreno e detriti viene risucchiata dall’esplosione e portata in quota (all’incirca a 10 Km). I pezzi più grossi ricadono a terra nelle ore o giorni successivi, l’estensione della zona interessata dipendendo dalle condizioni meteorologiche. La polvere più minuta sale nella stratosfera ricadendo solo dopo mesi od anni ed interessando tutta la Terra.
Tutte queste particelle di terreno e detriti sono mescolati a materiali fortemente radioattivi (gli svariati isotopi) prodotti dall’esplosione. Inoltre il terreno stesso è diventato radioattivo a seguito della radiazione neutronica (vai al paragrafo 7 di www.fisicamente.net/DIDATTICA/index-437.htm ) prodotta dall’esplosione.
Se l’esplosione avviene ad alta quota, non si ha praticamente fall out locale ma solo mondiale. La quantità di fall out locale e mondiale dipende dalla quota a cui avviene l’esplosione e dalle condizioni meteorologiche. L’esplosione di 20 Mton, dovuti per metà a fissione, al suolo potrebbe contaminare una zona di 10.000 Km2, provocando la morte di ogni umano che non disponga di rifugio schermato.
EFFETTI DELLE RADIAZIONI
Le morti a seguito di esposizione a radiazione dipendono dal tipo di sorgente radioattiva, dall’intensità della sorgente e dal tempo di esposizione. Una delle unità in uso è il rem (vedi www.fisicamente.net/FISICA/index-22.htm). A scadenza di poche settimane una dose di 600 rem subita durante 6 ÷ 7 giorni, porta nel 90% dei casi alla morte. Una dose di 450 rem produce lo stesso effetto nel 50% dei casi. Una dose di 300 rem nel 10% dei casi. Sempre alla scadenza suddetta, dosi inferiori a 300 rem producono nausea e vomito oltre ad una forte debilitazione del sistema immunitario. Alla scadenza di alcuni anni, invece, anche dosi di soli 50 rem sono in grado di produrre tumori tra lo 0,5% ed il 2,5% della popolazione esposta.
Per quel che riguarda gli effetti biologici delle radiazioni, occorre subito dire che la radiologia non è una scienza molto sviluppata e molte cose ancora non si conoscono bene e, di conseguenza, sono solo possibili conclusioni di ordine generale. Tali effetti si distinguono in somatici e genetici. Gli effetti somatici si osservano nell’individuo esposto e si esauriscono con lui. Gli effetti genetici si osservano nelle generazioni future a seguito di alterazioni delle cellule germinali (o genetiche).
Il danno somatico sembra dovuto ad una rottura del cromosoma che si trova vicino alla zona d’impatto della radiazione. Una volta divisi i due monconi del cromosoma, essi hanno le seguenti possibilità: saldarsi insieme nuovamente (restituzione); attaccarsi a monconi di altri cromosomi (aberrazione a due rotture); rimanere separati (aberrazione ad una rottura). Quest’ultima possibilità fa perdere al nucleo cellulare tutte le informazioni in esso contenute. Gli effetti possono essere immediati o ritardati. Altro possibile effetto è il rallentamento o l’arresto della crescita della cellula ad un particolare stadio del suo ciclo.
Sul danno genetico si sa molto poco. Esso è conseguente ad alterazioni delle cellule germinali e consiste nella produzione di mutanti, cioè di individui con alcune informazioni genetiche variate rispetto a quelle dei genitori. In caso di esplosione tali effetti si farebbero sentire per svariate generazioni.
CONSEGUENZE DI UNA GUERRA NUCLEARE
Oggi sembra una cosa lontana. Non so se dire per fortuna, visto il fatto che, da quando è finito l’incubo dell’equilibrio del terrore, si sono avute guerre con continuità. Gli USA stanno imponendo al mondo il loro stile di vita per due motivi che vengono portati avanti in parallelo: impadronirsi delle materie prime disponibili nel mondo e sostenere la loro economia con il keynesismo militare (vedi l’articolo di Enzo Modugno su: www.fisicamente.net/GUERRA/index-438.htm). La grande potenza sembra oggi essere una, ma le vicende della storia vedono spesso ribaltamenti che sono chiari solo su scale temporali diverse da quelle che riguardano una o qualche generazione. In ogni caso, prendete la cosa come un racconto del terrore, ma faccio ora seguire una breve discussione sul cosa comporterebbe una guerra che usasse ordigni nucleari. La guerra la immagino ora tra USA e Russia.
Settantamila furono i morti ad Hiroshima, quarantamila a Nagasaki ed il numero dei feriti fu leggermente superiore; di questi ultimi il 50% lo furono per effetti meccanici ed ustioni, il 25% per l’onda di calore, il 15% per ustioni da radiazioni gamma. Dei morti il 95% si trovavano ad una distanza inferiore ad 1,5 Km dal punto “0”. L’esplosione fu da 20 Kton ed avvenne ad una quota di 600 metri.
Tutti gli edifici ordinari furono distrutti in una area di 15 Km2 (una specie di quadrato di 4 Km di lato). Il cemento armato resistette, tranne che in un’area centrale di 3 Km2. Per realizzare una simile distruzione occorrerebbe disporre di 2 000 tonnellate di bombe chimiche ordinarie. E’ stato calcolato che una bomba da 20 Mton che esplodesse nel centro di New York (vedi esemplificazione nel paragrafo precedente) provocherebbe 6 milioni di morti. Una bomba da 10 Mton è in grado di distruggere una città come Londra, con tutti i sobborghi come buon peso.
Una stima USA (Mc Namara – 1965) prevedeva che un attacco lanciato nel 1970 contro gli USA avrebbe provocato 150 milioni di morti su 210 milioni di abitanti. In queste condizioni gli USA avrebbero potuto rispondere infliggendo all’URSS 120 milioni di morti e distruzione dell’80% del potenziale industriale.
Cinquanta bombe H o trecento bombe A sarebbero in grado di mettere fuori combattimento gli USA. Per la Russia ci vorrebbe un potenziale maggiore a causa della maggiore estensione e della minore densità di popolazione. La Gran Bretagna avrebbe bisogno di sole 7 ÷ 8 bombe H o duecento bombe A. Queste stime si riferiscono ad effetti immediati o a brevissimo termine rispetto ad un bombardamento nucleare. Le stime riguardanti gli effetti sulla flora, la fauna ed il clima, a lunga scadenza, sono molto più aleatorie.
La National Academy of Science (NAS) degli USA, nel 1975, stimava in un rapporto che una guerra nucleare da 10.000 Mton potrebbe distruggere metà dell’ozono dell’emisfero settentrionale e circa il 30% di quello dell’emisfero meridionale.
Una sola esplosione da 1 Mton a livello del suolo proietterebbe migliaia di tonnellate di polveri fino alla stratosfera. Le polveri, al di là di tutti gli effetti di fall out, potrebbero assorbire, riflettere e disperdere le radiazioni che giungono dal Sole o che vengono riflesse dalla Terra con due possibili scenari a seconda delle particolari condizioni che si venissero a creare:
– inverno nucleare o glaciazione (il raffreddamento di 1 solo grado centigrado eliminerebbe tutto il frumento prodotto dal Canada e gran parte di quello prodotto nelle zone ex URSS)
– effetto serra (il riscaldamento di un paio di gradi centigradi eliminerebbe svariati milioni di Km2 di terre pianeggianti fertili a seguito di inondazioni da scioglimento di ghiacci polari).
Nella figura 23 è confrontato il normale bilancio energetico Sole-Terra con cosa accadrebbe nel caso di inverno nucleare, nel caso cioè la radiazione solare non riuscisse più a raggiungere la superficie della Terra (l’effetto serra consiste invece nel fatto che la radiazione solare che è arrivata sulla Terra, non riesce più ad uscire, restando intrappolata in successive riflessioni, nell’atmosfera).
Dopo un attacco nucleare, molta gente rimarrebbe mutilata, intrappolata fra le macerie o impossibilitata a fuggire dalla città per via delle strade bloccate da macerie e fuoco. Se si formassero incendi su grande scala, pochi potrebbero essere i sopravvissuti fra coloro che riuscissero a sfuggire ad una mutilazione immediata.
Il pericolo di ferite provocate da oggetti scagliati violentemente, soprattutto vetri di finestre in frantumi, esisterebbe a più di 12 Km dal centro di una esplosione da 1 Mton e potrebbero aversi ustioni gravi fino ad oltre 14 Km di distanza, a seconda delle condizioni del tempo.
Insorgerebbero tumori e leucemie come effetti somatici e potrebbero iniziare ad incubare effetti genetici. Si svilupperebbero epidemie non controllabili, data la distruzione del sistema sanitario e favorite dalla minore resistenza alle infezioni, effetto dell’esposizione a radiazioni. Si avrebbero drammatiche carestie dovute alla distruzione di ogni infrastruttura ed alla contaminazione radioattiva delle messi come conseguenza della contaminazione del terreno. Si avrebbero alterazioni nell’equilibrio ecologico. Poiché gli esseri più sensibili alla radioattività sono organismi complessi, risulterebbero favorite le forme di vita inferiore (si sa per certo che gli scarafaggi, i topi e gli scorpioni resistono bene massicce dosi di radiazioni). La scomparsa di uccelli e di predatori porterebbe ad un aumento imprevedibile di insetti e roditori che, tra l’altro, hanno enorme capacità riproduttiva. La scomparsa di foreste a seguito di incendi, le epidemie, l’invasione di insetti comporterebbe mutamenti climatici, degradazione del terreno fino all’inabitabilità di intere regioni.
FONTE: www.fisicamente.net
199X GENERAZIONE HOKUTO 