Twoja wyszukiwarka

MARCIN ROJSZCZAK
TERAZ ZAGŁADA
Wiedza i Życie nr 11/2001
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 11/2001

Konstrukcja bomby nuklearnej nie jest dziś tajemnicą i jedynie brak dostępu do materiałów rozszczepialnych i zaawansowanych technologii może uniemożliwić terrorystom uzyskanie najgroźniejszej broni XX wieku.

Pierwsza bomba atomowa została skonstruowana w Los Alamos, w tajnym programie "Manhattan", przy współudziale polskich fizyków. Jej budowa długo była pilnie strzeżonym sekretem. Stopniowo jednak do klubu nuklearnego zaczęły dołączać kolejne kraje, a tajemnica bomby stała się znana wszystkim. Także terrorystom...

Bomba zbudowana w garażu?

Najpoważniejszym problemem grupy pragnącej wejść w posiadanie tej broni masowego rażenia byłoby zdobycie materiału rozszczepialnego w wystarczającej ilości i o odpowiedniej jakości. Niestety, z roku na rok coraz łatwiej dotrzeć do odpowiednich substancji. Czarny rynek handlu materiałami rozszczepialnymi rozwinął się zwłaszcza po upadku Związku Radzieckiego1. Chociaż Rosja wielokrotnie zapewniała, że jej arsenały są odpowiednio zabezpieczone, cyklicznie wybuchające skandale skłaniają do innych podejrzeń2. Szczególnie niepokoi mnie niebezpieczeństwo związane z dostępem terrorystów do paliwa jądrowego rosyjskiej marynarki wojennej, zwłaszcza że uran używany w reaktorach atomowych łodzi podwodnych jest wysoko wzbogacony. Jego jakość (zawartość łatwo rozszczepialnego izotopu uranu 235U) jest nawet wyższa od materiału przeznaczonego do celów militarnych (budowa bomby). Pozostaje mieć nadzieję, że w najbliższej przyszłości poradzieckie arsenały zaczną być właściwie chronione3.

Dużo bardziej prawdopodobne wydaje się wykradzenie (kupienie?) plutonu z zakładów oczyszczających zużyte paliwo jądrowe4 (mieszankę dwutlenku uranu i plutonu). Oczywiście nie każdy może kupić taki produkt niestety, nieraz już okazało się, że pieniądze czynią cuda. Na szczęście uzyskany w ten sposób pluton (w postaci PuO2) jest materiałem o bardzo niskiej jakości i wymagałby poddania skomplikowanym procesom chemicznego oczyszczenia i wzbogacania.

Jeśli nawet grupie terrorystycznej uda się wejść w posiadanie materiałów rozszczepialnych, potrzebny jest jeszcze system łączenia podkrytycznych ładunków rozszczepialnych w masę nadkrytyczną (ramka "Jak to działa?"). System ten musi być tym precyzyjniejszy i bardziej wyrafinowany, im gorszej jakości paliwo terroryści mają do dyspozycji.

Najprostszym rozwiązaniem jest tzw. system działa (ang. gun-type assembly). Jego idea jest prosta - cały materiał dzieli się na rdzeń i kulę z wydrążonym środkiem. Obydwie części mają masy niższe od krytycznej, a ich połączenie polega na wstrzeleniu rdzenia w wydrążoną kulę. Dzięki temu ładunki mają masę przewyższającą masę krytyczną. Jedyną zaletą tego rozwiązania jest jego prostota. Wad jest znacznie więcej - najpoważniejsza to problem z odpowiednio szybkim połączeniem ładunków, w wyniku czego powstaje ryzyko zbyt szybkiej detonacji - duża ilość materiału rozszczepialnego zamiast zwiększyć moc bomby, może zostać rozrzucona po okolicy.

System działa mógłby zostać z powodzeniem zastosowany, jeżeli terroryści mieliby do dyspozycji wysoko wzbogacony uran (93,5% 235U). Już stosunkowo niewielka ilość tego materiału (około 50 kg) wystarczyłaby do budowy bomby. Zaekranowanie ładunku 15-centymetrową warstwą grafitu pozwala zmniejszyć masę krytyczną5 do 24,3 kg. Co więcej, czas wstrzeliwania rdzenia wynosiłby w tym przypadku aż 48 ms. Oznacza to, że rdzeń może być po prostu wbity mechanicznie: wystarczyłoby go zrzucić6 z wysokości około 4,4 m (przy spadku swobodnym uzyska prędkość około 9 m/s). Zastąpienie siły grawitacji, np. moździerzem, pozwoliłoby na osiągnięcie prędkości 100 m/s, a bomba tego typu mogłaby mieć siłę wybuchu powyżej 10 kt (bomba zrzucona na Hiroszimę7 eksplodowała z mocą około 15 kt). Systemu działa można użyć również do łączenia ładunków plutonowych, ale zakładając, że jest to pluton niskiej jakości (paliwo reaktorowe), broń taka może wytworzyć eksplozję o mocy zaledwie setek ton trotylu.

Druga technika inicjowania wybuchu, implozja, polega na ściśnięciu materiału rozszczepialnego przez falę uderzeniową wywołaną wybuchem konwencjonalnym. System implozji sferycznej (jednoczesne ściśnięcie we wszystkich kierunkach) bardzo trudno jednak zaprojektować, a jeszcze trudniej wykonać. Jest więc mało prawdopodobne, aby nawet dobrze zorganizowanej grupie terrorystycznej udało się go zbudować. Pamiętajmy, że celem terrorystów może być skonstruowanie jakiejkolwiek broni, niekoniecznie wysoce efektywnej. Dlatego pod uwagę trzeba wziąć możliwość zastosowania systemu implozji cylindrycznej (ciskanie w dwóch wymiarach) czy nawet liniowej (w jednym kierunku). Rozwiązanie takie, choć gorsze i mało przydatne w zastosowaniach militarnych, jest jednak o wiele prostsze do wykonania.

Kieszonkowe bomby

Możemy się tylko pocieszać, że po uwzględnieniu materiałów wybuchowych systemu implozyjnego oraz reflektora całkowita masa bomby wynosiłaby około tony.

Nie sposób nie wspomnieć o innej możliwej ścieżce zdobycia broni nuklearnej - kupnie lub kradzieży gotowej konstrukcji. Warto przyjrzeć się tzw. bombom walizkowym - głowicom atomowym o małej sile wybuchu i niewielkich rozmiarach. Broń walizkowa ze względu na swoje przeznaczenie (akcje sabotażowe na tyłach wroga) to niemal wymarzone narzędzie dla terrorystów. Wiadomo, że urządzenia takie posiadały Stany Zjednoczone i Związek Radziecki. Według niektórych źródeł8 Rosjanie nie mogą się doliczyć kilkudziesięciu konstrukcji tego typu...

Zastanówmy się, jak powinna wyglądać możliwie najmniejsza i najlżejsza bomba jądrowa. Ponieważ w budowie tak wyrafinowanych konstrukcji stosuje się najlepsze materiały i technologie, jest mało prawdopodobne, by mogły one być zbudowane nawet przez najlepiej finansowaną grupę zbrojną. Na wypadek gdyby niemożliwe stało się możliwe, warto jednak poznać realne zagrożenie z ich strony.

Zacznijmy od wyboru odpowiedniego materiału rozszczepialnego. Najlepszy wydaje się pluton 239Pu, którego masa krytyczna wynosi zaledwie 10 kg (dla porównania masa krytyczna izotopu uranu 233U to 16 kg, a 235U aż 52 kg)9. Biorąc pod uwagę jego gęstość w normalnych warunkach (19,84 g/cm3), średnica kuli wykonanej z tego materiału wynosi niecałe 10 cm. Do spowodowania eksplozji potrzeba masy większej od masy krytycznej; 1,1 masy krytycznej wywoła eksplozję o sile od 10 do 20 ton trotylu. Ładunek taki wydaje się niewielki w porównaniu z kilo- czy megatonami, osiąganymi przez tradycyjne głowice wojskowe, jednak jest wyraźnie większy od siły wybuchu, jaką można uzyskać w eksplozjach materiałów konwencjonalnych. Ponadto nawet niewielka detonacja jądrowa emituje poważną dawkę promieniowania przenikliwego. Wybuch nuklearny o sile zaledwie 10 ton wytwarza promieniowanie 1 tys. rem (nieunikniona śmierć, często poprzedzona delirium i śpiączką; jedyną terapią jest ulżenie cierpieniu) w odległości 290 m od miejsca eksplozji. Dalsze zwiększanie masy krytycznej w sposób wykładniczy zmienia możliwą do osiągnięcia moc eksplozji.

Rozważając konstrukcję bomby-minimum, musimy przyjąć kilka dalszych założeń. Ponieważ w konstrukcji głowicy walizkowej kluczową rolę odgrywają rozmiary i waga urządzenia, należy zrezygnować z systemu implozji sferycznej. Rozwiązanie takie znacznie zwiększyłoby masę bomby (ciężar materiałów wybuchowych), a dodatkowo również gabaryty konstrukcji. Zamiast systemu sferycznego można użyć prostszego systemu liniowego. Zastosowanie kilkucentymetrowej warstwy berylu jako reflektora pozwala zmniejszyć niezbędną ilość plutonu o kilka kilogramów.

Ile waży śmierć

Spróbujmy teraz ocenić minimalną masę takiego urządzenia. Masa krytyczna plutonu (odmiana alotropowa alfa) wynosi 10 kg - potrzeba jednak dodatkowo 30%, aby wytworzyć eksplozję o znaczącej sile wybuchu, co razem daje około 13 kg. Warstwa berylu może zredukować masę plutonu o połowę, jednak konieczny materiał wybuchowy, system inicjujący, obudowa itp. podniosą minimalną masę do około 15 kg.

Atomowe bomby walizkowe podczas zimnej wojny stanowiły wyposażenie oddziałów specjalnych obu światowych supermocarstw. W Stanach Zjednoczonych urządzenie takie miało oznaczenie Mk-54 było uzbrojone w głowicę jądrową W-54. Jej kształt był owalny; długość krótszej osi wynosiła 27,3 cm, a osi dłuższej 40 cm. W-54 ważyła zaledwie 23 kg i była najmniejszą znaną konstrukcją, w której wykorzystano system implozji. Możliwa siła wybuchu wynosiła 0,01 kt (10 ton) lub 0,02 kt10. Niewiele wiadomo na temat analogicznych konstrukcji radzieckich nie ma nawet pewności co do tego, jaka formacja miała tę broń wykorzystywać (KGB czy GRU). Jest prawdopodobne, że sowieckie bomby były stosunkowo lekkie i mogły być aktywowane przez jedną osobę. Przenoszono je w walizkach o wymiarach 60 x 40 x 20 cm.

Żołnierze zagłady

Budowa bomby atomowej nie jest prosta - wymaga odpowiednich materiałów i odpowiedniej technologii. Jeżeli jednak przyjąć, że bomba byłaby budowana przez fanatyków z myślą o zabiciu jak największej ilości ludzi i od początku jej detonacja miałaby charakter misji samobójczej, to potrzeba jedynie odpowiedniej ilości materiału rozszczepialnego dobrej klasy i osoby, która w pożądanym miejscu połączy dwa ładunki, tworząc masę nadkrytyczną. Oczywiście eksplozja nie będzie miała dużej mocy, większość materiału nie ulegnie rozszczepieniu, tylko zostanie rozrzucona po okolicy (duże skażenie, ale na stosunkowo niewielkim obszarze) - z konstrukcyjnego punktu widzenia detonacja takiej bomby to przysłowiowe wyrzucanie pieniędzy w błoto, ale tym terroryści chyba się akurat nie przejmują.

Jak to działa?

Sercem bomby atomowej jest materiał rozszczepialny - izotop uranu 235U, plutonu 239Pu lub znacznie droższy uran 233U. Do reakcji łańcuchowej (z wydzieleniem ogromnej ilości energii) dojdzie wówczas, gdy ilość zgromadzonego materiału będzie większa od pewnej krytycznej wielkości. By reakcja ta nie nastąpiła przedwcześnie, materiał radioaktywny dzielony jest więc na części. Najtrudniejszym technicznie problemem jest szybkie połączenie części ładunku w całość o masie przewyższającej krytyczną. Dokonuje się tego, używając konwencjonalnych materiałów wybuchowych. Istnieje kilka rozwiązań pozwalających uzyskać ten efekt. Najprostsza metoda to tzw. system działa. Inna, bardziej zaawansowana technicznie, polega na gwałtownym ściśnięciu niewielkiej ilości materiału rozszczepialnego. Ponieważ wielkość masy krytycznej zależy od gęstości, ładunek o masie mniejszej od masy krytycznej odpowiednio ściśnięty będzie wystarczający dla zainicjowania w nim reakcji łańcuchowej. Dodatkowym, niezwykle istotnym elementem składowym bomby jest reflektor neutronowy. Ma on za zadanie zmniejszyć ilość straconych neutronów (takich neutronów, które nie biorą udziału w rozszczepieniu kolejnych atomów), a tym samym podnieść wydajność broni. W rdzeniu bomby nawet dwukrotnie większym od masy krytycznej bez reflektora jedynie 1% materiału uległby rozszczepieniu, zanim reakcja łańcuchowa ustałaby samoistnie wskutek rozprężenia materiału (eksplozji rdzenia)11. Trzeba jednak zauważyć, że Little Boy (bomba zrzucona na Hiroszimę) charakteryzował się efektywnością zaledwie 1,3% - wystarczyło to jednak do zabicia ponad 78 tys. ludzi. Dla przestępców najważniejsze są rozmiary urządzenia oraz łatwość jego montażu. Istotna jest również możliwość zastosowania powszechnie dostępnych komponentów czy materiału rozszczepialnego o niskiej jakości.

Komentuje ekspert NATO

Wbrew naiwnym opowiadaniom, że bombę atomową można zrobić w garażu, jej przygotowanie wymaga dobrze rozwiniętego przemysłu chemicznego, zakupienia dostępnych półproduktów i zatrudnienia wykwalifikowanych w wielu dziedzinach fachowców, głównie chemików. Jeżeli można sobie wyobrazić jeszcze zbudowanie ładunku jądrowego z ogromnym wysiłkiem i obciążeniem swojego społeczeństwa ogromnymi kosztami, bo udało się to przecież ZSRR, to wbrew pozorom kradzież gotowej bomby lub istotnych jej elementów jest jeszcze mniej prawdopodobna.

Wybuch jądrowy byłby zabijaniem ludzi przypadkowych, czyli tak jak w World Trade Center, ale jak wiadomo, nie prowadzi to do żadnego politycznego celu. Dla wojskowych, którzy mają jasno określone zadania, bomba atomowa jest bronią nieselektywną, a dopiero środki rażenia typu zlokalizowanego działania są właśnie najlepszym środkiem prowadzącym do celu.

Z najświeższych doniesień prasowych wynika, że czujność jest wskazana na każdym kroku. Wiadomo, że nielegalne produkcje chemiczne cuchną, a i hodowle biotechnologiczne mogą być wykryte węchem. Nieprzyjemna woń sfermentowanych wytłoków kukurydzianych i rozpuszczalników, jeżeli nie pochodzi z Tarchomina, może być oznaką fabryczki nie tylko bimbru, ale czegoś groźniejszego. Czujność zawiodła przed ostatnim atakiem. Obecnie jasne jest, że metody wysokiej technologii stosowane przez CIA i NSA oraz wspomagane przez NASA nie są wystarczające. Stary poczciwy wywiad z minimalnymi środkami technicznymi, po polsku zwany czasem środkami osobowymi, będzie miał jeszcze wiele do powiedzenia.

Prof. dr hab. Z. P. ZAGÓRSKI, W chwili przygotowywania numeru w Los Alamos National Laboratory, USA

1 Center for Nonproliferation Studies, Status Report: Nuclear Weapons, Fissile Material, and Export Controls in the Former Soviet Union
(http://cns.miis.edu/pubs/print/nsr.htm).
2 Mark Hibbs, Plutonium, Politics, and Panic, The Bulletin of the Atomic Scientists 11-12/94
(www.thebulletin.org/issues/1994/nd94/nd94Hibbs.html).
3 Bruce Nelan, Formula for Terror, Time Magazine 29-09-94
(www.time.com/time/magazine/archive/1994/940829/ 940829.cover.html).
4 Nuclear Control Institute, The Plutonium Threat (www.nci.org/new/nci-plu.htm).
5 Los Alamos National Laboratory Technical Reports, Los Alamos critical-mass data, s. 24
(http://lib-www.lanl.gov/lapubs/00310569.pdf).
6 Carey Sublette, Nuclear Weapon Frequently Asked Questions
(www.fas.org/nuke/hew/Nwfaq/Nfaq0.htm)
7 por.: Los Alamos National Laboratory Technical Reports, Yield of the Hiroshima bomb
(http://lib-www.lanl.gov/la-pubs/00371983.pdf).
8 Stenogram z posiedzenia podkomisji ds. badań i rozwoju technologii wojskowych Izby Reprezentantów, 19 marca 1998
(www.fas.org/spp/starwars/congress/1998_h/has078010_1.HTM).
9 por.: Los Alamos National Laboratory Technical Reports, Critical dimensions of systems containing 235U, 239Pu, and 233U: 1986 revision
(http://lib-www.lanl.gov/la-pubs/00209019.pdf).
10 Brookings Institution, The U.S. Nuclear Weapons Cost Study Project
(www.brook.edu/FP/projects/nucwcost/davyc.HTM).
11 Richard Rhodes, Jak powstawała bomba atomowa, Prószyński i S-ka, 2000, s. 414.

MARCIN ROJSZCZAK jest autorem największego w Polsce serwisu internetowego poświęconego broni biologicznej.