Hiroşima ve Nagazaki'ye Atılan Atom Bombaları Nasıl Çalışıyordu?
atom bombası insanları öldürme amacıyla ilk defa 6 ağustos 1945 tarihinde japonya'nın hiroşima kentinde kullanıldı. üç gün sonra da nagazaki'ye ikinci bir bomba atıldı. atılan bombaların öldürdüğü insan sayısı tahminen 214.00 kişi civarındaydı ve bu silahın neden olduğu yıkım, savaş tarihinde daha önce eşi benzeri görülmemiş bir şeydi. saniyeler içinde bu kadar insan bir anda kül olmuştu. insanoğlunun bu tasarımı nasıl başarmıştı bunu, bu acımasız bomba nasıl çalışmaktaydı?
öncelikle en başa dönerek, basit şeyler anlatmakla başlayalım
bir atom, üç atom altı parçacıktan oluşur: bunlar proton, nötron ve elektron. atomun merkezinde bir çekirdek bulunur, çekirdek ise proton ve nötronlardan oluşur. protonlar pozitif yüklüdür, nötronlar yüksüzdür ve elektronlar ise negatif yüklüdür. normal bir durumda protonların elektronlara oranı her zaman 1'dir. yani atom sabit durumdadır diyebiliriz basitçe.
örnek vererek anlatacak olursak, biz bir elementin proton sayısını değiştirirsek farklı bir element elde ederiz. elektron sayısını değiştirecek olursak bir iyon elde ederiz. nötron sayısını değiştirdiğimizde ise bir izotop elde ederiz. işte bir nükleer silahta kullanılan elementlerde bir atomun izotoplardır. çünkü izotoplar kararsızdırlar ve yarılanarak çeşitli büyüklüklerde enerji yani radyasyon yayarlar.
örneğin karbon 14 izotopunu duymuşsunuzdur. bu elementin 6 protonu ve 8 nötronu bulunmaktadır, yani karbon elementinin kararsız yani radyoaktif olan ve nadir bulunan bir formudur. işte nadir bulunan bu izotop, tüm organik maddelerde bulunmasından dolayı arkeolojik, jeolojik ve hidrojeolojik örneklerin tarihlendirilmesinde kullanılan radyokarbon tarihleme yöntemi adı altında kullanılmaktadır. işte bu sebepten ötürü nükleer silahlarda büyük bir güç yayan uranyum-235 izotopu ve plütonyum-239 izotopu gibi elementler kullanılmaktadır.
nasıl çalıştığına gelecek olursak
küçük çocuk (little boy) olarak isimlendirilen bu bomba 300 cm uzunluğunda, 71 cm çapındaydı ve yaklaşık 4.400 kg ağırlığındaydı. bombanın içinde bulunan uranyum-235 malzemesi silahın yapılış amacına göre iki kısma ayrıldı: yani mermi ve hedef olarak ikiye bölünmekteydi. bombanın içindeki bu ayrım erken patlamayı önlemek için yapılmıştır ve fisyon reaksiyonu oluşturmayacak şekilde ayrı kritik altı kütlelerde tutulmuştur. yani kritik kütle, bir nükleer fisyon reaksiyonunu sürdürmek için gereken minimum bölünebilir malzeme kütlesidir.
namlunun arkasında bulunan yani mermi uranyum-235'i ateşlemek için dört silindirik ipek kordit tozu torbası yerleştirildi . bu ateşleyicisinin içinde , yüzde 65 nitroselüloz , yüzde 30 nitrogliserin , yüzde 3 petrol jölesi karışımından oluşan, yaygın olarak kullanılan dumansız bir itici gaz bulunmaktaydı. bu ateşleci tetikleyecek yapı içerisinde bir baromet düzeneği bulunuyordu ve bombanın belirli bir yükselikte aktif hale gelmesini sağlayacaktı. ateşleyici ateşlendiğinde kare başına 280.000 kilopascal bir basınç oluşturacak şekilde gerideki uranyumu iter ve hedef uranyum-235' çarpar budurum reaksiyonun başlaması için yeterli değildir. daha sonra, fisyonun başlaması için süper kritik kütleye serbest nötronlar eklenmelidir. işte bu nötronlar, hedef uranyum-235 halkasının yanlarında bulunan bir nötron üreteci yapılarak tamamlanır. bu üreteci , bölünebilir yakıt çekirdeği içinde folyo ile ayrılmış küçük bir polonyum ve berilyum peletidir.
oluşan basınç ve ısıyla; alt kritik kütleler bir araya geldiğinde folyo kırılır ve polonyum kendiliğinden alfa parçacıkları yayar. bu alfa parçacıkları daha sonra berilyum-9 ile çarpışır ve berilyum-8 ve serbest nötronlar üretir. nötronlar daha sonra fisyonu başlatır. sonrası booom.... hiroşima'ya atılan bomba olan bu bomba , yaklaşık yüzde 1.5'lik bir verimlilikle 20 kilotonlık bir enerji ortaya çıkardı bu da 20.000 ton tnt'ye eşdeğer bir durumdu.
nagazaki'ye atılan bomba olan şişman adam (fat man), bomba 3.3 m uzunluğunda ve 150 cm çapındaydı ve 4.700 kg ağırlığındaydı. iç patlamayla tetiklenecek bir bomba düzeni oluşturulmuştu. diğerinden farklı olarak bombanın ortasında u-235 küresinden ve yüksek patlayıcılarla çevrili bir plütonyum-239 çekirdeğinden oluşmaktaydı.
diğer bombadaki gibi bu bombada da e çekirdeğin merkezinde reaksiyonu başlatacak ve nötron salınımı yapacak polonyum ve berilyum elementleri bulunuyordu. dış küre patladığında patlayıcılar ateş açarak bir şok dalgası yaratacak. bu şok dalgası ve basınç çekirdeği sıkıştıracak ardından polonyum ve berilyum elementleri nötron salımına başlayarak bir fisyon reaksiyonu başlatacaktı. sonuç yine boommmm.