Hidrojen Bombası Nasıl Çalışır?

Hidrojen bombası, hidrojen İzotopları arasındaki nükleer FÜZYON tepkimesinin oluşturduğu enerjinin, denetimsiz bir şekilde patlayıp açığa çıktığı güçlü bir silahtır. Nükleer füzyon, küçük atom çekirdeklerinin, daha büyük bir atomun çekirdeğini oluşturacak biçimde bir araya gelmesidir. Büyük çekirdekteki tanecikleri bir arada tutan BAĞLANMA ENERJİSİ, küçük çekirdek taneciklerini tutan enerjiden küçük olduğundan, füzyon sonucu büyük miktarda enerji açığa çıkar. Ani bir füzyon olayı sırasında, tepkimeye giren milyonlarca çekirdekten serbest kalan enerji, çok güçlü bir patlamaya yol açar. Gerçekten hidrojen bombası, insanların yaptığı en yıkıcı bombadır ve atom bombasından çok daha güçlüdür.

Füzyon: Nükleer füzyon kendiliğinden oluşmaz. Normal olarak ikisi de artı yüklü iki çekirdek, birbirini iter. Çekirdeklerin birleşmesi için, uygun koşulların sağlanması gerekir. Başlangıçta çekirdekler olabildiğince yakın bulunmalı ve birbirlerine doğru çok büyük bir hızla hareket etmelidirler. Yüksek hızları elde etmek için, bileşenler birkaç yüz milyon derece sıcaklığa kadar ısıtılır (bu nedenle hidrojen bombasına termonükleer bomba da denir). Bir kez kritik sıcaklığa ulaşınca füzyon olayı başlar ve salınan enerji, yüksek sıcaklığı korur. Tepkime, radyoaktif madde tüketene kadar ya da radyoaktif madde parçalarının kritik sıcaklık bölgesi dışına saçılmasına kadar sürer. Füzyon olayının oluşup bitmesi, son derece kısa bir sürede gerçekleşir.

Hidrojen bombasında, hidrojenden çok, hidrojenin izotopları olan döteryum ve trityum kullanılır. Döteryum doğal olarak, sözgelimi döteryum oksit (ağır su) halinde bulunur. Suda, 5000’de bir oranında döteryum vardır. Sudan, döteryumun özütlenip arıtılması mümkündür. Trityum ise radyoaktif bir izotoptur. Doğal olarak bulunmaz, yapay olarak elde edilmesi gerekir. Lityum-6 (atom ağırlığı 6 olan, alkali lityum metalinin bir izotopu), nötron bombardımanına tutulursa, helyum ve trityum ayrışır.

Hidrojen bombasının gelişmesi: İlk hidrojen bombaları, bir atom bombası ile hidrojen izotopları taşıyan bir sıvıdan oluşuyordu. Atom bombası, füzyon için gerekli ısıyı sağlayarak, tetik görevi yapıyordu (günümüzde de lazerle yapılan denemelere karşın, gerekli yüksek ısıyı sağlamanın tek yolu hâlâ atom bombasıdır). Atomlar sıvı içinde, gazlardakine oranla birbirlerine daha yakın durduklarından, başlangıçta sıvı hidrojen izotopları kullanıldı; ama sıvı hidrojen izotoplarının çok kararsız ve tehlikeli olmaları nedeniyle, bu tür bombaların saklanması çok güçtü.

Modern hidrojen bombaları, bir atom bombası ile onun çevresine sarılı bir lityum döterür (lityum-6 ve döteryum bileşiği) örtüsünden oluşur. Lityum döterürün iki temel işlevi vardır. Birincisi, döteryum çekirdeklerini birbirine çok yakın tutarak, gereken ısı sağlandığında çekirdeklerin en uygun uzaklıklarda bulunmasını sağlar. İkincisi, lityum-6 nötronlarla bombardıman edildiğinde, trityum oluşturur ve trityum, döteryumla füzyona girer. Bu süreç için gerekli olan nötronlar, atom bombası tarafından sağlanır. Dolayısıyla, tetikleme sırasında, birden çok işlev yerine getirilmiş olmaktadır. Ana tepkimeleri oluşturan döteryum-döteryum ve döteryum-trityum füzyonlarından başka füzyonlar da patlamaya katkıda bulunur. Sözgelimi, lityum çekirdeği, döteryum çekirdeğiyle birleşerek enerji açığa çıkarır.

Bu tür hidrojen bombası, büyük miktarda radyoaktif artık oluşturmadığı için, «temiz bomba» diye tanımlanır. Aylar, hatta yıllar boyu radyoaktif kalabilen artıkların temel kaynağı, tetikleme sırasında oluşan radyoaktif ürünler ve yanmamış trityumdur. Ancak, tetik görevi yapan atom bombası çok küçük olduğundan, bunlar büyük miktarları bulmaz.

Bazı hidrojen bombalarının çevresiyse bir uranyum (U238) tabakasıyla sarılır. Bu tabaka hem bir kılıf işlevi görür hem de nötron bombardımanı sırasında füzyon süresinin daha da uzamasına yol açarak, ikinci bir füzyon enerjisi kaynağı yerine geçer. Fizyon-füzyon-fizyon tepkimesinin oluştuğu bu tür bombalara, çevreye önemli miktarda radyoaktif artık saçtıklarından, «kirli bomba» denir.

Hidrojen bombasının patlama gücü, iki nedenden ötürü atom bombasınınkinden çok daha yüksektir. Birinci neden, hidrojenin bilinen elementlerin en hafifi olmasıdır. Belirli hacimdeki döteryum ya da trityum, aynı hacimdeki uranyum ya da plütonyumdan çok daha fazla füzyon oluşturacak çekirdek içerir. Gerçekten, kuramsal olarak, belirli kütledeki döteryum, tam kavuşum sırasında, aynı kütledeki U235’ in saldığı enerjinin üç katını açığa çıkarır. İkinci neden ise, hidrojen bombasının büyüklüğünün, atom bombasınınki gibi sınırlı olmamasıdır. Atom bombasında zincirleme tepkimenin sürebilmesi için, belirli nicelikte radyoaktif madde bulunması gerekir; ama bomba patladığında, bu maddelerin çoğu kullanılmadan uzağa fırlayacağından, zincirleme tepkime kendiliğinden durur. Oysa hidrojen bombasında, yeterli sıcaklığın bulunduğu her noktada, füzyon verecek bütün madde tükenene kadar tepkime sürer. Hidrojen bombasının büyüklüğü, yalnızca bir uçağın ya da roketin taşıyacağı ağırlıkla sınırlıdır.

Hidrojen bombası denemeleri: İlk hidrojen bombası denemesi, 1 Kasım 1952’de, Büyük Okyanus’taki Bikini adasında, A.B.D. tarafından gerçekleştirildi. Bu denemede 5-7 megatonluk (5-7 milyon tonluk TNT patlamasına eşdeğer) bir patlama elde edildi. Sovyetler Birliği ise, ilk hidrojen bombası denemesini 21 Ağustos 1953’te yaptı. O tarihten bu yana İngiltere, Fransa ve Çin de hidrojen bombaları yapıp denediler. Bugüne kadar yapılan en büyük hidrojen bombasını, S.S.C.B. 30 Ağustos 1961’de patlattı. Bu 60 megatonluk bir bombaydı. Bir karşılaştırma yaparsak, İkinci Dünya savaşı sonunda Japonya’da patlatılan atom bombası, yalnızca 15 kiloton(15 000 ton TNT’ye eşdeğer) gücünde idi (en büyük atom bombasının gücü de, birkaç yüz kilo ton dolayındadır).

Hidrojen bombası savaşlarda kullanılmamıştır; ama deneme patlamaları sonucu, istenmeyen etkilerin ortaya çıktığı görülmüştür. Özellikle radyoaktif artıklar süte, yiyeceklere sızmakta ve kanser gibi ciddi hastalıklara neden olmaktadır. Bu tür tehlikeleri en aza indirmek için, 1963 Ağustosunda, A.B.D., S.S.C.B. ve İngiltere arasında, atmosferde, uzayda ve su altında nükleer denemeleri yasaklayan bir anlaşma imzalandı. Radyoaktif artıkların atmosfere yayılmasını engelleyici önlemler alınması koşuluyla, bu tür denemelerin ancak yer altında yapılmasına izin veriliyordu. O tarihten sonra, birçok devlet söz konusu anlaşmaya imza attı; ama iki ülke, Fransa ve Çin henüz bu anlaşmaya katılmadılar. Avustralya ve Yeni Zelanda gibi ülkelerin büyük protestolarına karşın bu ülkeler, hâlâ zaman zaman atmosferde nükleer denemeler yapmaktadırlar.

Günümüzde de hem atmosfer deneylerini önlemek hem de yeraltı denemelerini sınırlı tutmak için yoğun çabalar harcanmaktadır. Bununla birlikte, alınan önlemler, depolanmış ya da füzelere yerleştirilmiş nükleer silah sayısını azaltmamaktadır. Sınırlamaların uygulanmasıyla, bu korkunç silahların bütünüyle kaldırılması yolunda önemli bir adım atılmış olacaktır.