Baggrunden for Manhattan projektet og bombningen af Hiroshima

Manhattan projektet var det første udviklingsprogram for atomvåben, som formåede at fremstille en atombombe. Projektet løb fra 1942-1946 og i denne periode var 130.000 mand ansat på projektet, som foregik 30 hemmelige steder fordelt i USA, Storbritannien og Canada , hvilket kom til at koste 2 milliarder US$. 90 % af dette beløb gik til produktion af bygninger der blev brugt på. Projektet blev oprettet i kølvandet på angrebet ved pearl Harbor, hvor utallige amerikanske soldater og civile døde. Dette fik politikerne til at handle og herigennem forsøgte forskere ved hjælp fra staten at starte flere forskellige projekter op der skulle have til formål at udvikle atomvåbnet.

Skulderbagde som de ansatte på Manhattan projektet bar

 Forud for bombningen havde USA invaderet Japan efter Japans voldsomme provokation i form af bombning af militærbasen Pearl Harbor. Invasionen af Japan havde været blodig for amerikanerne, hvis samlede tab (Dræbte, sårede og savnede) for invasionen lød på mellem 130.000 og 220.000 og da Trumann og resten af regeringen vurderede at det ville koste yderligere en kvart million og måske helt op til en million soldater at indtage Tokyo. Japanerne var kendte for at kæmpe til sidste mand og ved brug af atombomben, mente man at det ville kunne lykkedes at få Japanerne til at kapitulere og dette faktum gav derved ekstra belæg for at få sat atombomben i spil 

Med udviklingen af atomvåbnet havde USA pludselig et magtfuldt våben og derfor nedsatte USA i maj 1945 et udvalg (interim Commitee) 3, som skulle rådgive om anvendelsen af atomvåben under krigen og efter. Igennem spionage vidste Sovjetunionen at USA var i gang med at udvikle atomvåben og det var derfor ikke en overraskelse da Truman fortalte den sovjetiske leder Stalin at USA nu var i besiddelse af atomvåben. Dette betød at Sovjet og tyskland havde tabt kapløbet om atomvåben.

 

Præsident Harry S. Trumann underskriver loven om atomenergi i 1946, som grundlagde energikommisionen

Med udviklingen af atomvåbnet havde USA pludselig et magtfuldt våben og derfor nedsatte USA i maj 1945 et udvalg (interim Commitee) 3, som skulle rådgive om anvendelsen af atomvåben under krigen og efter. Igennem spionage vidste Sovjetunionen at USA var i gang med at udvikle atomvåben og det var derfor ikke en overraskelse da Truman fortalte den sovjetiske leder Stalin at USA nu var i besiddelse af atomvåben. Dette betød at Sovjet og tyskland havde tabt kapløbet om atomvåben.

Hvordan blev atombomben til og hvilke fysiske teorier ligger bag? Hvordan blev den brugt til bombningen af Hiroshima og Nagasaki, og hvilke forhold skulle der tages hensyn til.

Baggrundsviden

Forskere fra både fysik- og kemiverdenen udforskede de mystiske egenskaber af atomer. I slutningen af 1890'erne, opdagede Henri Becquerel radioaktiviteten af uran. Radioaktive elementer udsender strålingsenergi i form af a (alpha), b (beta), g (gamma) stråler. Som resultat af hans opdagelser, isolerede Marie Curie og Pierre Curie i 1902 det radioaktive grundstof radium.

Materiale selektion og betydninger

Disse to opdagelser viste sig at være essentielle ved valg af materiale til bomben. Opdagelsen af atomet og dets egenskaber samt de fremskridt inden for fysik, aktiverede forskere til at udvikle komplekse reaktioner. Den berømte relativitetsteori af Albert Einstein indeholder de idéer, som små mængder masse kan omdannes til enorme mængder af energi. Ligningen E = mc², er baseret på det faktum, at lysets hastighed, c, er meget hurtig, og kun en lille mængde af masse, m, kan frigive store mængder af energi, E. Dette koncept var scenen for opdagelser til nuklear fission. Niels Bohr udførte eksperimenter på atomet og foreslog et billede af, hvad atom ligner, i 1913. Denne model antydede, at atomet indeholder en kerne i centrum med roterende elektroner. Bohr udtalte at disse elektroner kun kredser på bestemte afstande. Når elektronerne ændrer afstande mod kernen udsender de stråling.

Fission

Fission er en proces hvorved en atomkerne spaltes i to næsten lige store dele under frigørelse af energi i en skala, der er millioner gange større end ved kemiske reaktioner som forbrænding eller eksplosion. Processen kan udløses i en klump 235U ved indfangning af en neutron i en enkelt kerne. Når den spaltes, udsendes der samtidig en ny generation af neutroner. Disse kan nu udløse fission i andre urankerner, osv. Der opstår en kædereaktion, hvorved den kerneenergi, der findes bundet i makroskopiske mængder af uran, frigøres. I atombomber sker frigørelsen eksplosivt, i kernereaktorer ved en kontrolleret proces.

I atomfysik og nuklear kemi, er nuklear fission enten en kernereaktion eller radioaktivt henfald proces, hvor kernen af et atom deler sig i mindre dele (lettere kerner.) Fissionsprocessen producerer ofte frie neutroner og fotoner (i form af gammastråler, som kan fremkalde kræft), og frigiver en meget stor mængde energi selv ved de energiske standarder for radioaktivt henfald.

Her ses en kulstof-12 spaltning:

På atomkraftværker benytter man denne fission til dannelse af termisk energi ved hjælp af spaltning af uran, som derefter kan omdannes til elektrisk energi. Man anvender uran-235 med en neutron for at påbegynde processen.

Little Boy og Fat Man

Måske det mest vanskelige og mest afgørende problem for Oppenheimer og hans team var udformningen af bomben mekanismen selv. Hvordan kunne de skabe en mekanisme, der ville frigive enorm

 magt for nuklear fission på kommando? I en triumf for teoretisk og anvendt fysik, Los Alamos gruppe kom op med to brugbare bombe designs, med kodenavnene "Little Boy" og "Fat Man".

Little Boy infrastruktur. Kilde: Wiki

Little Boy, U-235 bombe, havde den enklere udformning af de to, og fysikerne var sikre på, at det ville fungere. Mekanismen anvendes en pistol samling metode, hvor en underkritisk masse af U-235 affyres på en anden subkritiske masse af U-235. Når de to sluttes, danner de en kritisk masse og antænde i en kernereaktion.

Little Boy blev kastet over Hiroshima d. 6. aug. 1945 under 2. Verdenskrig, var en uran-235 bombe af kanontypen - Little Boy. Sprængkraften svarede til 13.000 tons TNT (trinitrotoulol, trotyl (13 kilotons = 55 ).

Fat Man, plutonium bombe, brugte en anden metode: implosion metoden. I Fat Man bomben, er en subkritisk kugle af plutonium omgivet af sprængstoffer, og når eksplosiverne sprænger, forekommer en chokbølge som komprimerer plutonium til en kritisk masse, som igangsætter en kernereaktion. Da denne metode var noget mere kompliceret end pistolen-samling metode, forskerne var mindre sikker på det ville fungere, og besluttede at prøve det af. Bomben, der blev nedkastet over Nagasaki d. 9. aug. 1945 var en plutoniumbombe. Den havde en sprængkraft på ca. 22 kiloton (kT) (1 kilotons = 1000 kg trotyl-ækvivalent) svarer til en energi på ca. 84 Terajoule (1 TJ=1* 1012joule).

Forhold og bekymringer

Formålet med atombombernes var fra forskernes side af, at bevise hvilke højder der kunne opnås med fysikken og hvilken mægtig kraft der kan skabes. For de militære styrker var det primære formål at få Japan til at overgive sig. Det var essentielt der var skyklar himmel hvor bomberne skulle smides, det er b.la. en af faktorerne som spillede ind da USA smed Little Boy og Fat Man.

Hvilke konsekvenser var der efterfølgende? Hvilke bekymringer blev der gjort om fremtidens brug og udvikling af atombomben?

Bombningen af Hiroshima gav store konsekvenser for både miljøet og området, og ikke mindst for befolkningens helbred. Området omkring Hiroshima blev lagt i ruiner, pga. den enorme varme-og trykbølge, som blev efterfulgt af ildebrande der spredte sig voldsomt og ødelagde byen yderligere. Befolkningen der var tættest på bombnings-stedet, ground-0, blev dræbt øjeblikkeligt, mens dem der var længere væk måtte lide under bivirkningerne ved varme-og trykbølgen.

Øjenvidnebertninger:

http://www.hiroshima-remembered.com/history/hiroshima/page14.html

http://www.damninteresting.com/eyewitnesses-to-hiroshima-and-nagasaki/

http://www.eyewitnesstohistory.com/pfhiroshima.htm

http://www.atomicarchive.com/Docs/Hiroshima/Hiroshima_Siemes.shtml

Selvom følgerne var katastrofale har det medført en positiv effekt, da Hiroshima har fået genopbygget byen til det bedre, med store bygninger, en god industri, og en indre by med stor indtjening. For lægevidenskaben var studierne af skaderne i Hiroshima og bivirkninger hos de overlevende revolutionerende. Det gav dem ny omfangsrig viden omkring menneskekroppen, og ikke mindst viden inden for emnet atomfysik og radioaktiv stråling, som ellers havde været uberørt af lægevidenskaben.

Dem der overlevede bombningen mærkede de alvorlige konsekvenser på egen krop, som efterfølger af den radioaktive stråling.

Nogle af de bivirkninger der var: brandsår og slemme forbrændinger, åbne sår, blødninger, herunder svær helingsproces, hårtab og pludselige blødninger, hårtab, større risiko for kræft, specielt leukæmi, ondartede tumorer, glasskår og træsplinter der har skabt deformiteter på kroppen og

flere blev ramt af barnløshed og fik beskadiget cellerne i kroppen, dette resulterede i nedsat eller afbrudt celledelingen der svækkede personens livsproces og immunforsvar.

Der var også andre konsekvenser end dem på deres krop. Samfundet misforstod Hibakusha’erne. De bliver diskrimineret, og kan blive nægtet arbejdsstillinger, selv deres børn eller slægtninge kan mærke konsekvenserne. 


Japanere dannede gruppen ABCC-Atomic Bomb Countermeasure Committee. Denne komite arbejde med eftervirkninger af bombningen, skaffede data, ved målinger på Hiroshima og Nagasaki på alle tænkelige måder, og årligt have de overlevende fra bombningen inde til grundig undersøgelse, som de skulle til årligt.

Da viden om atomfysik voksede intenst, frygtede mange fysikere at den nye kendskab til fusion var farlig. Fusion-bomben -også kaldet en brintbombe, er mange gange kraftigere end fissionsbomben, og dens ødelæggelser ville være enorme og katastrofale. Der var frygt for, at der ville starte en 3. verdenskrig, som ville blive en voldsom og masseødelæggende atomkrig. Fusionsprocessen er når kerner smelter sammen og danner en heliums kerne, denne proces skaber en større mængde energi end ved fission, men fusionsprocessen er svære at lave da det skal udføres ved høje temperaturer for at smelte kernerne sammen. Antændelse af en fusion bombe, sker ved antændelse af en fission bombe der skaber den krævede høje temperatur.

Forklaringen på at fusion giver større energi kan ses på dette billede.