martedì 4 marzo 2008

EFFETTI DI ESPLOSIONI NUCLEARI


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 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 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.

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