miniatura|Núvol radioactiu després de l'explosió de la bomba atòmica de Nagasaki (1945) Una arma nuclear és una arma que genera una gran quantitat d'energia a partir d'una reacció de fissió o de fusió nuclear. Aquest tipus d'armes tenen una gran capacitat destructiva, i són les més potents que s'han utilitzat mai. Actualment, només un grup relativament reduït de països reconeix que disposa d'armes nuclears. Les armes nuclears adopten molts formats i poden ser llançades des d'avions o mitjançant coets i míssils des de submarins, portaavions, bases militars, etc. Les armes nuclears s'utilitzen principalment per a matar i crear danys humans, materials i econòmics, també poden tenir un ús secundari com a demostració de superioritat i amenaça.
En temps de guerra només han estat utilitzades en dues ocasions: a Hiroshima el 6 d'agost de 1945 i a Nagasaki tres dies després. Els tipus de bomba utilitzats van ser respectivament una bomba d'urani i una de plutoni (les dues eren bombes A). Cent vint mil persones van morir immediatament i el dos-centes quaranta mil a causa dels efectes a mitjà i llarg termini d'aquestes armes fonamentalment a conseqüència de malalties provocades per l'exposició a la radiació. A les dues ciutats, la majoria dels morts foren civils.Trinity and Beyond: The atomic bomb movie.Dir. Kuran, P., Nar. Shatner, W. 1997. VHS. Goldhil Video, 1997. Aquests són els únics bombardejos nuclears que han tingut lloc en temps de guerra. Des d'aleshores han explotat unes dues mil bombes nuclears, la majoria com a part d'investigacions per al desenvolupament armamentístic nuclear, per part de set estats: els Estats Units, la Unió Soviètica, França, El Regne Unit, la Xina, l'Índia i el Pakistan. Se sospita que altres països tenen capacitat nuclear, mantenint-ho en secret; es creu que Israel posseeix armes nuclears, encara que no ho reconeix.Vegeu l'article sobre Mordechai Vanunu, un extècnic nuclear israelià que va divulgar que Israel posseeix armes nuclears. Un estat, Sud-àfrica, ha admès haver fabricat armes nuclears anteriors en el passat, però des d'aleshores ha desmuntat el seu arsenal i sotmès a les salvaguardes internacionals.
La primera bomba atòmica provada,Vegeu Trinity (assaig nuclear), nom de la prova i de la primera bomba amb què culminaria el Projecte Manhattan, el projecte d'investigació creat per a fabricar la primera bomba atòmica. alliberà una quantitat d'energia d'aproximadament 20 mil tones de TNT. Una arma atòmica moderna, com la bomba atòmica B83 de poc més de 1.100 kg, pot produir una força explosiva comparable a la detonació de més d'1,2 milions de tones (1,1 milions de tones mètriques) de TNT.B83 Pàgina oficial d'informació sobre la B83 a globalsecurity.org.
Es divideixen en dos tipus segons el seu mecanisme d'actuació: Les anomenades bombes atòmiques o bombes A són les que utilitzen una reacció nuclear de fissió. Les anomenades bombes d'hidrogen o bombes H utilitzen una reacció nuclear de fusió i són molt més potents que les anteriors.
Història miniatura|Bomba atòmica Little Boy 2
El desembre de 1938, els químics alemanys Otto Hahn i Fritz Strassmann van enviar un manuscrit a la revista Die Naturwissenschaften en el que informaven que havien detectat l'element bari després de bombardejar amb neutrons l'urani;Els autors van ser identificats com a membres del Kaiser-Wilhelm-Institut Chemie, de Berlín-Dahlem. L'article fou rebut per a ser publicat el 22 de desembre de 1938. al mateix temps, es van comunicar aquests resultats a Lise Meitner. Meitner i el seu nebot Otto Robert Frisch, van interpretar correctament aquests resultats com una fissió nuclear.Lise Meitner and O. R. Frisch Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction, Nature, Volume 143, Number 3615, 239-240 (11 February 1939).El document és del 16 de gener de 1939. Meitner s'identifica com a membre de l'Institut de Física de la Acadèmia de Ciències d'Estocolm. Frisch s'identifica com a l'Institut de Física Teòrica de la Universitat de Copenhaguen. Frisch confirmà experimentalment les dades rebudes el 13 de gener de 1939. El document és del 17 de gener de 1939. L'experiment d'aquesta carta al director es va dur a terme el 13 de gener de 1939; vegeu Richard Rodes, The Making of the Atomic Bomb (La fabricació de la bomba atòmica), Simon and Schuster, 1986, p. 263 i 268. Fins i tot abans de la publicació, Meitner i Frisch interpretaren l'obra de Hahn i Strassmann i van creuar l'oceà Atlàntic amb Niels Bohr, que va anar a donar una conferència a la Universitat de Princeton. Isidor Isaac Rabi i Willis Lamb, dos físics de la Universitat de Colúmbia que treballaven a Princeton, van escoltar la notícia i la van difondre a Colúmbia. Rabi va dir que li ho havia comentat a Enrico Fermi i que aquest el va creure. Bohr, al cap de poc, va anar de Princeton a Colúmbia per veure Fermi. En no trobar-lo a la seva oficina, Bohr va anar a la zona del ciclotró i es trobà amb Herbert Anderson. Bohr el va agafar per l'espatlla i va dir: "Jove, deixa que t'expliqui alguna cosa nova i excitant de la física".
Estava clar que hi havia un nombre de científics a la Universitat de Colúmbia que tractaven de detectar l'energia alliberada en la fissió nuclear de l'urani després d'un bombardeig de neutrons. El 25 de gener de 1939 un equip experimental de la Universitat de Colúmbia va realitzar el primer experiment de fissió nuclear als Estats Units al soterrani de Pupin Hall.H. L. Anderson, E. T. Booth, J. R. Dunning, E. Fermi, G. N. Glasoe, and F. G. Slack The Fission of Uranium, Phys. Rev. Volume 55, Number 5, 511 - 512 (1939). Institutional citation: Pupin Physics Laboratories, Columbia University, New York, New York. Rebut el 16 de febrer de 1939. Els membres de l'equip van ser Herbert L. Anderson, Eugene T. Booth, John R. Dunning, Enrico Fermi, G. Norris Glasoe, i Francis G. Slack.
Entre 1942 i 1944 un grup d'accions de sabotatge, que constituïren l'anomenada batalla de l'aigua pesant, fetes pel moviment de resistència noruec i els bombardejos dels aliats van aconseguir la destrucció de la planta i la pèrdua de l'aigua pesant produïda. Aquestes accions, amb els noms en clau "Freshman, "Grouse" i "Gunnerside", van aconseguir aturar la producció de la planta a principis de 1943 i aturar de fet la recerca nuclear nazi.
Al final de la Segona Guerra Mundial, el president dels EUA, Harry Truman, va prendre la decisió de llançar dues bombes atòmiques sobre el Japó, que era l'últim país que quedava per rendir-se.
El 6 d'agost de 1945 la ciutat d'Hiroshima va quedar destruïda en el primer bombardeig atòmic de la història. El 9 d'agost de 1945 es llançà sobre la ciutat de Nagasaki la segona, i per ara última, bomba atòmica en temps de guerra. El Japó capitulà sense condicions. La signatura de l'armistici es va realitzar el 2 de setembre de 1945 a bord del cuirassat Missouri.
A part del llançament d'aquestes dues bombes atòmiques durant la II Guerra Mundial, s'han realitzat des de l'any 1945 més de 2000 proves nuclears en més de 30 emplaçaments. La primera explosió nuclear de prova de la història la van portar a terme els EUA a les 17:30h (hora local) del 16 de juliol de 1945 al desert d'Alamogordo a l'Estat de Nou Mèxic (EUA). El projecte per a la fabricació de la bomba atòmica havia estat aprovat el 18 de juny de 1942 pel president nord-americà Franklin Delano Roosevelt amb el nom de Projecte Manhattan.
Durant la guerra freda el perill d'un enfrontament nuclear entre Estats Units i la Unió Soviètica condicionava les relacions internacionals. Quan les relacions diplomàtiques van anar millorant es van signar entre les dues superpotències diversos acord de limitació de la força nuclear.
Amb la fi del règim soviètic la tensió va agafar altres escenaris com Corea del Nord, Índia i Pakistan o l'Orient Mitjà.
Tecnologia
L'urani natural es compon principalment de l'isòtop 238, que no pot iniciar per ell mateix una reacció nuclear en cadena però pot absorbir un neutró i desintegrar-se en plutoni 239 per emissió i absorció de neutrons, i una petita part (voltant el 0,7%) d'urani 235, molt radioactiu. Aquests dos isòtops tenen un pes diferent voltant l'1%, la qual cosa permet, amb un procés d'enriquiment de l'urani molt llarg i costós, la concentració de l'isòtop 235. Amb l'urani empobrit obtingut com a residu i una mica de plutoni, un altre producte molt utilitzat a l'armament nuclear, es pot obtenir un combustible nuclear anomenat MOX.
A una massa crítica d'urani altament enriquit, per terme mitjà, un dels dos o tres neutrons alliberats per la fissió d'un nucli d'urani 235 acaba provocant una nova fissió, la majoria dels neutrons escapa per la superfície, i no hi ha explosió. Perquè una bomba com la d'Hiroshima esclati es necessita un mecanisme que uneixi de forma ràpida dues masses subcrítiques, simplement llançant una massa contra l'altra. En el cas d'Hiroshima l'energia de la bomba es va alliberar en una milionèsima part de segon. En un tipus de bomba com la de Nagasaki n'hi havia prou amb menys d'una massa crítica, donat que l'explosió fou produïda per implosió, en aquest cas la massa es fa supercrítica per l'explosió de càrregues explosives externes, per la qual cosa es redueixen els espais per allà on poden fugir els neutrons sense generar fissions.
Per poder fabricar una arma nuclear es necessita urani enriquit amb més del 20% de l'isòtop 235; per davall del 20% la massa crítica és massa grossa per poder fer un aparell efectiu, en canvi una massa crítica d'urani enriquit al 93%, envoltat per un deflector de neutrons de beril·li de cinc centímetres de gruix seria de vint-i-dos quilograms. Per arribar a la massa crítica amb urani enriquit al 20% fan falta quatre-cents quilograms aproximadament.
Tipus d'armes nuclears Les armes nuclears es poden classificar segons el tipus de reacció nuclear que allibera l'energia de l'explosió i segons el seu disseny intern. Tot i això, totes les armes nuclears construïdes fins a l'actualitat depenen d'una reacció de fissió per iniciar l'alliberament d'energia. Generalment, les armes nuclears es classifiquen en els següents tipus:
miniatura|Esquema de la bomba atòmica Little Boy 1.Aletes de la cua en forma de caixa. 2.Conjunt de la recambra del canó d'acer. 3.Detonador. 4.Cordite (explosiu propulsor sense fums convencional). 5.Projectil d'urani-235. Sis anells (26 kg) en un contenidor prim d'acer. 6.Dispositius sensor de la pressió atmosfèrica i col·lector. 7.Revestiment contenidor de la bomba. 8.Equip de fusibles i muntada. 9."Bala" d'urani-235 (característiques tècniques: 24 kg, 16 cm de longitud, 10 cm de diàmetre) 10. Cilindre del canó (el dibuix no es correspon amb les proporcions: tenia uns 180 cm de llarg, amb un diàmetre intern de 10 cm) 11."Diana" d'urani-235 (característiques tècniques: 36 kg) amb receptacle (el reflector de neutrons és just a dalt) 12.Antena de l'altímetre Archie (4xAPS-13). 13.Fusibles (posats per armar la bomba just abans de llançar-la).
Bombes de fissió Les bombes de fissió obtenen la seva energia enterament a partir del procés de fissió d'àtoms pesants, generalment urani o plutoni. Aquests àtoms tenen isòtops radioactius i alguns d'aquests, com l'U-235 i el Pu-239, es poden utilitzar per fabricar bombes atòmiques.
El material radioactiu es manté separat en dos nuclis, cadascun amb una massa inferior a la massa crítica. En el moment de l'explosió, les dues masses subcrítiques s'uneixen formant una massa supercrítica per mitjà d'un explosiu convencional.
Aquest tipus d'arma nuclear és la més senzilla de fabricar i és el que es va utilitzar per a la primera prova d'una bomba atòmica (prova Trinity, projecte Manhattan) i en els bombardejos atòmics d'Hiroshima i Nagasaki al final de la Segona Guerra Mundial.