ביקוע גרעיני גורם לאטום כבד להישבר לשניים או יותר. בביקוע נפלטים נייטרונים ועפים במהירות גבוהה. רבים מהם יתנגשו באטומים אחרים ויגרמו לביקוע גרעיני גם בהם וחוזר חלילה. בתגובת השרשרת הזו, פוגע כל גרעין אורניום שעבר ביקוע גרעיני, במספר גרעינים אחרים וגורם לביקוע שלהם. אלה פוגעים ברבים אחרים וההם בהמוני נוספים. כך המספר צומח, בגידול מעריכי, מהיר להחריד, שיוצר כוח פיצוץ בלתי נתפס.

זוהי תגובת שרשרת גרעינית (Nuclear chain reaction) - תגובה שנוצרת מביקוע גרעיני שיוצר יותר ויותר תגובות גרעיניות, המתרבות בגדילה מעריכית (אקספוננציאלית). כלומר מספר התגובות הולך ומתרבה בטור גיאומטרי.

תגובת השרשרת הגרעינית היא הסיבה לכוח הפיצוץ העצום של פצצת האורניום, למשל. זהו מצרף האנרגיה שמשתחררת בכוח הביקוע של ביליוני ביליונים של אטומים בפצצה - כולם התפוצצו באותה תגובת שרשרת שהחלה בגרעין אורניום אחד שבוקע. כך יכולה פצצה גרעינית אחת קטנה, בגודל של כדור בייסבול, לייצר פיצוץ שמקביל לאיצטדיון שלם מלא דינמיט!


כך מתרחשת תגובת שרשרת גרעינית:

https://youtu.be/hToe4gqTu98


מה שיקרה אם האדם יפוצץ פצצה גרעינית חזקה במקום העמוק ביותר באוקיינוס (מתורגם):

https://youtu.be/9tbxDgcv74c


והמחשה של תגובת השרשרת הגרעינית באמצעות כדורים ומלכודות עכברים:

https://youtu.be/KLkhMElKD8A


כך משחררת תגובת השרשרת הגרעינית אנרגיה עצומה מפצצת אטום אחת:

https://youtu.be/mBdVK4cqiFs

פצצת אטום מתבססת על עיקרון שנקרא "ביקוע גרעיני" (Nuclear fission). הפצצה משררת את האנרגיה הגרעינית שאגורה בגרעין האטום. בשחרור אנרגיה זו מיוצר כוח הרס עצום, שהוא הכוח שמייחד את פצצות האטום מכל נשק אחר שהמציא האדם.

הביקוע הגרעיני הוא שאחראי על כוח ההרס הזה. בביקוע מפורק הגרעין הכבד לגרעינים קלים יותר. ראשית מבוקע, נשבר האטום לשניים או יותר. הנייטרונים הנפלטים בביקוע עפים במהירות אדירה, כשרבים מהם מתנגשים באטומים אחרים. כל אחד מהאטומים הללו מבוקעים בשל ההתנגשות ופולטים גם הם נייטרונים. הללו שבים ועפים במהירות, רק כדי להתנגש בתורם באטומים נוספים וחוזר חלילה.

בתגובת השרשרת הזו, הולכות ומתרבות, בגידול מעריכי, פגיעות גרעיני האורניום אלה באלה. הביקועים הולכים ומתרבים במהירות עצומה ונוצר כוח הפיצוץ האדיר של פצצת האטום. בתוך שניות היא מתפוצצת והורסת את כל מה שמסביבה. פצצת אטום אחת, בגודל של כדור קטן, מייצרת פיצוץ זהה לדינמיט בנפח של אצטדיון שלם...

לימוד מעמיק על הביקוע הגרעיני ניתן לראות באאוריקה בתגית "ביקוע גרעיני".


כך פועל נשק גרעיני ובמקרה הזה פצצת אטום שנוחתת על עיר (מתורגם):

https://youtu.be/5iPH-br_eJQ


הביקוע הגרעיני:

https://youtu.be/mBdVK4cqiFs


כך מכינים האיראנים את "העוגה הצהובה" שבעזרתה בונים פצצת אטום:

https://youtu.be/pyTqC9BdBG0


זה מה שרואים כשפצצת אטום מתפוצצת:

https://youtu.be/lQpV1ZJtV48


וכך פועלת פצצת האטום:

https://youtu.be/-Nc0wCrkk00?long=yes

מים כבדים (Heavy water) הם חומר מקרר ומאט בכורים גרעיניים ובפצצות גרעיניות, פצצות אטום. הכינוי "מים כבדים" ניתן להם על שום הדמיון בתכונותיהם הכימיות למים רגילים ועל שום שאטומי המימן הרגילים שבמים הוחלפו כאן ב"דאוטריום" - איזוטופ מימן כבד יותר, שהופך את מסת המים הללו לגדולה בערך ב-10% ממסת המים הרגילים.

"מים כבדים" הוא בעצם הכינוי שניתן לתרכובת שהכימאים מכירים בתור 2H2O או D2O[1]. זהו איזוטופולוג של מים - מולקולה שמורכבת מאטום חמצן שקשור לשני אטומי דאוטריום.

לפני העידן הגרעיני לא היה כל שימוש במים הכבדים. רק בעידן הטכנולוגיה הגרעינית, כשחיפשו חומר שיעכב ויאט את המהירות של הנויטרונים, חקרו וגילו את דבר קיומם.

המים הכבדים עובדים בתוך האטום. גרעין האטום כולל את הפרוטון ולידו את הנויטרון, חסר המטען. סוג החומר הכימי נקבע על ידי מספר הפרוטונים, בעוד שהנויטרונים רק מכבידים על המסה. הנויטרונים שנפלטים בתגובות הגרעיניות של כור אטומי או פצצה גרעינית, טסים במהירות עצומה. כדי שגרעין האורניום יבלע אותם, יש להאט את הנויטרונים. זה בדיוק תפקידם של המים הכבדים.

במלחמת העולם השנייה הצילו נורווגים אמיצים את העולם כשהטביעו מעבורת נאצית שהעבירה מים כבדים לגרמניה, לצורך ייצור של פצצות אטום למלחמה בבנות הברית.


הנה המים הכבדים:

https://youtu.be/qctknBcFozg


הסבר כימי של המים הכבדים:

https://youtu.be/sQNKKIVXRuE


הדגמה לקרח ממים כבדים, ששוקע במים, בניגוד לקרח ממים רגילים:

https://youtu.be/VLiirA5ooS0


ועוד הדגמה:

https://youtu.be/YYInVraBe7s


הטבעת המעבורת הנאצית עם המים הכבדים שנועדו לפצצות אטום:

http://youtu.be/RzJ1RH-W67w


וקצת הומור אפשר גם כאן, בפרק על המים הכבדים של מ"ק 22 (עברית):

https://youtu.be/0t4dzyTPgec?long=yes