دوستان سلام
اگر از نعمتهای خداوند ، بصورت صحيح استفاده قرار گيرد، وسايل رفاه و آسايش بيشتر را تأمين خواهد كرد. ولی اگر در جهت نادرست مورد بهره برداري قرار گيرند، بلاي جان او شده و وسيلهاي براي تهديد هستي او تبديل خواهد شد. يكي از اين نعمتها، سنگ معدن اورانيوم است كه اگر بصورت درست مورد استفاده قرار گيرد، بسيار مفيد بوده و به مقدار فوقالعادهاي مي تواند انرژي برق مورد استفاده بشر را تأمين كند و یا استفادههاي نادرست از اين نعمت در جهت ساخت بمبهاي هسته اي به کار رود.
بمبهاي هسته اي به دو روش شكافتي و همجوشي ساخته مي شوند. در حاليكه جزئيات اين بمبها محرمانه است ولي نكات اساسي آنها قابل دسترس است. براي توليد بمب هستهاي، به يك سوخت شكافتپذير يا گداختپذير، دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد، و روشي كه اجازه دهد تا قبل از اينكه بمب خاموش شود، كل سوخت شكافته يا گداخته شود نياز است. بمبهاي اوليه با روش شكافت هستهاي و بمبهاي قويتر بعدي با روش گداخت هستهاي توليد شدند
1-بمبهاي شكافت هستهاي(فوزیونی):
در یک بمب شکافتی از ماده شكافت پذيري (مانند اورانیوم 235 یا پلوتونيم 239 تقريبا خالص) برای انفجار هسته ای استفاده می کند. يك تكه كوچك از چنين ماده اي نمي تواند منفجر شود زيرا تعداد بسيار زيادي از نوترونها فرار مي كنند، ولی اگر مقدار حداقلي از مواد شكافت پذير كه جرم بحراني، ناميده مي شود، در دسترس باشد، نوترونهاي زيادي، بدون ترك منطقه انفجار، به هسته هاي جديد اصابت می كنند و انفجار هسته ای رخ می دهد. در جرم بحراني، اگر یک نوترون آزاد جذب هسته اورانیوم 235 شود پایداری هسته به هم خورده و به دو اتم سبکتر شكافته می شود، و در این فرایند دو یا سه عدد نوترون همراه با مقدار زيادي گرما و تشعشع گاما نیز آزاد می شود. (در يك بمب نوعي در كمتر از ثانيه تقريبا نوترون آزاد مي كند). این پاره های شکافت ناپایدارند و برای رسیدن به پایداری از خود پرتو گاما ساطع می کنند. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت نسبت به اورانیوم 235 جرم کمتری دارند، و این تفاوت جرم به واسطه فرمول معروف انشتین ( ) به انرژی تبدیل می شود. هر کدام از نوترونهای آزاد شده در فرایند شکافت اولیه می توانند باعث واکنش شکافت دیگری شوند و واكنش زنجيره اي صورت گيرد. فرض کنید از هر شکافت اورانیوم، 2 نوترون ایجاد آزاد شود و هر کدام از نوترونهای تولید شده باعث شکافت در هسته اتم اورانیوم دیگر ی شود، در این صورت این بار چهار نوترون تولید میشود و اگر این واکنشها ادامه داشته باشند، میزان انرژی به صورت تصاعدی افزایش یافته و در مدت کم ، انرژی عظیمی تولید خواهد شد.
در یک راكتور، ماده شكافت پذير با مواد کندکننده و جاذب، بطوری آميخته مي شود که بطور متوسط از هر عمل شكافت، فقط يك نوترون گسيل يافته موجب شكافت هسته ديگر شده و واکنش زنجیره ای را تداوم می بخشد. و شرايط به گونهاي است كه انرژي حاصل از شکافت بسيار كند و با سرعت ثابت آزاد مي شود.- ولی بمب هسته اي در اصل يك راکتور هسته ای كنترل نشده است كه در آن ماده شكافتپذير خالص است، يعني از کندکننده یا جاذب نوترون خبری نيست و طراحي آن به گونهاي است كه تقريبا تمام نوترون هاي گسيل يافته از هر شكافت مي تواند در هستههاي ديگر شكافت ايجاد كند و يك واكنش هستهاي بسيار وسيع در مدت يك ميليونيم ثانيه در سراسر ماده صورت مي گيرد. و تعداد بيشماري هسته شكافته شده و مقدار عظيمي انرژي رها مي شود و خرابيهاي گسترده اي به بار مي آورد.
یک بمب شكافت هسته ای وقتی موفق عمل می کند که جرم عنصر شكافت پذیر آن از جرم بحرانی (حداقل جرم لازم برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای ) بیشتر باشد، در اینصورت پديده شكافت با سرعت خیلی زیادی شروع مي شود و در مدت بسيار كوتاهی مقادير عظيمی انرژي آزاد می شود. از اینرو بمب را به چند قسمت مجزا، كه هر يك از آنها از اندازه بحراني كمتر است، تقسيم مي كنند و اين قسمتها را در محفظهاي طوري قرار ميدهند تا نوترونهايي كه ممكن است در هر يك از آنها آزاد شوند، در قسمت ديگر نفوذ نكنند. از آنجا که جرم هر یک از قطعه ها از جرم بحرانی کمتر است، لذا اگر به هر دلیلی در يكي از اجزاي بمب پديده شكافت شروع شود، این رخداد زنجیره ای و مداوم نخواهد بود. - در لحظه دلخواهی که می خواهیم بمب منفجر شود، باید این قطعه ها را به هم نزدیک کنیم تا مجموع آنها از جرم بحراني بيشتر شود، سپس يك چشمه نوتروني اولين شكافتها را ايجاد می کند و تقريبا” از هر شکافت هسته ای 2 تا 3 نوترون ایجاد می شود، که خود این نوترونها دوباره شكافتهاي جديدي را موجب مي شوند و واكنش زنجيره اي به وقوع می پيوندد. هيچ ميله كنترلی اين بهمن نوتروني افزاينده را متوقف نمي كند از اين رو چند ميلياردم ثانيه با ايجاد شكافتهاي هسته اي بي شمار ، انرژي عظيم و تحول آسايي، و نيز توليد ات شكافتي راديواكتيو مرگ آوري آزادمي شود .
طرق مختلف نزديك كردن قطعات اورانيوم يا پلوتونيوم به يكديگر هنوز يك موضوع سري نظامي است، ولي واقعيت اين است كه هر چه سرعت اتصال قطعات زيادتر باشد، واكنش زنجيره اي سريعتر و و مقدار بيشتري از هستههاي اورانيوم موجود شكافته شده وانفجار مهيب بمب هسته اي را بوجود ميآورد و بهره سلاح هسته اي بيشتر مي شود.- استفاده از یک بازتاب كننده نوترون به دور ماده اتمي، از فرار نوترونها جلوگيري نموده و شكافت زنجيري را تسريع مي کند و جرم بحراني را نيز تقليل ميدهد. بايد توجه داشت كه حتي در بهترين شرايط همه اورانيوم موجود در يك بمب هسته اي تحت عمل شكافت قرار نمي گيرد و در شرايط بسيار مناسب تنها در حدود 10 درصد ماده هستهاي شكافته مي شود و بقيه به غبار تبديل شده و بدون اينكه هستههاي آنها شكافته شوند در فضا پخش مي گردند.
-جرم بحراني از اسرار نظامي است و ممالكي كه آن را ميدانند به شدت از فاش شدن آن جلوگيري مي كنند. بنابرين از مطالب منتشر شده در اين باره، چنين بر مي آيد كه جرم بحراني بايد بين1 تا 10 كيلوگرم باشند. (احتمالا جرم بحراني، اورانيوم235 ، 23 كيلوگرم و پلوتونيوم 6/5 كيلوگرم است)- براي آنكه بتوانيم انفجاري ايجاد كنيم اولا نبايد مقدار سوختي كمتر از جرم بحراني بكار بريم. ثانيا جرم هر يك از قطعات اورانيوم درون بمب نباید بيش از جرم بحراني باشد.
ساختن بمبهاي بيش از دو قطعه نيز مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه میآورد. از آنجا که انفجار هسته اي در قطعات اورانيوم فقط در حدود يك ميليونم ثانيه طول مي كشد و پيشرفت واكنش زنجيري بسيار سريع است، لذا اگر قطعه های زيربحراني را به آهستگي به هم نزديك كنيم، ممكن است قبل از تماس، واكنش زنجيري شروع شود و شدت گرماي حاصل از شكافتهاي اوليه به حدي می گردد، كه قبل از انفجار اصلی، ماده قابل شكافت را متلاشي می سازد و باعث پراكندگي قطعات ديگر اورانيوم خواهد شد و قطعات ديگر مجال وارد شدن در شکافت زنجيري را نخواهند يافت و واكنش زنجيري به خاموشي می گرايد.( به عبارت ديگر ميزان اتمهاي اورانيومي كه در واکنشهای زنجیری وارد مي شوند، با افزايش تعداد قطعات بمب، تقليل مييابد و عمل انفجار ناقص ميماند). در طراحی بمب های شکافت هسته ای، براي رفع این نقص اغلب از دو شیوه چکاندن ماشه و انفجار از درون استفاده می کنند، یعنی بوسيله يك ماده منفجره قوي، قطعات اورانیوم به هم اتصال می یابند.
روش رها كردن گلوله:
در اين روش گلولهای از 235U را در انتهای یک تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده قرار می دهند. این گلوله بالاي يك گوي حاوي اورانيوم که در داخل آن یک دستگاه مولد نوترون است قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار، ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی تشخیص میدهد، هنگام اصابت بمب به زمين، مواد منفجره پشت گلوله منفجر شده و سپس گلوله به پائين افتاده، به توده کروی شکلی از جنس 235U که در انتهای دیگر تیوپ قرار دارد شلیک میشود و یک کره از 235U با جرمي برابر با جرم أستانه بحراني به دور مولد نوترون ساخته میشود. و با برخورد نوترونهای تولید شده به وسیله مولد، به اورانیوم با جرم بحرانی، واكنش شكافت هستهاي رخ ميدهد و بمب منفجر ميشود. (در بمب هيروشيما از اين روش استفاده شده بود.)
روش انفجار از داخل:
در همان ابتدای پروژه منهتن، (برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی) دانشمندان فهمیدند که فشردن تودهها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی میتواند راه مناسبی برای رسیدن به توده فوق بحرانی باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این که چگونه میتوان یک موج شوک را بطور یکنواخت، مستقیما طی کره مورد نظر ، هدایت و کنترل کرد؟ افراد تیم پروژه «منهتن» این مشکلات را حل کردند. بدین صورت، تکنیک انفجار از درون خلق شد. دستگاه انفجار درونی شامل یک کره از جنس 235U و یک بخش به عنوان هسته است که از 239Pu تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد مواد منفجره داخلي آتش گرفته یک موج ضربه ای ایجاد می کند که بخش هسته را فشرده میکند. و هسته مركزي منفجر شده و واكنش شكافت هستهاي رخ ميدهد و در اخر بمب منفجر ميشود. بمبي كه در ناكازاكي منفجر شد، از اين شيوه استفاده كرده بود.
برای ساکنینی شهرهای که دارای نیروگاه هسته ای هستند، ممکن است این سوال مطرح باشد که در صورت وقوع هر نوع اتفاقی، مثلا از کار افتادن سیستم ایمنی نیروگاه یا بمباران توسط دشمن، ایا نیروگاه مانند بمب هسته ای عمل خواهد کرد؟ آیا شهر همانند هیروشیما و ناگازاکی نابود خواهد شد؟ پاسخ این سوالات منفی است. زیرا براي ايجاد انفجار هسته اي، اورانيوم235 شكافت پذير با غنای بالای 95 درصد لازم است، درصورتی که مواد سوختي مورد استفاده در راكتورها، فقط غنای 3 الی 5 درصد دارد. بنابراین در صورت از مدار خارج شدن كليه سیستمهای کنترل ایمنی راکتور و يا تصرف نیروگاه توسط گروههای خرابکار، بروز انفجار اتمي در يك نيروگاه، امكان پذير نيست. حتي در راكتور های سريع زاینده، که عناصر سوختي آنها داراي 20 الي 30 درصد مواد شكافت پذيرند. نیز در صورت بروز حادثه ، نیروگاه مانند بمب عمل نمی کند.
2-بمب هیدروژنی(بمب حرارتی- هستهای یاترمونوکلئور)
برای عمل همجوشي هستهاي بايد هسته های سبک در دماي بالا، تحت فشار زياد قرار گيرند. از آنجا كه بيشتر پرتو به دست آمده از يك واكنش فيزيون، اشعه X است، اين اشعه با ايجاد درجه حرارت بالا و فشار زياد مقدمات همجوشي را آماده كند. بنابراين با به كارگيري بمب شكافتي در بمب همجوشي مشكلات بسياري حل می شود. در اين شيوه ايجاد يك انفجار شكافت هستهاي در مرکز تودهای از هستههای سبک (دوتریم D و تریسیم T)، به عنوان چاشنی شروع کننده واکنش، حرارت فوق العادهای زيادي توليد ميكند و دمایی معادل ده ها میلیون درجه کلوین در مرکز توده سوخت ایجاد می شود و همین دمای بالا سبب تحریک هسته ای سبک شده و آنها را با هم گداخت می دهد، آنگاه انفجار مهیب تری که ناشی از همجوشی هسته های سبک است رخ می دهد. به این دلیل است که در موقع انفجار بمب هیدروژنی دو قارچ مشاهده می شود، قارچ اول مربوط به شکافت هسته ای اورانیم یا پلوتونیم است و قارچ دوم مربوط به پدیده همجوشی هسته های سبک با یکدیگر است که به مراتب از قارچ اول بزرگ تر و مخرب تر است. در سال 1952 بمب گداخت هستهاي در ايسلند بصورت آزمايشي منفجر شد. -بمب هاي همجوشي ، بازدهی و قدرت تخريب به مراتب بالاتري نسبت به بمبهاي شكافت هستهاي دارند.
بعد از انفجار بمب شکافتی معمولی، عمل سرد شدن به سرعت انجام میگیرد. بنابراین باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل همجوشی به سرعت انجام گیرد. به عنوان مثال، اگر مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم را در یک محفظه با مقاومت مکانیکی زیاد قرار دهیم و یک بمب شکافتی در مرکز این توده منفجر شود، محیط مساعدی برای فعل و انفعال گرما هسته ای بوجود میآید و در اثر آن عمل همجوشی هستهها انجام شده و هلیوم بوجود میآید، و حدود هفده میلیون الکترون ولت، انرژی آزاد میشود. این میزان انرژِی نسبت به واحد جرم ماده قابل انفجار، در حدود چهار برابر انرژی است که از شکسته شدن اورانیوم حاصل میشود. به عبارت دیگر در موقع پیوند هستههای دوتریم و تریتیوم، انرژی بیشتر بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هستههای اورانیوم رها میشود.
تهیه بمب هیدروژنی دو اشکال عمده دارد که عبارتند از:
اولا: دوتريوم و تريتيوم كه سوخت اين نوع بمب به شمار ميروند باید به حالت مایع بکار برود. چون این دو عنصر در حالت معمول بصورت گاز هستند، امكان ذخيرهسازي آنها مشكل است. لذا مجبورند آنها را در حرارتی معادل 250 درجه سانتیگراد زیر صفر نگه دارند، که وزن دستگاه سنگین شده و با زحمت زیاد حمل و نقل میگردید و پرتاب آن بوسیله هواپیما بسیار مشکل می شود.
ثانیا: اگر چه تهیه دوتریوم سهل است، (از تجزیه آب سنگین بدست میآید). اما تريتيوم و كمياب است و نيمه عمر كوتاهي دارد همچنین تهیه آن فوق العاده مشکل و پر هزینه میباشد. و برای تهیه آن باید در کوره اتمی عنصر لیتیوم را بوسیله نوترون بمباران کنند



بر گرفته شده از سایت
کد:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید