معرفی تاپیک جامع:بمب اتمي هيدروژني نوتروني اشعه اي

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

بمب اتمی چگونه ساخته می‌شود؟ این سوالی است که امروز برای بیشتر ایرانی ها پرسشی شده است. در ابتدا به این پرسش پاسخی داده و سپس نگاهی به طرز کار رآکتور هسته‌ای می اندازیم. تمامی اشیاء و موجودات پیرامون ما از ذرات ریزی بنام اتم ویا ترکیبی از اتمها یعنی مولکول ها تشکیل شده است. اتمها ساختمانی شبیه به منظومهٔ شمسی دارند که در آنها خورشید هستهٔ اتم و الکترونها سیارات آن می باشند. هستهٔ اتم شامل چندین ذره است که از آن میان دو تایش در این بحث مهم هستند. این دو تا پروتن ها و نوترون ها می باشند. پروتن ها دارای بار الکتریکی مثبت و نوترون ها دارای بار الکتریکی خنثی هستند. بار الکتریکی الکترونها منفی است. از میان تمامی اتمها تنها هیدروژن است که نوترون ندارد. هستهٔ هیدروژن تنها یک پروتن دارد. در اتمهای خنثی تعداد پروتن ها و الکترونها برابر است ولی تعداد نوترون ها می تواند متفاوت باشد. برخی از اتمها دارای تعداد پروتن و الکترون یکسان ولی دارای نوترون های متفاوت اند. این نوع اتمها را ایزوتوپ همدیگر میگویند. طول عمر برخی از این ایزوتوپ ها بسیار کوتاه است. چنانکه پس از بوجود آمدن بزودی نابود می شوند. ولی برخی دیگر عمری طولانی دارند.

در ساختن بمب و رآکتور اتمی از دو ایزوتوپ استفاده میکنند. یکی ایزوتوپ هیدروژن بنام دوتریم که هسته اش شامل یک پروتن و یک الکترون است و دیگری ایزوتوپ های اورانیم می باشند. ایزوتوپ های اورانیم شامل U235 و U238 که اولی دارای 143 و دومی دارای 146 نوترون می باشد در حالی که هردو به اندازهٔ یکسان یعنی 92 پروتن دارند. ایزوتوپ U235 در ساختن بمب و رآکتور اتمی بسیار مهم است. در طبیعت از هر 100% اتم اورانیم تنها 0.7% آن اتم U235 است که مقدار زیادی نیست. برای بدست آوردن یک کیلو گرم اورانیم U235 چندین تن سنگ معدن اورانیم لازم است. لازم به یادآوریست که برای کاراندازی یک رآکتور اتمی برای انرژی گیری از آن نیاز به اورانیم 1 تا 5 درصد غنی است. منظور از غنی کردن اورانیم اینست که مقدار اورانیم 235 آنرا بیشتر کنند. برای اینکار بایستی چندین عملیات انجام شود. در شروع کار سنگ معدن را در اسید حل می‌کنند (کیک زرد همان اکسید اورانیم است)و سپس آنرا از صافی می گذرانند و پس از آن با گاز فلور ترکیب می‌کنند تا گازی به اسم هگزافلورید اورانیم UF6 بدست آورند. این گاز را از صفحه‌های فلزی متخلخل که قطر سوراخ هایش 25 میلیاردم سانتیمتر است عبور می دهند، این عمل را دیفوزیون میگویند. در اثر این عمل گازهایی که سبکترند سریع تر از گازهایی که سنگین تر هستند از روزنه ها عبور می کنند. از این خاصیت گاز ها جهت غنی کردن، یعنی بالا بردن مقدار اورانیم 235 استفاده می کنند. پس از این عمل با سانتریفوژهایی که ویژهٔ این کار ساخته شده‌اند تصفیهٔ مواد شروع می‌شود.

حال چگونه از این ماده انرژی می گیرند؟ برای انرژی گیری باز سلسله مراتبی فیزیکی صورت میگیرد. در ابتدا یک نوترون که باری خنثی دارد وارد هستهٔ اورانیم 235 می‌شود. این عمل به این سادگی صورت نمی‌پذیرد بلکه برای اینکه نوترون وارد هسته شود بایستی بر خلاف تصور سرعت آن کم باشد. برای کم کردن سرعت نوترونها آنها را از آب سنگین عبور می دهند. چنانکه پیشتر اشاره شد. آب سنگین یا دوتریم از ایزوتوپ های آب سبک و یا به قول متعارف آب معمولی است. آب معمولی نمی‌تواند بدان مقداری که لازم است جلو سرعت نوترون را بگیرد. گیر آوردن این آب بود که آلمانی ها را به سوی نروژ کشاند و همین نیز باعث لو رفتن آلمانی ها به وسیلهٔ انگلیسی ها شد. انگلیسی ها در یافتند که آلمانی ها از نروژ آب سنگین می برند. بنابراین فهمیدند که آلمانی ها در صدد تولید بمب اتمی هستند. لذا با عملیاتی متهورانه مرکز تولید آب سنگین را در نروژ ویران کردند. در برخورد نوترون به هستهٔ اورانیم 235، هسته برانگیخته شده و سپس به دو و یا چند هستهٔ سبکتر تجزیه میشود. به این عمل شکافت هسته‌ای می گویند. در یکی از این پروسه ها پس از برخورد نوترون به هستهٔ اورانیم 235 دو عنصر باریم 138 و کریپون 95 و 3 تا نوترون ( در حقیقت برای هر 100 اتم اورانیم 235، تعداد 247 نوترون بوجود میآید) و حدود 200 میلیون الکترون ولت انرژی انتشار می یابد.

هر نوترون جدید تولید شده به اورانیم 235 برخورد کرده سه نوترون بهمراه انرژی و همچنین موجب سه شکافت جدید می‌شود. انرژیی که از این شکافت ها برای یک کیلو گرم اورانیم انتشار مییابد برابر صد ها میلیون مگاوات است. این مقدار انرژی نبایستی بیک باره آزاد شود. چرا که موجب انفجاری شدید می‌شود. در انفجار بمب اتمی آمریکا روی هیروشیما بمبی از همین جنس اورانیم 235 استفاده شد که قدرت تخریبی 13 کیلوتن داشت. با در نظر گرفتن اینکه هر کیلوتن برابر 1000،000 کیلو انفجار دینامیت (TNT) است. در حقیقت انفجاری معادل 13 میلیون کیلو دینامیت رخ داد. فاجعه بزرگی است، نه؟ اگر بخواهید از این فاجعه و ننگ بشریت تصویری بهتر بدست آورید. جریان بدین شرح است: زمانیکه بمب اتمی آمریکا به هیروشیما افتاد، جمعیت آنجا 350000 نفر بود. 200000 نفر از این جمعیت بطور مستقیم و یا غیر مستقیم جان باختند. 90% هیروشیما به ویرانه مبدل شد. ترومن رئیس جمهور وقت آمریکا خواسته بود که عکسی از این انفجار تهیه شود تا نتیجهٔ این آزمایش را که تلی از آتش و کباب انسان است به چشم ببینند. هیروشیما تنها جائی بود که آنجا باران کم می بارد. صخره‌ای بودن ژاپن نیز مهم بود که بمب سریع به آب ننشیند. پس قرعه به اسم هیروشیمای فلک زده افتاد. عکس یادگاری این جنایت لابد یکی از اسناد افتخارآمیز آمریکاست!

برگردیم روی بخش فنی جریان ، چنانکه پیشتر گفتیم اورانیم 238 با انفجار کاری ندارد ولی آنقدر ها هم بی خاصیت نیست. اورانیم 238 بر عکس اورانیم 235 در زیر بمباران نوترونهای سریع تر آنها را جذب کرده و نخست با گسیل یک ذرهٔ بتا (الکترون) به نپتونیم Np239 (23.5 دقیقه) و سپس با گسیل یک ذرهٔ بتای دیگر به پلوتونیم Pu239 که به ترتیب پلوتونیم یک نوترون از نپتونیم و نپتونیم یک نوترون از اورانیم 238 بیشتر دارند. این ایزوتوپ پلوتونیم چون هم با نوترونهای کند و هم با نوترونهای تند شکافت‌پذیر است. نقش بسزائی در ساختن بمب اتمی دارد. از همین نوع بمب بود که سه روز پس از بمب اتمی هیروشیما به تاریخ 9 اگوست روی سر ناکازاکی فرو ریخته شد. قدرت تخریبی آن برابر 22 کیلوتن بود. قدری کمتر از دو برابر بمب اتمی هیروشیما. در این فاجعه 122000 نفر از مردم بی گناه به زغال تبدیل شده و یا پودر گشتند. تقریبا تمامی بمب های اتمی کنونی از پلوتونیم ساخته شده است. مقدار بمب پلوتونیمی در سال 1994 در جهان بود 250000 برابر بمب اتمی هیروشیماست. هر 19.84 کیلو گرم پلوتونیم یک لیتر حجم دارد و از هر 1 تا 8 کیلوگرم پلوتونیم میتوان یک بمب ساخت ولی این رقم برای اورانیم 3 تا 25 کیلوگرم است.

حال بمب اتمی چگونه منفجر می‌شود؟

در بخشی از کپسولی که بمب تویش است لوله‌ای که «لوله توپی» نامگذاری شده وجود دارد. از این لوله اولین نوترونها بیرون می آیند. در بر خورد این نوترونها به هسته ها چنانکه پیشتر رفت شکافت هسته‌ای و سه عدد نوترون و مقدار متنابهی انرژی خارج می‌شود. این را رآکسیون هسته‌ای نیز می گویند. این رآکسیون ها در داخل بمب در مدت تقریبا یک میلیونیم ثانیه رخ می دهند. دلیلش روشن است. اگر فرض کنید که در درون حوض آبی جلبکی روئیده باشد و با فرض اینکه یک ماه طول بکشد که حوض پر شود و هر روز این جلبک ها دو برابر خودشان را تولید کنند. یک روز پیش از اینکه حوض پر شود، یعنی روز 29 ام تنها نصف حوض پر است. فردای آن روز یعنی روز 30 ام تمامی حوض پر می‌شود. این عمل در رآکسیونهای هسته‌ای نیز صادق است. نوترون اول سه نوترون و سه نوترون جدید 9 نوترون و سپس 27 و 81 و ... و سرعت این عمل آنقدر زیاد است که انفجار اجتناب ناپذیر می‌شود. دما از 27 درجهٔ هوای هیروشیما به 100 درجه و سپس 1000، 5000، 6000 (دمای سطح خورشید) و بالاخره به چندین میلیون درجه می رسد که گرمائی معادل گرمای درون خورشید است. این انرژی گرمائی بایستی هر چه زودتر خارج شود که در ابتدا به صورت اشعهٔ X و پس از یک لحظه آرامش تبدیل به کوهی از آتش و گرما می‌شود. این حالتی است که ما تازه قادر به مشاهدهٔ انفجار می شویم. نیم ثانیه بعد دما به بالاترین حد خود میرسد که سه ثانیه پس از آن خاموش می‌شود. این حرارت باعث حرکت سریع هوا شده و یک خلاء تقریبا مطلق در مرکز انفجار بوجود میآورد. بازگشت مجدد هوا آنقدر سریع است که از هر توفانی قوی تر است و باعث ویرانی تمامی بنا ها، جاده ها، اتوموبیلها، پارکها و بویژه نابودی آدمیان می‌شود. در رآکتورهای هسته‌ای این راکسیونها را مهار می کنند. بطوری که با فرو کردن صفحه هایی که بتواند نوترونها را جذب کند (مثلا کادمیم) در داخل محلول اورانیم و آب قرار می دهند تا اینکه انرژی به سرعت آزاد نشود و انفجار صورت نگیرد. در حقیقت رآکتور را کنترل می کنند. ولی انرژی آزاد شدهٔ لازم آب موجود در رآکتور را به جوش می آورد و بخار حاصل از آن از طریق لوله‌ای به توربین منتقل می‌شود و باعث چرخش توربین شده و الکتریسیته تولید می‌شود. بخار موجود در این پروسه و همچنین با عبور لوله‌های سرد از درون آن سرد شده و مجددا وارد رآکتور می‌شود.منبع:ميليتاري

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

توضیح آنکه بمب Tsar توسط شوروی ساخته شده و در تاریخ 30 اکتبر 1961 بر فراز جزیره میتوشیکا بای واقع در شمال روسیه و قطب شمال منفجر شد. این بمب توسط یک فروند توپولف95 حمل و یک فروند توپولف16 از عملیات پرتاب بمب فیلمبرداری میکرد.

روسها این بمب را در سال 1961 برای اثبات قدرت و فناوری برتر خود به حریف آمریکایی ساختند و پروژه ساخت آن از جولای همان سال با درخواست شخص نیکوتا خروشچف آغاز شد. ابتدا قرار بود بمب 100 مگاتن قدرت انفجاری داشته باشد که به علت هزینه زیاد و ترس از انتشار پرتوهای رادیواکتیو آنرا به نصف یعنی 50 مگاتن تقلیل دادند.

در روز آزمایش بمب را سوار بر یک فروند بمب افکن استراتژیک توپولف95 به فرماندهی سرگرد آندری دورنوتسف کردند و هواپیما از پایگاه هوایی کولا پنینسولا به پرواز درآمد. متعاقبا یک فروند توپولف16 نیز برای مشایعت در عملیات پرواز کرد.

در ساعت 11:32 دقیقه صبح هواپیما بمب را پرتاب کرد. بمبی که 27 تن وزن ، 8 متر طول و 2 متر قطر داشت! یک چتر 800 کیلوگرمی هم به بمب وصل شده بود و پرواز 45 کیلومتری بمب تا رسیدن به هدف شد که به هواپیما فرصت کافی برای فرار از منطقه را میداد اما قدرت انفجار بقدری زیاد بود که خدمه پرواز الزاما از عینک مخصوص برای جلوگیری از کور شدن استفاده کردند!

بمب از ارتفاع 10500 متر رها و در ارتفاع 4000 متری منفجر شد. بعد از انفجار قارچی اتمی تشکیل شد که 64 کیلومتر ارتفاع و 40 کیلومتر عرض داشت و تا 1000 کیلومتری با چشم غیر مسلح قابل مشاهده بود!

بعد از این آزمایش میتوان گفت مقامات غربی را ترس فرا گرفت و این اقدام شوروی با واکنشهای مختلف از سوی دول غربی روبرو شد. کارشناسان آمریکایی قدرت انفجار را 57 مگاتن تخمین زده بودند که بعدها در سال 1991 توسط روسیه اعلام شد که قدرت بمب 50 مگاتن بوده است.

عکسهای مرتبط

منبع:میلیتاری

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

همجوشی هسته ای بنیاد اصلی بمب هیدروژنی را تشکیل می دهد. همان طور که از شکافته شدن هسته های سنگین «شکافت هسته ای) ، مقدار عظیمی انرژی حاصل می شود. از پیوند هسته های سبک نیز انرژی بیشتری به دست می آید. در هر یک از دو حالت هسته هایی با جرم متوسط تشکیل می گردد. که جرم آنها کمتر از جرم اولیه ای است که برای تشکیل آنها به کار رفته است. در حالی که در روش شکافتن ، ماده اولیه منحصر به اورانیوم و توریم است. در روش پیوند هسته ای از هر اتم سبکی مثلا اتم هیدروژن می توان استفاده نمود.

هیدروژن مورد نیاز در واکنش همجوشی هسته ای:

هیدروژن موجود در تمامی آبهای اقیانوس ها یکی از مواد اولیه روش پیوند هسته هارا تشکیل می دهد. هیدروژن سنگین که نسبت به هیدروژن معمولی فوق العاده نایاب است برای پیوند بسیار نا مناسب ترند. و با وجودی که در هر 6400 اتم هیدروژن ، فقط یک اتم آن هیدروژن سنگین می باشد، بنابرین مقدار هیدروژن موجود در اقیانوس ها بسیار کافی است.

برای اینکه پیوند هسته ای انجام گیرد چه شرایطی لازم است؟

برای انجام عمل پیوند با هسته دو اتم را به شدت به هم بزنیم، تا به هم پیوند خورده و در هم ذوب شوند. اما دافعه الکترواستاتیکی هسته ، مانع بزرگی در این راه جلوی پای ما گذاشته است. در فواصل بینهایت نزدیک این دافعه فوق العاده زیاد است. البته راه حل ساده ای به نظر می رسد بدین معنی که بایستی به هسته ها آنقدر سرعت دهیم که از این مانع رد شوند. می دانیم که سرعت ذرات در هر گازی بستگی به درجه حرارت آن گاز دارد. پس کافی است درجه حرارت را آنقدر بالا ببریم تا سرعت لازم برای عبور از این مانع به دست آید

درجه حرارت لازم برای این کار چندین میلیون درجه سانتی گراد است و چنین حرارتی در کره زمین وجود ندارد. اما اگر یک بمب اتمی در وسط توده ای از هسته های سبک منفجر شود ، حرارت فوق العاده ای که از انفجار بمب حاصل می شود، حرارت هسته های سبک را به قدری بالا می برد که پیوند آنها را امکان پذیر سازد. این موضوع اساس ساختمان بمب حرارتی و هسته ای ( ترمونوکئر) می باشد.

همان طوری که در کبریت عادی برای آتش گرفتن ابتدا فسفر موجود در آن بر اثر مالش محترق می شود و آنگاه گوگرد را روشن می سازد، در بمب های (حرارتی و هسته ای ) نیز ابتدا یک بمب اتمی معمولی منفجر می شود و در نتیجه انفجار توده ای از اجسام سبک را به حرارت فوق العاده ای می رساند به طوری که هسته های آنها به هم می پیوندند و آنگاه انفجار مهیب تری انجام می گیرد

بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی ، عمل سرد شدن به سرعت انجام می گیرد. بنابرین ، باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل پیوند به سرعت انجام گیرد. اگر یک بمب اتمی را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور کرده و مجموعه را در یک محفظه با مقاومت مکانیکی زیاد قرار دهیم، پس ازانفجار بمب اتمی محیط مساعدی برای یک فعل و انفعال ترمونوکلئر ( فعل و انفعال هسته ای گرمازا) به وجود می آید و در اثر آن عمل پیوند هسته ها انجام شده و هلیوم به وجود می آید.

تریتیوم + دوتریوم -----> هلیوم + نوترون

در نتیجه این فعل و انفعال ، حدود هفده میلیون الکترون ولت ، انرژی آزاد می شود. این میزان انرژِی نسبت به واحد وزن ماده قابل انفجار ، در حدود چهار برابر انرژی است که از شکسته شدن اورانیوم حاصل می شود. به عبارت دیگر در موقع پیوند هسته های دوتریم و تریتیوم ، انرژی بیشتر بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هسته های اورانیوم رها می شود.

تهیه بمب هیدروژنی دو اشکال عمده دارد که عبارتند از:

اولا باید دوتریوم و تریتیوم را به حالت مایع به کار برد. چون این دو عنصر در حالت معمول به صورت گاز هستند و در حرارت فوق العاده زیاد هم با کندی به هم پیوند می خورد. و لذا مجبورند آنها را در حرارتی معادل 250 درجه سانتی گراد زیر صفر نگه دارند. به طورری که وزن دستگاه لازم به وضع غیر عادی سنگین می شد. و بمب با زحمت زیاد حمل و نقل می گردید و پرتاب آن به وسیله هواپیما بسیار مشکل بود.

ثانیا اگر چه تهیه دوتریوم سهل است اما تهیه تریتیم فوق العاده مشکل و پرخرج می باشد. و برای تهیه آن باید در کوره اتمی عنصر لیتیم را به وسیله نوترون ، بمباران کنند که از تجزیه متوالی آب به وسیله جریان الکتریکی ، آب سنگین به دست می آید. بطوریکه دوتریوم یکی از عناصر مرکب آن است. از تجزیه آب سنگین «دوتریوم) به دست می آید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند.

اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد:

1- شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود.

2- همجوشی هسته ای: می توان با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هیدروژن یا ایزوتوپ های هیدروژن (مانند دوتریوم و تریتیوم) هستند، یک اتم بزرگ تر مثل هلیوم یا ایزوتوپ های آن را تشکیل داد. این همان شیوه ای است که در خورشید برای تولید انرژی به کار می رود. در هر دو شیوه یاد شده میزان عظیمی انرژی گرمایی و تشعشع به دست می آید.

برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:

- یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.

- دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.

- راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.

در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.

بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.

1- احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.

2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد.

3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود.

انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف E=mc2 محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.

1 - دو یا بیشتر از دو توده «زیر آستانه بحران» برای تشکیل توده «ورای آستانه بحران» باید در کنار هم آورده شوند که در این صورت موقع انفجار به نوترون بیش از آنچه که هست برای رسیدن به یک واکنش شکافتی، نیاز پیدا خواهد شد.

2 - نوترون های آزاد باید در یک توده «ورای آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.

3 - برای جلوگیری از ناکامی بمب باید هر مقدار ماده که ممکن است پیش از انفجار وارد مرحله شکافت شود برای تبدیل توده های «زیر آستانه بحران» به توده هایی «ورای آستانه بحران» از دو تکنیک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده می شود.تکنیک «چکاندن ماشه» ساده ترین راه برای آوردن توده های «زیر بحران» به همدیگر است. بدین صورت که یک تفنگ توده ای را به توده دیگر شلیک می کند. یک کره تشکیل شده از اورانیوم 235 به دور یک مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم 235 در یک انتهای تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود.کره یاد شده در انتهای دیگر تیوپ قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد:

1 - انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیک گلوله در تیوپ

2 - برخورد گلوله به کره و مولد و در نتیجه آغاز واکنش شکافت

3- انفجار بمب

در «پسر بچه» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد، تکنیک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. این بمب 5/14 کیلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد کارآیی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شکافت پیدا کرد.

در همان ابتدای «پروژه منهتن»، برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی، دانشمندان فهمیدند که فشردن توده ها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به توده «ورای آستانه بحران» باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این مسئله مطرح شد که چگونه می توان یک موج شوک را به طور 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 اورانیوم 235 و یک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونیوم 239 تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است.

وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد حوادث زیر رخ می دهند:

1- نفجار مواد منفجره موج شوک ایجاد می کند.

2 - موج شوک بخش هسته را فشرده می کند.

3 - فرآیند شکافت شروع می شود.

4 - بمب منفجر می شود.

در «مرد گنده» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر ناکازاکی انداخته شد، تکنیک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده این بمب 23 کیلو تن و کارآیی آن 17درصد بود.شکافت معمولا در 560 میلیاردم ثانیه رخ می دهد.

بمب های همجوشی: بمب های همجوشی کار می کردند ولی کارآیی بالایی نداشتند. بمب های همجوشی که بمب های «ترمونوکلئار» هم نامیده می شوند، بازده و کارآیی به مراتب بالاتری دارند. برای تولید بمب همجوشی باید مشکلات زیر حل شود:دوتریوم و تریتیوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشی هر دو گازند و ذخیره کردنشان دشوار است. تریتیوم هم کمیاب است و هم نیمه عمر کوتاهی دارد بنابراین سوخت بمب باید همواره تکمیل و پر شود.دوتریوم و تریتیوم باید به شدت در دمای بالا برای آغاز واکنش همجوشی فشرده شوند. در نهایت «استانسیلا اولام» دریافت که بیشتر پرتو به دست آمده از یک واکنش فیزیون، اشعه X است که این اشعه X می تواند با ایجاد درجه حرارت بالا و فشار زیاد مقدمات همجوشی را آماده کند.

بنابراین با به کارگیری بمب شکافتی در بمب همجوشی مشکلات بسیاری حل شد. در یک بمب همجوشی حوادث زیر رخ می دهند:

1 - بمب شکافتی با انفجار درونی ایجاد اشعه X می کند.

2 - اشعه X درون بمب و در نتیجه سپر جلوگیری کننده از انفجار نارس را گرم می کند.

3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن می شود. این کار باعث ورود فشار به درون لیتیوم - دوتریوم می شود.

4 - لیتیوم - دوتریوم 30 برابر بیشتر از قبل تحت فشار قرار می گیرند.

5 - امواج شوک فشاری واکنش شکافتی را در میله پولوتونیومی آغاز می کند.

6 - میله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون می دهد.

7 - نوترون ها به سوی لیتیوم - دوتریوم رفته و با چسبیدن به لیتیوم ایجاد تریتیوم می کند.

8 - ترکیبی از دما و فشار برای وقوع واکنش همجوشی تریتیوم - دوتریوم ودوتریوم - دوتریوم و ایجاد پرتو، گرما و نوترون بیشتر، بسیار مناسب است.

9 - نوترون های آزاد شده از واکنش های همجوشی باعث القای شکافت در قطعات اورانیوم 238 که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، می شود.

10 - شکافت قطعات اروانیومی ایجاد گرما و پرتو بیشتر می کند.

11 - بمب منفجر شود.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

منبع: مجله هوايي

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

نگاه اجمالی

آنچه خداوند در طبیعت به ودیعه نهاده است، اگر بصورت صحیح و در جهت درست مورد استفاده قرار گیرد، وسایل رفاه و آسایش بیشتر را تأمین خواهد کرد. اما اگر این امکانات خدادادی در جهت نادرست و نامشروع مورد بهره برداری قرار گیرند، نه تنها وسیله‌ای برای آرامش و آسایش او نخواهد بود، بلکه بلای جان او شده و وسیله‌ای برای تهدید هستی او تبدیل خواهد شد. یکی از این منابع طبیعی سنگ معدن اورانیوم است که اگر بصورت درست مورد استفاده قرار گیرد، بسیار مفید بوده و به تعداد فوق‌العاده‌ای می‌تواند انرژی برق مورد استفاده بشر را تأمین کند، اما متأسفانه استفاده‌های نادرست سبب شده است که این عنصر خدادادی ماده اولیه سلاحهای مرگبار باشد که بمب اتمی یکی از این نمونه‌ها می‌باشد.

تاریخچه

استفاده از انرژی هسته‌ای به مقیاس زیاد بین سالهای 1939 تا 1945 میلادی در ایالات متحده آمریکا انجام شد. این امر زیر فشار جنگ جهانی دوم ، بصورت نتیجه تلاشهای مشترک تعداد زیادی از دانشمندان و مهندسان صورت گرفت. دست اندرکارانی که در ایالات متحده به این کار اشتغال داشتند، آمریکایی ، بریتانیایی و پناهندگان اروپایی کشورهایی بودند که زیر سلطه فاشیسم قرار داشتند. تلاش آنان این بود که قبل از آلمانیها به یک سلاح هسته‌ای دست پیدا کنند ، این سلاح هسته‌ای همان بمب اتمی بود.

بمب اتمی چیست؟

بمب اتمی در اصل یک راکتور هسته‌ای ‌کنترل نشده است که در آن یک واکنش هسته‌ای بسیار وسیع در مدت یک میلیونیم ثانیه در سراسر ماده صورت می‌گیرد. بنابراین ، این واکنش با راکتور هسته‌ای کنترل شده تفاوت دارد. در راکتور هسته‌ای کنترل شده ، شرایط به گونه‌ای سامان یافته است که انرژی حاصل از شکافت بسیار کندتر و اساسا با سرعت ثابت رها می‌شود. در این راکتور ، ماده شکافت پذیر به گونه‌ای با مواد دیگر آمیخته می‌شود که بطور متوسط ، فقط یک نوترون گسیل یافته از عمل شکافت موجب شکافت هسته دیگر می‌شود، و واکنش زنجیری به این طریق فقط تداوم خود را حفظ می‌کند. اما در یک بمب اتمی ، ماده شکافت‌پذیر خالص است، یعنی یک متعادل کننده آمیخته نیست و طراحی آن به گونه‌ای است که تقریبا تمام نوترونهای گسیل یافته از هر شکافت می‌تواند در هسته‌های دیگر شکافت ایجاد کند.

عناصر اصلی سازنده

بمب اتمی در طول جنگ جهانی دوم از راکتورهای هسته‌ای برای تولید مواد خام نوعی بمب هسته‌ای ، یعنی برای ساختن 239Pu از 235U استفاده می‌شد. هر دو این عناصر می‌توانند یک واکنش زنجیری کنترل نشده سریع ایجاد کنند. بمبهای هسته‌ای یا اتمی از هر دو این مواد ساخته می‌شوند. تنها یک بمب اتمی که از 235U ساخته شده بود، شهر هیروشیما در ژاپن را در 6 آگوست سال 1945 میلادی ویران کرد. بمب دیگری که از 239U در ساختن آن بکار برده شده بود، سه روز بعد شهر ناکازاکی کشور ژاپن را با خاک یکسان ساخت.

عواقب ناشی از بمب اتمی

یک مسئله فرعی ، ریزشهای رادیواکتیو حاصل از آزمایش بمبهای اتمی است. در انفجار بمب اتمی مقدار قابل توجهی محصولات شکافت رادیواکتیو پراکنده می‌شوند. این مواد بوسیله باد از یک بخش جهان به نقاط دیگر آن منتقل می‌شوند و بوسیله باران و برف از جو زمین فرو می‌ریزند. بعضی از این مواد رادیواکتیو طول عمر زیادی دارند، لذا بوسیله مواد غذایی گیاهی جذب شده و بوسیله مردم و حیوانات خورده می‌شوند. معلوم شده است که اینگونه مواد رادیواکتیو آثار ژنتیکی و همچنین آثار جسمانی زیان آوری دارند. یکی از فراوانترین محصولات حاصل از شکافت 235U یا 239Pu ، که از لحاظ شیمیایی شبیه 4020Ga است. بنابراین وقتی که 90Sr حاصل از ریزشهای رادیواکتیو وارد بدن می‌شود، به ماده استخوانی بدن راه می‌یابد. این عنصر می‌تواند با گسیل ذرات بتا با انرژی 0.54 میلیون الکترون ولت (نیم عمر 28 سال) نابود می‌شوند، که می‌تواند به سلولها آسیب رسانده و موجب بروز انواع بیماریها از قبیل تومور استخوان ، لوکمیا و ... ، بخصوص در کودکان در حال رشد ، می‌شود.

منبع:دانشنامه رشد

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

دید کلی

همه ما می‌دانیم چه انرژی عظیم و قابل ملاحظه‌ای در داخل اتمها وجود دارد. این انرژی همان است که عموما آن را انرژی اتمی می‌نامند. اما چون این انرژی در داخل هسته اتمها وجود دارد در زبان علمی نام دقیقتر آنرا انرژی هسته‌ای انتخاب کرده‌اند.

تحولاتی که به کشف بمب هسته‌ای منجر شد

هنگامی که دانشمند ایتالیایی به نام انریکو فرمی ، تجربیات و تحقیقات خود را در زمینه عملی ساختن فعل و انفعالات زنجیری مداوم دنبال می‌کرد. پیش بینی می‌شد که این فعل و انفعال ممکن است انفجاری باشد. به همین سبب ایالات متحده آمریکا که در جنگ جهانی دوم شرکت کرده بود، در صدد برآمد تحت عنوان مبارزه ضد فاشیستی ، نظر دانشمندان اروپایی را برای ساختن سلاح اتمی جلب کند. لذا آن را به ممالک متحده فرا خواند، تا در آنجا که دور از بمبهای دشمن قرار داشت و شرایط کار بهتر بود. امکان استفاده از این انرژی انفجاری را که در سلاحهای جنگی ، مخصوصا بمب مورد بررسی قرار دهند.

پس از گرد آمدن برجسته ترین دانشمندان ، ابتدا تجسساتی در زمینه تصفیه 235U و بعد ساختن پلوتونیومتصفیه 235U و ساختن پلوتونیوم منجر گردید. سپس آزمایشگاه عظیم و مجهز ، لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو تحت نظر دانشمندان معروف . جی . آر . اوپن هایمر تأسیس شد.

دانشمندان معروف دیگری از کشورهای مختلف از قبیل در آزمایشگاههای چند دانشگاه مهم آمریکا از جمله دانشگاههای کلمبیا و کالیفرنیا صورت گرفت. نتیجه این تجسسات ، ساختن دو کارخانه بزرگ و مجهز برای جیمز چارویک ، اچ بث ، آر. آرویلسون ، نیلس بوهرو غیره ، برای ساختن بمب اتمی ، یعنی سلاحی که ممکن است سبب نابودی بشر و تمدن او گردد، همکاری کردند. در نتیجه تحقیقات دانشمندان ، اساس ساختمان بمب اتمی پی ریزی شد. البته بسیاری از وسایلی که برای بمب اتمی بکار رفت، به کلی افشا نشده ، با این حال با اطلاعات وسیعی که ضمن اظهارات رئیس طرح مانهاتان بدست آمد، طرز عمل تا اندازه‌ای روشن گردید.

تاریخچه اولین انفجارهای هسته‌ای

اولین بار در شانزدهم ژوید سال 1945 ، بمب اتمی کوچک ، به عنوان آزمایش ، در صحرای الاموگوردو واقع در ایالت نیومکزیکو منفجر گردید. بمب را در انتهای بمبی از فولاد نصب کرده بودند و فرمان انفجار آن از پناهگاهی به فاصله 10 کیلومتر صادر می‌شد. محل دیده بانی ناظر این در 17 کیلومتری نقطه انفجار بود. نتیجه این آزمایش به قدری وحشت انگیز بود، که از آنچه قبلا پیش بینی شده بود تجاوز می‌کرد، از جمله برج فولادین حامل بمب به کلی تبخیر شده و در جای آن گودالی وسیع بوجود آمده بود.
کمتر از یک ماه بعد ، بمب اتمی دیگری که قدرت تخریبی آن معادل (1000 تن TNT) بود، روی بندر هیروشیما در ژاپن منفجر گردید (انفجار هیروشیما)، که در نتیجه ، آن شهر به کلی ویران شد و چند هزار مردم به هلاکت رسیدند. فقط معدودی از سکنه اطراف شهر از این بلا جان به در بردند، که هنوز بازماندگان آنان از اثرات زیان بخش تشعشعات هسته‌ای آن رنج می‌برند.
سومین بمب اتمی روز نهم ماه اوت روی شهر ناکازاکی منفجر شد و این دو فاجعه تاریخی کشور ژاپنایالت متحده آمریکا به زانو در آورد. هر چند که پس از جنگ جهانی دوم دولت آمریکا نام طرح مانهاتان را به کمسیون انرژی اتمی تبدیل کرد و فعالیت این کمسیون را به موارد استفاده از انرژی اتمی در صنعت ، پزشکی و کشاورزی تخصیص داد و در حال حاضر یک کمسیون بین المللی نیز برای استفاده‌های صلح جویانه از انرژی اتمی فعالیت می‌کنند. بنابراین هنوز هم آزمایشهای سلاحهای هسته‌ای ادامه دارد و بدین وسیله دول بزرگ جهان در برابر یکدیگر قدرت نمایی می‌کنند. را در مقابل

ساختمان بمب هسته‌ای

ساختار سلاح هسته‌ای به این صورت است که هر گاه مقدار عنصر قابل شکافت ، که از اندازه بحرانی بیشتر باشد، پدیده شکافت شروع می شود. این پدیده خیلی سریع پیشرفت می‌کند و با آزاد شدن مقادیر عظیم انرژی در مدت بسیار کوتاه ، انفجار مهیبی رخ می‌دهد. ولی از آنجایی که بمب باید در لحظه دلخواه منفجر شود، مقداری از 235U239Pu را که خالص بوده و حجم کلی آن از اندازه بحرانی بیشتر باشد، به چند قسمت مجزا ، که هر یک از آنها از اندازه بحرانی کمتر است، تقسیم می‌کنند و این قسمتها را در محفظه‌ای طوری قرار می‌دهند که نوترونهایی که ممکن است در هر یک از آنها آزاد شوند، در قسمت دیگر نفوذ نکنند.

در این تقسیم بندی هرگاه به هر روشی در یکی از اجزای بمب پدیده شکافت شروع شود، در لحظه‌ای که انفجار باید صورت گیرد، رخداد پدیده شکافت زنجیری و مداوم نخواهد بود. این مواد با جرمهای زیر جرم بحرانی عنصر قابل شکافت را به هم نزدیک می‌کنند. تا مجموع آنها از جرم بحرانی بیشتر شود و واکنش زنجیری به وقوع بپیوندد.

نباید فراموش کرد که پیشرفت واکنش زنجیری بسیار سریع است و انفجار اتمی در قطعات اورانیوم فقط در حدود یک میلیونم ثانیه طول می‌کشد. لذا اگر اندازه‌های بحرانی زیر را به آهستگی به هم نزدیک کنیم. ممکن است قبل از تماس ، واکنش زنجیری شروع شود و شدت گرمای حاصل از شکافتهای اولیه به حدی گردد، که قبل از انفجار واقعی ، ماده قابل شکافت را متلاشی سازد و واکنش زنجیری به خاموشی گراید. برای رفع نقایص بمب هسته‌ای به صورت زیر عمل می‌کنیم:

، یا
اولا اتصال قطعات اورانیوم بوسیله یک ماده منفجره قوی نظامی صورت می‌گیرد.
ثانیا محفظه ماده اتمی را بسیار ضخیم و محکم می سازد. تا در آغاز واکنش زنجیری از متلاشی شدن ماده مزبور جلوگیری کند و سپس انفجار واقعی صورت گیرد.

بهینه سازی خروجی بمب و افزایش قدرت آن

طرق مختلف نزدیک کردن قطعات اورانیوم یا پلوتونیوم به یکدیگر هنوز یک موضوع سری نظامی است. ولی واقعیت این است که هر چه سرعت اتصال قطعات زیادتر باشد، واکنش زنجیری سریعتر و و مقدار بیشتری از هسته‌های اورانیوم موجود شکافته شده و بهره سلاح اتمی بیشتر می‌شود.
اصولا اتصال سریع قطعات است که انفجار مهیب بمب اتمی را بوجود می‌آورد. اگر منعکس کننده‌ای به دور ماده اتمی قرار داده شود، از فرار نوترونها جلوگیری نموده و شکافت زنجیری تسریع می‌گردد. استفاده از منعکس کننده نوترون ، وزن بحرانی را نیز تقلیل می‌دهد.
باید توجه داشت که حتی در بهترین شرایط همه اورانیوم موجود در یک بمب اتمی تحت عمل شکافتن قرار نمی‌گیرد و در شرایط بسیار مناسب تنها در حدود 10 درصد ماده هسته‌ای شکافته می‌شود و بقیه در نتیجه ، انفجار تبدیل به غبار شده و در فضا پخش می‌گردند بدون اینکه هسته‌های آنها شکافته شوند.
جرم بحرانی از اسرار نظامی است و ممالکی که آن را می‌دانند به شدت از فاش شدن آن جلوگیری می‌کنند. بنابرین از مطالبی که در این باره منتشر شده است، چنین بر می آید که جرم بحرانی باید بین ا و 10 کیلوگرم باشند.
وجود جرم بحرانی ، افزایش قدرت بمب اتمی را محدود می‌کند. زیرا برای آنکه بتوانیم انفجاری ایجاد کنیم:
- اولا نباید مقدار سوختی کمتر از جرم بحرانی بکار بریم و این مقدار حد پایین بمب اتمی را تعیین می‌کند.
- ثانیا وزن هر یک از قطعات اورانیوم درون بمب نمی‌تواند بیش از وزن بحرانی باشد. زیرا در آن صورت هر قطعه خود به خود منفجر خواهد شد.
[*]ساختن بمبهای بیش از دو قطعه نیز بسیار مشکل است. زیرا اگر دو قطعه از قطعات اورانیوم ، حتی به اندازه یک میلیونم ثانیه قبل از قطعات دیگر به هم وصل شوند، انفجار اتمی صورت خواهد گرفت و باعث پراکندگی قطعات دیگر اورانیوم خواهد شد. قطعات دیگر مجال دخول در قطعات زنجیری را نخواهند یافت. به عبارت دیگر بطور کلی میزان اتمهای اورانیومی که در واکنشهای زنجیری وارد می‌شوند، با افزایش تعداد قطعات داخل بمب ، تقلیل می‌یابد و عمل انفجار ناقص می‌ماند.

منبع:دانشنامه رشد

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

مقدمه

سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ 235U به مقدار 0.7 درصد و 238U اورانیوم را بصورت ترکیب با اتم فلوئور (‏به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز ، 9F ) و بصورت مولکول ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط ‏مولکولهای گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد.

غنی سازی با دستگاه سانتریفیوژ

سانتریفیوژ دستگاهی است که برای جدا سازی مواد از یکدیگر بر اساس وزن آنها استفاده می‌شود. این دستگاه مواد را با سرعت زیاد حول یک محور به گردش در می‌آورد و مواد متناسب با وزنی که دارند از محور فاصله می‌گیرند. در واقع در این روش برای جدا سازی مواد از یکدیگر از شتاب ناشی از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌گردد، کاربرد عمومی این دستگاه برای جداسازی مایع از مایع و یا مایع از جامد است. سانتریفیوژهایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده‌اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می‌شود. پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی بنام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می‌کردند.

غنی سازی با دیفوزیون گازی Gaseous Diffusion

گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشف کرد که در آن سرعت متوسطدیفوزیون ‏گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌کنند. در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می‌دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (7- مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام ‏25x10 سانتیمتر) باشد.

ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم 235U ‏خالص در آن وجود دارد. Gaseous Diffusion از جمله تکنولوژیهایی بود که ایالات متحده طی جنگ جهانی دوم در پروژه‌ای بنام منهتن (Manhattan) برای ساخت بمب هسته‌ای ، با کمک انگلیس و کانادا به آن دست پیدا کرد.

در این روش با تکرار استفاده از این صفحات ***** مانند ، بصورت آبشاری (Cascade) ، میزان 235U را به مقدار دلخواه بالا می‌بردند. این روش اولین راهکارهای صنعتی برای غنی سازی اورانیوم بود که کابرد عملی پیدا کرد. نمونه‌ای از سانتریفیوژهای گازی آبشاری که برای غنی سازی اورانیوم از آنها استفاده می‌شود. Hyper-Centrifuge اما در روش استفاده از سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم ، تعداد بسیار زیادی از این دستگاهها بصورت سری و موازی بکار می‌برند تا با کمک آن بتوانند غلظت 235U را افزایش دهند.

گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) در داخل سیلندرهای سانتریفیوژ تزریق می‌شود و با سرعت زیاد به گردش در آورده می‌گردد. گردش سریع سیلندر ، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی تولید می‌کند و طی آن مولکولهای سنگینتر (آنهایی که شامل ایزوتوپ 238U هستند) از مرکز محور گردش دورتر می‌گردند و برعکس آنها که مولکولهای سبکتری دارند (حاوی ایزوتوپ 235U ) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می‌گیرند.

در این هنگام با استفاده از روشهای خاص گازی که حول محور جمع شده است جمع آوری شده به مرحله دیگر یعنی دستگاه سانتریفیوژ بعدی هدایت می‌گردد. میزان گاز هگزافلوراید اورانیوم شامل 235U که در این روش از یک واحد جداسازی بدست می‌آید به مراتب بیشتر از مقداری است که در روش قبلی (Gaseous Diffusion) بدست می‌آید، به همین علت است که امروزه در بیشتر نقاط جهان برای غنی سازی اورانیوم از این روش استفاده می‌کنند.

بزرگترین دستگاههای آبشاری سانتریفیوژ در کشورهایی مانند فرانسه ، آلمان ، انگلستان و چین در حال غنی سازی اورانیوم هستد. این کشورها علاوه بر مصرف داخلی به صادرات اورانیوم غنی شده نیز می‌پردازند. کشور ژاپن هم دارای دستگاههای بزرگ سانتریفیوژ است، اما تنها برای مصرف داخلی اورانیوم غنی شده تولید می‌کند.

غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی

یکی از روشهای غنی سازی اورانیوم استفاده از میدان مغناطیسی بسیار قوی می‌باشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تا تبخیر شود. از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت ، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند. میدان مغناطیسی بر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد می‌کند ( این نیرو به نیروی لورنتس معروف می‌باشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند. اما هسته‌های سنگین اورانیم (238U ) نسبت به هسته‌های سبکتر (235U ) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان 235U را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد.

کاربردهای اورانیوم غنی شده

شرایطی ایجاد کرده اند که نسبت 235U به 238U را به 5 درصد می‌‏رساند. برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم از سانتریفوژهای بسیار قوی استفاده ‏می‌کنند.
برای ساختن نیروگاه اتمی ، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 ‏درصد کافی است.
برای تهیه بمب اتمی حداقل 5 تا 6 کیلوگرم 235U صد درصد خالص نیاز ‏است. در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی‌شود و بمبهای اتمی را از 239Pu که سنتز و تخلیص شیمیایی آن بسیار ساده‌تر است تهیه ‏می‌کنند.

نحوه تولید سوخت پلوتونیوم رادیو اکتیو

این عنصر ناپایدار را در نیروگاههای بسیار قوی می‌سازند که تعداد نوترونهای ‏موجود در آنها از صدها هزار میلیارد نوترون در ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز ‏می‌کند. عملا کلیه بمبهای اتمی موجود در زراد خانه‌های جهان از این عنصر ‏درست می‌شود.‏ روش ساخت این عنصر در داخل نیروگاههای هسته‌ای به این صورت که ‏ایزوتوپهای 238U شکست پذیر نیستند، ولی جاذب نوترون کم انرژی هستند. تعدادی از نوترونهای حاصل از شکست 235U را ‏جذب می‌کنند و تبدیل به 239U می‌شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ‏ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتمهای بوجود آمده تخریب ‏می‌شوند.

در درون هسته پایدار 239U یکی از نوترونها خود به خود به ‏پروتون و یک الکترون تبدیل می‌شود. بنابراین تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93 پروتون دارد ‏نپتونیوم می‌نامند که این عنصر نیز ناپایدار است و یکی از نوترونهای آن خود به ‏خود به پروتون تبدیل شده و در نتیجه به تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر ‏جدید پلوتونیم را که 94 پروتون دارد ایجاد می‌کنند. این کار حدودا در مدت یک هفته ‏صورت می‌گیرد.

منبع:دانشنامه رشد

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

دید کلی

همجوشی هسته‌ای بنیاد اصلی بمب هیدروژنی را تشکیل می‌دهد. همانطور که از شکافته شدن هسته‌های سنگین (شکافت هسته‌ای) ، مقدار عظیمی انرژی حاصل می‌شود. از پیوند هسته‌های سبک نیز انرژی بیشتری بدست می‌آید. در هر یک از دو حالت هسته‌هایی با جرم متوسط تشکیل می‌گردد، که جرم آنها کمتر از جرم اولیه‌ای است که برای تشکیل آنها بکار رفته است. در حالی که در روش شکافتن ، ماده اولیه منحصر به اورانیوم و توریم است. در روش پیوند هسته‌ای از هر اتم سبکی مثلا اتم هیدروژن می‌توان استفاده نمود.

هیدروژن مورد نیاز در واکنش همجوشی هسته‌ای

هیدروژن موجود در تمامی آبهای اقیانوسها یکی از مواد اولیه روش پیوند هسته‌ها را تشکیل می‌دهد. هیدروژن سنگین که نسبت به هیدروژن معمولی فوق العاده نایاب است برای پیوند بسیار نامناسب بوده و با وجودی که در هر 6400 اتم هیدروژن ، فقط یک اتم آن هیدروژن سنگین می‌باشد، بنابراین مقدار هیدروژن موجود در اقیانوسها بسیار کافی است.

شرایط لازم برای انجام پیوند هسته‌ای

برای اینکه پیوند هسته‌ای انجام گیرد چه شرایطی لازم است؟

برای انجام عمل پیوند با هسته دو اتم را به شدت به هم بزنیم، تا به هم پیوند خورده و در هم ذوب شوند. اما دافعه الکترواستاتیکی هسته ، مانع بزرگی در این راه جلوی پای ما گذاشته است. در فواصل بینهایت نزدیک این دافعه فوق العاده زیاد است. البته راه حل ساده‌ای به نظر می‌رسد، بدین معنی که بایستی به هسته‌ها آنقدر سرعت دهیم که از این مانع رد شوند. می‌دانیم که سرعت ذرات در هر گازی بستگی به درجه حرارت آن گاز دارد. پس کافی است درجه حرارت را آنقدر بالا ببریم تا سرعت لازم برای عبور از این مانع بدست آید.

درجه حرارت لازم برای این کار چندین میلیون درجه سانتیگراد است و چنین حرارتی در کره زمین وجود ندارد. اما اگر یک بمب اتمی در وسط توده‌ای از هسته‌های سبک منفجر شود، حرارت فوق العاده‌ای که از انفجار بمب حاصل می‌شود، حرارت هسته‌های سبک را به قدری بالا می‌برد که پیوند آنها را امکانپذیر سازد. این موضوع اساس ساختمان بمب حرارتی و هسته‌ای (ترمونوکلئور) می‌باشد.
همانطوری که در کبریت عادی برای آتش گرفتن ابتدا فسفر موجود در آن بر اثر مالش محترق می‌شود و آنگاه گوگرد را روشن می‌سازد، در بمبهای (حرارتی و هسته‌ای) نیز ابتدا یک بمب اتمی معمولی منفجر می‌شود و در نتیجه انفجار توده‌ای از اجسام سبک را به حرارت فوق العاده‌ای می‌رساند، بطوری که هسته‌های آنها به هم می‌پیوندند و آنگاه انفجار مهیبتری انجام می‌گیرد.

بمبهای هیدروژنی

بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی ، عمل سرد شدن به سرعت انجام می‌گیرد. بنابراین ، باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل پیوند به سرعت انجام گیرد. اگر یک بمب اتمی را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور کرده و مجموعه را در یک محفظه با مقاومت مکانیکی زیاد قرار دهیم، پس ازانفجار بمب اتمی محیط مساعدی برای یک فعل و انفعال ترمونوکلئور (فعل و انفعال هسته‌ای گرمازا) بوجود می‌آید و در اثر آن عمل پیوند هسته‌ها انجام شده و هلیوم بوجود می‌آید.

تریتیوم + دوتریوم

در نتیجه این فعل و انفعال ، حدود هفده میلیون الکترون ولت ، انرژی آزاد می‌شود. این میزان انرژِی نسبت به واحد وزن 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.

اشکالات اساسی ساخت بمب هیدروژنی

تهیه بمب هیدروژنی دو اشکال عمده دارد که عبارتند از:

اولا باید دوتریوم و تریتیوم را به حالت مایع بکار برد. چون این دو عنصر در حالت معمول بصورت گاز هستند و در حرارت فوق العاده زیاد هم با کندی به هم پیوند می‌خورد. و لذا مجبورند آنها را در حرارتی معادل 250 درجه سانتیگراد زیر صفر نگه دارند. بطورری که وزن دستگاه لازم به وضع غیر عادی سنگین می‌شد و بمب با زحمت زیاد حمل و نقل می‌گردید و پرتاب آن بوسیله هواپیما بسیار مشکل بود.
ثانیا اگر چه تهیه دوتریوم سهل است، اما تهیه تریتیوم فوق العاده مشکل و پر هزینه می‌باشد و برای تهیه آن باید در کوره اتمی عنصر لیتیوم را بوسیله نوترون بمباران کنند که از تجزیه متوالی آب بوسیله جریان الکتریکی ، آب سنگین بدست می‌آید. بطوری که دوتریوم یکی از عناصر مرکب آن است. از تجزیه آب سنگین (دوتریوم) بدست می‌آید.

منبع:دانشنامه رشد

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

بمب اتمي سلاحي است كه نيروي آن از انرژي اتمي و بر اثر شكاف هسته (فيسيون ) اتمهاي پلوتونيوم يا اورانيوم ايجاد مي شود .در فرآيند شكافت هسته اي ، اتمهاي ناپايدار شكافته و به اتمهاي سبكتر تبديل مي شوند .

نخستين بمب از اين نوع ، در سال 1945 م در ايالات نيو مكزيكو در ايالات متحده آمريكا آزمايش شد . اين بمب ، انفجاري با قدرت 19 كيلو تن ايجاد كرد ( يك كيلو تن برابر است با

انرژي اتمي آزاد شده 190 تن ماده منفجره تي . ان . تي ) انفجار بمب اتمي موج بسيار نيرومند پرتوهاي شديد نوراني ، تشعشعات نفوذ كننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد راديو اكتيو را همراه دارد . انفجار بمب اتمي چندين هزار ميليارد كالري حرارت را در چند ميليونيوم ثانيه ايجاد مي كند .

اين دماي چند ميليون درجه اي با فشار بسيار زياد تا فاصله 1200 متري از مركز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتي صدمه مي زند و سبب مرگ و بيماري انسان و جانوران مي شود . همچنين زمين ، هوا آب و همه چيز را به مواد راديو اكتيو آلوده مي كند .

بمب هاي اتمي شامل نيروهاي قوي و ضعيفي اند كه اين نيروها هسته يك اتم را به ويژه اتم هايي كه هسته هاي ناپايداري دارند، در جاي خود نگه مي دارند. اساسا دو شيوه بنيادي براي آزادسازي انرژي از يك اتم وجود دارد: 1- شكافت هسته اي: مي توان هسته يك اتم را با يك نوترون به دو جزء كوچك تر تقسيم كرد. اين همان شيوه اي است كه در مورد ايزوتوپ هاي اورانيوم (يعني اورانيوم 235 و اورانيوم 233) به كار مي رود.

براي توليد يك بمب اتمي موارد زير نياز است:

يك منبع سوخت كه قابليت شكافت يا همجوشي را داشته باشد.

دستگاهي كه همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.

راهي كه به كمك آن بتوان بيشتر سوخت را پيش از آنكه انفجار رخ دهد دچار شكافت يا همجوشي كرد.

در اولين بمب هاي اتمي از روش شكافت استفاده مي شد. اما امروزه بمب هاي همجوشي از فرآيند همجوشي به عنوان ماشه آغازگر استفاده مي كنند.بمب هاي شكافتي (فيزيوني): يك بمب شكافتي از ماده اي مانند اورانيوم 235 براي خلق يك انفجار هسته اي استفاده مي كند. اورانيوم 235 ويژگي منحصر به فردي دارد كه آن را براي توليد هم انرژي هسته اي و هم بمب هسته اي مناسب مي كند. اورانيوم 235 يكي از نادر موادي است كه مي تواند زير شكافت القايي قرار بگيرد.اگر يك نوترون آزاد به هسته اورانيوم 235 برود،هسته بي درنگ نوترون را جذب كرده و بي ثبات شده در يك چشم به هم زدن شكسته مي شود. اين باعث پديد آمدن دو اتم سبك تر و آزادسازي دو يا سه عدد نوترون مي شود كه تعداد اين نوترون ها بستگي به چگونگي شكسته شدن هسته اتم اوليه اورانيوم 235 دارد. دو اتم جديد به محض اينكه در وضعيت جديد تثبيت شدند از خود پرتو گاما ساطع مي كنند. درباره اين نحوه شكافت القايي سه نكته وجود دارد كه موضوع را جالب مي كند.

1 - احتمال اينكه اتم اورانيوم 235 نوتروني را كه به سمتش است، جذب كند، بسيار بالا است. در بمبي كه به خوبي كار مي كند، بيش از يك نوترون از هر فرآيند فيزيون به دست مي آيد كه خود اين نوترون ها سبب وقوع فرآيندهاي شكافت بعدي اند. اين وضعيت اصطلاحا «وراي آستانه بحران» ناميده مي شود.

2 - فرآيند جذب نوترون و شكسته شدن متعاقب آن بسيار سريع و در حد پيكو ثانيه (12-10 ثانيه) رخ مي دهد.

3 - حجم عظيم و خارق العاده اي از انرژي به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شكسته شدن هسته آزاد مي شود. انرژي آزاد شده از يك فرآيند شكافت به اين علت است كه محصولات شكافت و نوترون ها وزن كمتري از اتم اورانيوم 235 دارند. اين تفاوت وزن نمايان گر تبديل ماده به انرژي است كه به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه مي شود. حدود نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده به كار رفته در يك بمب هسته اي برابر با چندين ميليون گالن بنزين است. نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده انداز ه اي معادل يك توپ تنيس دارد. در حالي كه يك ميليون گالن بنزين در مكعبي كه هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع يك ساختمان 5 طبقه) است، جا مي گيرد. حالا بهتر مي توان انرژي آزاد شده از مقدار كمي اورانيوم 235 را متصور شد.براي اينكه اين ويژگي هاي اروانيوم 235 به كار آيد بايد اورانيوم را غني كرد. اورانيوم به كار رفته در سلاح هاي هسته اي حداقل بايد شامل نود درصد اورانيوم 235 باشد.در يك بمب شكافتي، سوخت به كار رفته را بايد در توده هايي كه وضعيت «زير آستانه بحران» دارند، نگه داشت. اين كار براي جلوگيري از انفجار نارس و زودهنگام ضروري است. تعريف توده اي كه در وضعيت «آستانه بحران» قرار داد چنين است: حداقل توده از يك ماده با قابليت شكافت كه براي رسيدن به واكنش شكافت هسته اي لازم است. اين جداسازي مشكلات زيادي را براي طراحي يك بمب شكافتي با خود به همراه مي آورد كه بايد حل شود.

1 - دو يا بيشتر از دو توده «زير آستانه بحران» براي تشكيل توده «وراي آستانه بحران» بايد در كنار هم آورده شوند كه در اين صورت موقع انفجار به نوترون بيش از آنچه كه هست براي رسيدن به يك واكنش شكافتي، نياز پيدا خواهد شد.

2 - نوترون هاي آزاد بايد در يك توده «وراي آستانه بحران» القا شوند تا شكافت آغاز شود.

3 - براي جلوگيري از ناكامي بمب بايد هر مقدار ماده كه ممكن است پيش از انفجار وارد مرحله شكافت شود براي تبديل توده هاي «زير آستانه بحران» به توده هايي «وراي آستانه بحران» از دو تكنيك «چكاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده مي شود.تكنيك «چكاندن ماشه» ساده ترين راه براي آوردن توده هاي «زير بحران» به همديگر است. بدين صورت كه يك تفنگ توده اي را به توده ديگر شليك مي كند. يك كره تشكيل شده از اورانيوم 235 به دور يك مولد نوترون ساخته مي شود. گلوله اي از اورانيوم 235 در يك انتهاي تيوپ درازي كه پشت آن مواد منفجره جاسازي شده، قرار داده مي شود.كره ياد شده در انتهاي ديگر تيوپ قرار مي گيرد. يك حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را براي انفجار چاشني و بروز حوادث زير تشخيص مي دهد:

1 - انفجار مواد منفجره و در نتيجه شليك گلوله در تيوپ

2 - برخورد گلوله به كره و مولد و در نتيجه آغاز واكنش شكافت

3 - انفجار بمب

در «پسر بچه» بمبي كه در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر هيروشيما انداخته شد، تكنيك «چكاندن ماشه» به كار رفته بود. اين بمب 5/14 كيلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد كارآيي داشت. يعني پيش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شكافت پيدا كرد.

در همان ابتداي «پروژه منهتن»، برنامه سري آمريكا در توليد بمب اتمي، دانشمندان فهميدند كه فشردن توده ها به همديگر و به يك كره با استفاده از انفجار دروني مي تواند راه مناسبي براي رسيدن به توده «وراي آستانه بحران» باشد. البته اين تفكر مشكلات زيادي به همراه داشت. به خصوص اين مسئله مطرح شد كه چگونه مي توان يك موج شوك را به طور يكنواخت، مستقيما طي كره مورد نظر، هدايت و كنترل كرد؟افراد تيم پروژه «منهتن» اين مشكلات را حل كردند. بدين صورت، تكنيك «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار دروني شامل يك كره از جنس اورانيوم 235 و يك بخش به عنوان هسته است كه از پولوتونيوم 239 تشكيل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتي چاشني بمب به كار بيفتد حوادث زير رخ مي دهند:

1 - انفجار مواد منفجره موج شوك ايجاد مي كند.

2 - موج شوك بخش هسته را فشرده مي كند.

3 - فرآيند شكافت شروع مي شود.

4 - بمب منفجر مي شود.

در «مرد گنده» بمبي كه در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر ناكازاكي انداخته شد، تكنيك «انفجار از درون» به كار رفته بود. بازده اين بمب 23 كيلو تن و كارآيي آن 17درصد بود.شكافت معمولا در 560 ميلياردم ثانيه رخ مي دهد.بمب هاي همجوشي: بمب هاي همجوشي كار مي كردند ولي كارآيي بالايي نداشتند. بمب هاي همجوشي كه بمب هاي «ترمونوكلئار» هم ناميده مي شوند، بازده و كارآيي به مراتب بالاتري دارند. براي توليد بمب همجوشي بايد مشكلات زير حل شود:دوتريوم و تريتيوم مواد به كار رفته در سوخت همجوشي هر دو گازند و ذخيره كردنشان دشوار است. تريتيوم هم كمياب است و هم نيمه عمر كوتاهي دارد بنابراين سوخت بمب بايد همواره تكميل و پر شود.دوتريوم و تريتيوم بايد به شدت در دماي بالا براي آغاز واكنش همجوشي فشرده شوند. در نهايت «استانسيلا اولام» دريافت كه بيشتر پرتو به دست آمده از يك واكنش فيزيون، اشعه X است كه اين اشعه X مي تواند 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 شد. در يك بمب همجوشي حوادث زير رخ مي دهند:

1 - بمب شكافتي با انفجار دروني ايجاد اشعه X مي كند.

2 - اشعه Xدرون بمب و در نتيجه سپر جلوگيري كننده از انفجار نارس را گرم مي كند.

3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن مي شود. اين كار باعث ورود فشار به درون ليتيوم - دوتريوم مي شود.

4 - ليتيوم - دوتريوم 30 برابر بيشتر از قبل تحت فشار قرار مي گيرند.

5 - امواج شوك فشاري واكنش شكافتي را در ميله پولوتونيومي آغاز مي كند.

6 - ميله در حال شكافت از خود پرتو، گرما و نوترون مي دهد.

7 - نوترون ها به سوي ليتيوم - دوتريوم رفته و با چسبيدن به ليتيوم ايجاد تريتيوم مي كند.

8 - تركيبي از دما و فشار براي وقوع واكنش همجوشي تريتيوم - دوتريوم ودوتريوم - دوتريوم و ايجاد پرتو، گرما و نوترون بيشتر، بسيار مناسب است.

9 - نوترون هاي آزاد شده از واكنش هاي همجوشي باعث القاي شكافت در قطعات اورانيوم 238 كه در سپر مورد نظر به كار رفته بود، مي شود.

10 - شكافت قطعات اروانيومي ايجاد گرما و پرتو بيشتر مي كند.

11 - بمب منفجر شود.

منبع : babakmc2.blogfa.com

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

ابر قارچی بمباران اتمی ناگاساکی ژاپن در ۱۹۴۵ حدود ۱۸ کیلومتر به هوا فوران کرد.

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

بمب اتمی نام رایج وسایل انفجاری است که در آن‌ها از انرژی آزاد شده در فرآیند شکافت هسته‌ای، یاگداخت هسته‌ای برای تخریب استفاده می‌شود. بمب‌های اتمی که برمبنای گداخت کار می‌کنند نسل نوین بمب اتمی هستند و قدرتی بسیار بیشتر از بمب‌های شکافتی دارند. مبنای آزاد شدن انرژی در هر دو نوع بمب اتمی تبدیل ماده به انرژی (E = mc2)است اما در بمب‌های گداختی جرم بیشتری از ماده به انرژی تبدیل می‌شود. نخستین بمب اتمی که بمبی پلوتونیومی(از نوع شکافتی) بود در سال ۱۹۴۵م در جریان جنگ جهانی دوم در آمریکا ساخته و در شانزدهم ژوئیهٔ ۱۹۴۵م در صحرای آلاموگوردو در نیو مکزیکوی آمریکا آزمایش شد. آمریکا تنها کشوری است که از بمب اتمی (شکافتی-اورانیومی در هیروشیما وشکافتی - پلوتونیومی در ناگازاکی) استفاده نظامی کرده‌است. شوروی در سال ۱۹۴۹ دارای بمب اتمی شد.

اختراع این سلاح،ریشه طولانی در تاریخ علم فیزیک و شیمی دارد اما استفاده از دانش به دست آمده، برای ساخت بمب اتمی بیشتر به روبرت اوپنهایمر و ادوارد تلر نسبت داده می‌شود.

تاریخچهٔ سلاح‌های هسته ای

اولین تلاش‌ها در جهت ساخت بمب اتمی در آلمان نازی آغاز گشت. در این دوران، شیمیدانی به نام پل هارتک از اساتید دانشگاه هامبورگ به توان بالقوه نیروی اتمی برای کاربردهای نظامی پی برد. وی در ۲۴ فوریه ۱۹۳۹ امکان استفاده از انرژی هسته‌ای به عنوان یک سلاح با توان تخریبی نا محدود را طی نامه‌ای به وزارت جنگ در برلین اطلاع داد. به‌دنبال این امر گروهی برای تحقیق در این رابطه تشکیل شد و وارنرهایزنبرگ فیزیکدان برجسته آلمانی به طور غیر رسمی سرپرست تیم تحقیقاتی آلمان برای ساخت بمب هسته‌ای گشت.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

تصوير اولين آزمايش اتمي در ترينيتي ايالت نيومكزيكو

در همین زمان، آلبرت انیشتین طی نامه معروف خود به روزولت رئیس جمهور وقت آمریکا خطر دستیابی آلمان به تولید بمب اتمی را گوشزد کرد. متعاقب این اخطار روزولت دستور ایجاد پروژه منهتن با هدف تحقیق در این رابطه و تولید بمب اتمی را با همکاری کشور انگلستان صادر کرد. برای این پروژه تأسیساتی در لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو، اوک ریج ایالت تنسی و همفورد ایالت واشنگتن به کار گرفته شدند و تیمی از برجسته‌ترین دانشمندان آن دوران به استخدام این پروژه در آمدند. محققان آلمانی موفق به تولید بمب اتمی نشدند. اگرچه ادعاهایی در زمینه آزمایش نوعی ابزار هسته‌ای توسط نازی‌ها پیش از پایان جنگ جهانی دوم مطرح شده است اما تیم آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان برجسته، جی آر اوپنهایمر موفق به ساخت عملی اولین بمب هسته‌ای بود که در ۱۶ جولای ۱۹۴۵ در ناحیه‌ای موسوم به ترینیتی در نیومکزیکو آزمایش شد.

به فاصله کوتاهی در ۶ آگوست ۱۹۴۵،بمب افکن اسکادران ۵۰۹ نیروی هوایی آمریکا موسوم به Enola Gay(که اکنون در موزه‌ای در واشنگتن نگهداری می‌شود)، از پایگاهی در جنوب اقیانوس آرام به پرواز در آمد و در ساعت ۸:۱۵ دقیقه به وقت محلی، بمب موسوم به پسر کوچک را بر شهر هیروشیما منفجر ساخت. این بمب که در طراحی آن از ۶۴ کیلوگرم اورانیوم استفاده شده بود، از ارتفاع ۹۶۰۰ متری رها شد و در ارتفاع ۵۸۰ متری سطح زمین با شدتی معادل با انفجار ۱۵ هزار تن TNT منفجر شد. مجموع تلفات اولیه و کشته شدگان ناشی از عوارض این انفجار را بالغ بر ۱۴۰۰۰۰ نفر تخمین می‌زنند. سه روز بعد در ۹ آگوست انفجار بمب مرد چاق در شهر ناکازاگی موجب مرگ ۷۴۰۰۰ نفر دیگر شد. این بمب که از پلوتونیوم به عنوان ماده شکافت پذیر استفاده می‌کرد، انفجاری به شدت ۲۱ کیلوتن TNT ایجاد کرد. بمب دیگری نیز در پروژه منهتن تولید شده بود که هرگز از آن استفاده نشد.

پس از پایان جنگ دوم جهانی دانشمندان در آمریکا به تحقیق در رابطه با تسلیحات هسته‌ای ادامه دادند. اگرچه این تصور وجود داشت که هیچ کشوری دیگری در دنیا نمی‌تواند تا پیش از سال ۱۹۵۵ به فنآوری ساخت سلاح هسته‌ای دست یابد، اما کلاوس فیوکس یکی از فیزیکدانان آلمانی که در رابطه با مواد فوق انفجاری (High Explosive) با تیم اوپنهایمر همکاری می‌کرد، طرح‌ها و جزئیات طراحی بمب آزمایش شده در ترینیتی را در اختیار جاسوسان شوروی قرارداد. به این ترتیب در ۲۹ آگوست ۱۹۴۹ اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی اولین آزمایش اتمی خود را با موفقیت انجام داد و غرب را در وحشت فرو برد. این انفجار اثر زیادی در تسریع جنگ سرد گذارد و موجب ایجاد رقابت تسلیحاتی بین آمریکا و شوروی گردید.

پس از آن ایالات متحده جهت حفظ برتری تسلیحاتی خود ، تحقیق در رابطه با ساخت بمب گداختی(یا هیدروژنی) یا به عبارت دقیقتر ، تسلیحات گرما-هسته‌ای (Termo- Nuclear) را آغاز کرد.پیش از این اوپنهایمر به دلیل اتخاذ مواضعی علیه ساخت تسلیحات هسته‌ای از سرپرستی پروژه کنار گذارده شد و ادوارد تلر هدایت عملی پروژه ساخت بمب هیدروژنی را برعهده گرفت. نخستین آزمایش یک وسیله گرما-هسته‌ای با اسم رمز مایک در نوامبر سال ۱۹۵۲ در جزیره کوچکی به نام الوگالب در مجاورت انی وتاک در جزایر مارشال انجام شد.وزن تجهیزات به کار رفته در این انفجار شامل دستگاه‌های تبرید به بیش از ۶۵ تن می‌رسید. از آنجایی که در این سیستم مستقیما از ایزوتوپهای دوتریوم و تریتیوم مایع استفاده می‌شد، به آن لقب بمب خیس(wet bomb) داده بودند .پیش بینی می‌شد که قدرت این انفجار معادل یک یا دو مگاتن تی ان تی باشد. اما برخلاف انتظار شدت انفجار معادل ۱۰٫۴ مگاتن تی ان تی بود. نتایج انفجار بسیار هراسناک بود. قطر گوی آتشین حاصل از این انفجار به ۵ کیلومتر رسید. جزیره الوگالب تقریباً تبخیر شد و حفره‌ای به عمق ۸۰۰ متر و شعاع دهانه ۳ کیلومتر برجای ماند.

نکاتی در مورد بمب اتمی

منطقه انفجار بمب‌های هسته‌ای به پنج قسمت تقسیم می‌شود:۱- منطقه تبخیر ۲- منطقه تخریب کلی ۳- منطقه آسیب شدید گرمایی ۴- منطقه آسیب شدید انفجاری ۵- منطقه آسیب شدید باد و آتش. در منطقه تبخیر درجه حرارتی معادل سیصد میلیون درجه سانتیگراد بوجود می‌آید و هر چیزی، از فلز گرفته تا انسان و حیوان، در این درجه حرارت آتش نمی‌گیرد بلکه بخار می‌شود.

آثار زیانبار این انفجار حتی تا شعاع پنجاه کیلومتری وجود دارد و موج انفجار آن که حامل انرژی زیادی است می‌تواند میلیون‌ها دلار تجهیزات الکترونیکی پیشرفته نظیر ماهواره‌ها و یا سیستم‌های مخابراتی را به مشتی آهن پاره تبدیل کند و همه آنها را از کار بیندازد.

اینها همه آثار ظاهری و فوری بمب‌های هسته‌ای است . پس از انفجار تا سال‌های طولانی تشعشعات زیانبار رادیواکتیو مانع ادامه حیات موجودات زنده در محل‌های نزدیک به انفجار می‌شود.

پرتو رادیو اکتیو از پرتوهای آلفا، بتا، گاما و تابش نوترونی تشکیل شده‌است. نوع آلفای آن بسیار خطرناک است ولی توان نفوذ اندکی دارد.این پرتو در بافت زنده تنها کمتر از ۱۰۰ میکرون نفوذ می‌کند اما برای آن ویرانگر است.

پرتوی گاما از دیوار و سنگ نیز عبور می‌کند.هر ۹ میلی‌متر سرب یا هر ۲۵ متر هوا شدت تابش آن را نصف می‌کند. این پرتو نیز با توجه به فرکانس بسیار بالا، انرژی زیادی دارد که اگر به بدن انسان برخورد کند از ساختار سلولی آن عبور کرده و در مسیر حرکت خود باعث تخریب ماده دزوکسی ریبو نوکلوئیک اسید یا همان DNA شده و سرانجام زمینه را برای پیدایش انواع سرطان‌ها، سندرم‌ها ونقایص غیر قابل درمان دیگر فراهم می‌کند وحتی این نقایص به نسل‌های آینده نیز منتقل خواهد شد. برای جلوگیری از نفوذ تابش گاما به حدود ۱۰ سانتی‌متر دیوارهٔ سربی نیاز است.

بمب اتمی نوع A

ساخت این نوع بمب اتمی بسیار ساده می‌باشد و تنها به مقدار کافی اورانیوم با خلوص مناسب که به روش مناسبی قالب گیری شده باشد (فرم نیم کروی)احتیاج دارد. در این روش اورانیوم قالب گیری شده توسط تفنگ ساده‌ای مورد هدف قرار می‌گیرد. این تفنگ مانند تفنگ جنگی بسیار ساده‌ای می‌باشد که تنها با باروت و یا هر چیز قابل انفجار دیگری پرشده و گلوله آن تنها اورانیوم غنی شده می‌باشد.برخورد دو قطعه اورانیوم باعث انفجار هسته‌ای می‌شود.بعلت اینکه دو قطعه اورانیوم همدیگر را دفع می‌کنند روش قالب گیری نیم کروی مهمترین بخش این کار می‌باشد.

تعداد بمب‌های اتمی موجود در جهان

بان کی‌مون، دبیرکل سازمان ملل متحد، در کنفرانس سلاح‌های هسته‌ای سازمان ملل در (فقط كاربران عضو مجاز به دیدن لینک ها هستند)

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

که شصت و دومین کنفرانس سالانه از این نوع محسوب میشد بیان کرد که تا تاریخ (فقط كاربران عضو مجاز به دیدن لینک ها هستند)

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

۲۰۰۹ حدود ۲۰٬۰۰۰ بمب اتمی در جهان ساخته شده است. (فقط كاربران عضو مجاز به دیدن لینک ها هستند)

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

انواع بمب اتمی

بمب حاصل از شکافت (A-Bomb)
بمب حاصل از همجوشی (H-Bomb)
بمب نوترونی (N-Bomb)

پدافند هسته‌ای

استفاده از سلاح‌های اتمی به دلیل اثرات و ویژگی‌های خاصی بوده که سایر جنگ افزارها چنین قابلیتی ندارند از جمله:

ایجاد خسارت‌های سنگین جانی و مالی
غیر قابل استفاده کردن و آلودگی محیط
تهدید طرف مقابل و تحت فشار گذاشتن طرف مقابل برای قبول خواسته‌ها
تغییر توازن قدرت درجنگ
وسعت شعاع تخریب و خسارات هنگفت
استفاده سریع در هر شرایط
نفوذ اثرات تخریبی آن در تاسیسات

البته با وجود این قابلیت‌ها کشورها ودولتهای دارنده سلاح هسته‌ای با مشکلاتی رو به رو اند به شرح زیر:

مخالف اذهان عمومی جهان است.
عمدهٔ تجهیزات و تأسیسات را نابود می‌سازد که خود دشمن نیز ممکن است به آن نیاز پیدا کند.
آلودگی شدید هسته‌ای که باعث عدم استفاده از منطقه می‌گردد.
عدم کنترل شعاع آلودگی که در اثر کم بودن ممکن است آن خسارت مورد نظر وارد نشود و همچنین با زیاد شدن شعاع آلودگی ممکن است به نیروهای خودی آسیب برسد.

اثرات و مراحل انفجار هسته‌ای

نورانفجار

اولین نشانه یک حمله اتمی نور خیره کننده آن است که مقداری از خورشید درخشنده تر است و مانند فلاش عکاسی یا صاعقه است و نگاه کردن به آن حتی چند ثانیه می‌تواند انسان را نابینا کند

تشعشع حرارتی

گوی آتشین تشکیل شده که دمای مرکز آن به چند میلیون درجه سانتیگراد می‌رسد (حتی از سطح خورشید هم بیشتر می‌شود).
هرچیزی را در نزدیکی خود به خاکستر سفیدی تبدیل می‌کند وجود باد هم می‌تواند به این عمل کمک نماید.
در همان دو الی سه ثانیه اول تشکیل می‌شود و با سرعتی معادل دو برابر سرعت صوت به راه می افتد وهرچه بر سر راهش باشد پرتاب و نابود میکند.
اجسامی که توسط موج انفجار متلاشی شده مانند گلوله به پرواز در می‌آیند و آثار ناشی از آن تهدید جدی برای انسان به شمار می‌رود.
خود موج انفجار نیز بر اعصاب انسان تاثیر گذاشته و باعث عدم تعادل (موقت یا دائم) می‌گردد که به اصطلاح به آن موجی شدن میگوییم و همچنین باعث آسیب‌های شدید بر پرده گوش و دیافراگم قفسه سینه می‌شود که به ترتیب در اثر برخورد موج با پرده گوش و دومی دراثر باز ماندن دهان انسان یا تنفس هنگام آمدن موج است که عوارض آنها کری---ودومی مرگ است .

تشعشع هسته‌ای

این تشعشعات بسیار خطرناک و به محض انفجار بمب در تمام نقاط پخش می‌شود که شامل چهار دسته‌اند:

آلفا

این ذره برد و قدرت نفوذ کمتری نسبت به سایر ذرات دارد و توسط یک ورق کاغذ یا پارچه یا پوست انسان متوقف می‌شود.

بتا

این ذره از ذرات آلفا قدرت نفوذ بیشتری دارد ولی دارای برد کمتری می‌باشد و توسط یک صفحه فلزی با ضخامت بیش از سه میلیمتر متوقف می‌شود.

گاما

این اشعه مانند امواج رادیویی دارای برد بسیار زیادی می‌باشد , قدرت نفوذ و تخریب این اشعه بسیارزیاد است. یک لایه ۱۵سانتیمتری بتن یا یک لایه ۲۰ سانتیمتری خاک فقط نیمی از این اشعه را می‌گیرد و همان نیمی دیگر اثرات زیانبار خود را بر جای میگذارد.

نوترون

نوترون نیز مانند گاما هم بسیار زیانبار است هم دارای برد بسیار زیادی می‌باشد و قدرت نفوذ و تخریب بسیار زیادی دارد با این تفاوت که نوترون ذره است و گاما اشعه. اثر تخریبی آن در موجودات زنده بیشتر است تا اشیاء.

منبع:ويكي پديا

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

کشورهای برخوردار کشورهای دارای جنگ‌افزار هسته‌ای غیرعضو ان‌پی‌تی کشورهای دارای جنگ‌افزار هسته‌ای به طور غیررسمی کشورهای متهم به داشتن جنگ‌افزار هسته‌ای کشورهای عضو ناتو دارای جنگ‌افزار هسته‌ای اشتراکی کشورهای سابقاً دارای جنگ‌افزار هسته‌ای

در پیمان‌نامه منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای (ان‌پی‌تی) پنج کشور ایالات متحده آمریکا، اتحاد جماهیر شوروی (روسیه کنونی)، بریتانیا، فرانسه و جمهوری خلق چین دولت‌های برخوردار یا دارای جنگ‌افزار هسته‌ای ‏شناخته‌شدند. از سال ۱۹۷۰ (میلادی) که این پیمان اجرایی شد، کشورهای پاکستان و هند که عضو این پیمان نبودند، اقدام به آزمایش‏ جنگ‌افزارهای هسته‌ای کرده‌اند. کره شمالی نیز که پیشتر عضو ان‌پی‌تی بود، در سال ۲۰۰۳ رسماً اعلام کرد جنگ‌افزار هسته‌ای دارد و با نقض پیمان از این پیمان کنار کشید. دولت اسرائیل نیز با وجودی که پنداشته می‌شود که دارای جنگ‌افزار هسته‌ای است، این امر را رد می‌نماید.

منابع:

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «List of states with nuclear weapons»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد. (بازیابی در ‏۱۱ مهٔ ۲۰۱۰).

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

جام جم آنلاين:

63 سال پيش در روز 16 ژوييه سال 1945 ميلادي ايالات متحده نخستين بمب اتمي جهان را آزمايش كرد. اين آزمايش به صورت بسيار محرمانه در منطقه آلاموگوردو در بيابان نيومكزيكو در 350 كيلومتري لس آلاموس انجام شد. بزرگترين دانشمندان هسته اي ، اوپنهايمر ، چادويك ، فريش ، لاورنس در يك پناهگاه بتني در فاصله 8 كيلومتري «نقطه صفر» محل انفجار ناظر بر انجام اين آزمايش بودند. نزديكترين منطقه مسكوني 35 كيلومتر با محل آزمايش فاصله داشت.

در سال 1944 ميلادي ژنرال گروز منطقه آلاموگوردو را براي انجام آزمايش بمب اتمي كه نام ترينيتي را به آن داده بودند ، انتخاب كرده بود. در جريان يك سال در اين منطقه پناهگاه هاي بتني براي نظارت بر نحوه عملكرد آزمايش احداث شدند و يك برج فولادي كه بمب بر فراز آن منفجر مي شد در «نقطه صفر» برپا گرديد.

در روز 15 ژوييه 1945 ميلادي در حالي كه بمب اتمي كه شهر هيروشيما را با خاك يكسان كرد به نام «ليتل بوي» در داخل ناو جنگي ايندياپوليس جا گرفته بود و مسير جزيره تينيان (جزيره اي كه دو بمب اتمي ليتل بوي و فت من در آنجا نگهداري شدند) را مي پيمود ، 150 دانشمند هسته اي در آلاموگوردو گرد آمده بودند تا ناظر بر آزمايش بمب پلوتونيومي «ترينيتي» باشند.

بمب در محل مونتاژ شد و به بالاي برج فولادي منتقل گرديد. اندكي بعد از ساعت 5 صبح نخستين انفجار اتمي تاريخ بشريت رخ داد.

ژنرال فالر در خاطرات خود نوشت يك نور كور كننده كه حتي از فاصله 35 كيلومتري غيرقابل تحمل بود ، آسمان تيره را روشن كرد و پس از آن صداي انفجاري شنيده شد. موج انفجار به شدت افرادي كه در پناهگاه ها بودند را به گوشه اي پرتاب كرد و بلافاصله صداي يك غرش كركننده و وحشتناك كه پايان ناپذير بود بلند شد.

در اينجا بود كه ما متوجه شديم موجودات حقير مرتدي هستيم كه جرات كرديم به نيرويي دست يابيم كه مي تواند پايان بشريت را رقم بزند.

ژنرال گروز بقيه ماجرا را حكايت كرد:يك ابر غليظ و عظيم از زمين برخاست و هر لحظه بر ابعاد آن افزوده مي شد و به سوي آسمان پيش مي رفت ، اندكي بعد اين ابر به شكل يك قارچ غول آسا درآمد. اوپنهايمر هنگام مشاهده انفجار به ياد يك متن قديمي سانسكريت افتاد :«اكنون ، من شريك مرگ هستم ، يك نابود كننده دنياها».

قدرت اين انفجار معادل 20 هزار تن تي ان تي بود. بلافاصله پس از انجام آزمايش ، بمب اتمي به يك سلاح سياسي تبديل شد و هري ترومن رئيس جمهور آمريكا كه در آن هنگام در كنفرانس پتسدام حضور داشت ، صريحا موفقيت آزمايش بمب اتمي را اعلام كرد.

به اين ترتيب ، در روز 16 ژوييه سال 1945 ميلادي با آزمايش نخستين بمب اتمي جهان توسط ايالات متحده ، عصر هسته اي جهان آغاز شد و منجر به بزرگترين مسابقه تسليحاتي تمام دوران ها گرديد.

بهرام افتخاري

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

هانری بکرل نخستین کسی بود که متوجه پرتودهی عجیب سنگ معدن اورانیوم گردید. پس از آن در سال 1909 میلادی ارنست رادرفورد هسته اتم را کشف کرد. وی همچنین نشان داد که پرتوهای رادیواکتیو در میدان مغناطیسی به سه دسته تقیسیم می شوند (پرتوهای آلفا ، بتا و گاما). بعدها دانشمندان دریافتند که منشا این پرتوها درون هسته اتم اورانیم می باشد.

پیدایش بمب اتمی

در سال 1938 با انجام آزمایشاتی توسط دو دانشمند آلمانی به نامهای اتوهان و فریتس شتر اسمن ، فیزیک هسته ای به مرحله تازه ای پای نهاد. این فیزیکدانان با بمباران هسته اتم اورانیوم بوسیله نوترونها به عناصر رادیواکتیوی دست یافتند که جرم اتمی کوچکتری نسبت به اورانیوم داشت. برای توصیف علت ایجاد این عناصر لیزه میتنر و اتو فریش پدیده شکافت هسته را در اورانیوم تو ضیح دادند و در اینجا بود که ناقوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا در آمد.

هر فروپاشی هسته اورانیم می تواند تا ۲۰۰ مگا ولت انرژی آزاد کند. بدیهی است که اگر هسته های بیشتری فرو پاشیده می شد انرژی فراوانی حاصل می گردید. بعدها فیزیکدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق پرداختند. یکی از آنان انریکو فرمی بود که بخاطر تحقیقاتش در سال ۱۹۳۸ موفق به دریافت جایزه نوبل گردید.

سیر تحولی و رشد

در سال 1939 یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بین فیزیکدانان این بیم وجود داشت که آلمانیها به کمک فیزیکدانان نابغه ای مانند هایزنبرگ و دستیارانش می توانند با استفاده از دانش شکافت هسته ای بمب اتمی بسازند. به همین دلیل از آلبرت انیشتین خواستند که نامه ای به فرانکلین روزولت رئیس جمهور وقت آمریکا بنویسد. در آن نامه تاریخی از امکان ساخت بمبی صحبت شد که هرگز هایزنبرگ آن را نساخت.

به این ترتیب دولتمردان آمریکا برای پیشدستی بر آلمان طرح مانهاتان را به راه انداختند، و از انریکو فرمی دعوت به عمل آوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد. سه سال بعد ، در دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعد از ظهر نخستین راکتور هسته*ای دنیا در دانشگاه شیکاگو آمریکا ساخته شد.

در 16 ژوئیه 1945 نخستین آزمایش بمب اتمی در صحرای آلامو گرودو نیومکزیکو انجام شد. سه هفته بعد هیروشیما در ساعت 8:15 صبح روز 6 آگوست 1945 بوسیله بمب اورانیومی بمباران گردید. سپس ناکازاکی در 9 آگوست سال 1945 در ساعت حدود 11:15 بوسیله بمب پلوتونیومی بمباران شد. در طی آن بمبارانها صدها هزار نفر جان باختند.

پیشگامان ساخت بمب اتمی

انریکو فرمی و همکارانش در دانشگاه شیکاگو پس از ساخت نخستین راکتور هسته ای جهان به امید آنکه از راکتور هسته ای تنها در اهداف صلح آمیز استفاده شود، و دنیا عاری از سلاحهای اتمی گردد، در این زمینه گام برداشتند.

لیزه میتنر که لقب مادر انرژی اتمی گرفت، در سال ۱۸۷۸ در یک خانواده هشت نفری به دنیا آمد. وی سومین فرزند خانواده بود، با وجود تمامی مشکلاتی که بر سر راه وی بخاطر زن بودنش بود. در سال 1901 وارد دانشگاه وین شد و تحت نظارت بولتزمن که یکی از فیزیکدانان بنام دنیا بود فیزیک را آموخت. لیزه توانست در سال 1907 به درجه دکترا نایل گردد و سپس راهی برلین شد تا در دانشگاهی که ماکس پلانک ریاست بخش فیزیک آن را بر عهده داشت به مطالعه و تحقیق بپردازد.

بیشتر کارهای تحقیقاتی وی در همین دانشگاه بود وی هیچگونه علاقه ای به سیاست نداشت، ولی به علت دخالتهای روز افزون ارتش نازی مجبور به ترک برلین گردید و در سال 1938 به یک انستیتو در استکهلم رفت. لیزه میتنر به همراه همکارش اتو فریش اولین کسانی بودند که شکافت هسته را توضیح دادند. آنان در سال 1939 در مجله طبیعت مقاله معروف خود را در مورد شکافت هسته*ای ارائه دادند.

بدین ترتیب راه را برای استفاده از انرژی هسته ای گشوده شد. به همین دلیل پس از جنگ جهانی دوم به میتنر لقب مادر بمب اتمی داده شد. ولی چون وی نمی خواست از کشف خود به عنوان بمبی هولناک استفاده گردد. بنابراین بهتر است به لیزه لقب مادر انرژی اتمی داده شود.

بمبهای هسته ای چگونه ساخته می شوند؟

بمبهای هسته ای به دو شکل ساخته می شوند. بمبهای شکافتی (اتمی) و بمبهای همجوشی (هیدروژنی). در حالیکه جزئیات این بمبها محرمانه است ولی نکات اساسی آنها قابل دسترس است. سوخت در یک بمب شکافتی مشتمل بر 235U و 239Pu تقریبا خالص است که هر دو هسته های شکافت پذیری دارند. یک تکه ی کوچک از چنین ماده ای نمی تواند منفجر شود، زیرا تعداد بسیار زیادی از نوترونها فرار می کنند. ولی در یک جرم به قدر کافی بزرگ (بحرانی) واکنش زنجیره ای صورت می گیرد. یک نوترون اولیه اتفاقی باعث شروع شکافت خواهد شد.

یک بمب نوعی تقریبا 1024 نوترون در کمتر از 7-10 ثانیه آزاد می کند که باعث گرمای بسیار شدید می شود. همجوشی فرق دارد. همجوشی وقتی رخ می دهد که دو هسته سبک را آنقدر به هم نزدیک کنیم که در حوزه عمل جاذبه متقابل نیروی هسته ای قوی قرار گیرند. از آن به بعد به شدت همدیگر را جذب می کنند و اتمی سنگینتر تولید می کنند و مقداری انرژی آزاد می*کنند.

همجوشی را می توان در محیط پلاسمایی بوجود آورد و اخیرا با لیزر هم این کار را می کنند. در این همجوشی قرصهای کوچکی از دوتریم و تریتیم (عناصری سبک که هم خانواده هیدروژن هستند) را بوسیله فوجهای لیزری پر قدرت گرم می کنند. اگر توان لیزرها کم باشد انفجارهای کوچکی در این قرصهای کوچک رخ می دهد. اما اگر قدرت بالا باشد و در زمان کوتاه اثر کنند همجوشی رخ می دهد. توان این نوع لیزرها بیش از توان نیروی برق آمریکاست، پس تهیه اش بسیار سخت است.

همه ما می دانیم چه انرژی عظیم و قابل ملاحظه ای در داخل اتمها وجود دارد. این انرژی همان است که عموما آن را انرژی اتمی می نامند. اما چون این انرژی در داخل هسته اتمها وجود دارد در زبان علمی نام دقیقتر آنرا انرژی هسته ای انتخاب کرده اند.

تحولاتی که به کشف بمب هسته ای منجر شد

هنگامی که دانشمند ایتالیایی به نام انریکو فرمی ، تجربیات و تحقیقات خود را در زمینه عملی ساختن فعل و انفعالات زنجیری مداوم دنبال می کرد. پیش بینی می شد که این فعل و انفعال ممکن است انفجاری باشد. به همین سبب ایالات متحده آمریکا که در جنگ جهانی دوم شرکت کرده بود، در صدد برآمد تحت عنوان مبارزه ضد فاشیستی ، نظر دانشمندان اروپایی را برای ساختن سلاح اتمی جلب کند. لذا آن را به ممالک متحده فرا خواند، تا در آنجا که دور از بمبهای دشمن قرار داشت و شرایط کار بهتر بود. امکان استفاده از این انرژی انفجاری را که در سلاحهای جنگی ، مخصوصا بمب مورد بررسی قرار دهند.

پس از گرد آمدن برجسته ترین دانشمندان ، ابتدا تجسساتی در زمینه تصفیه 235u و بعد ساختن پلوتونیوم در آزمایشگاههای چند دانشگاه مهم آمریکا از جمله دانشگاههای کلمبیا و کالیفرنیا صورت گرفت. نتیجه این تجسسات ، ساختن دو کارخانه بزرگ و مجهز برای تصفیه 235u و ساختن پلوتونیوم منجر گردید. سپس آزمایشگاه عظیم و مجهز ، لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو تحت نظر دانشمندان معروف . جی . آر . اوپن هایمر تأسیس شد.

دانشمندان معروف دیگری از کشورهای مختلف از قبیل جیمز چارویک ، اچ بث ، آر. آرویلسون ، نیلس بوهر و غیره ، برای ساختن بمب اتمی ، یعنی سلاحی که ممکن است سبب نابودی بشر و تمدن او گردد، همکاری کردند. در نتیجه تحقیقات دانشمندان ، اساس ساختمان بمب اتمی پی ریزی شد. البته بسیاری از وسایلی که برای بمب اتمی بکار رفت، به کلی افشا نشده ، با این حال با اطلاعات وسیعی که ضمن اظهارات رئیس طرح مانهاتان بدست آمد، طرز عمل تا اندازه ای روشن گردید.

تاریخچه اولین انفجارهای هسته ای

اولین بار در شانزدهم ژوید سال 1945 ، بمب اتمی کوچک ، به عنوان آزمایش ، در صحرای الاموگوردو واقع در ایالت نیومکزیکو منفجر گردید. بمب را در انتهای بمبی از فولاد نصب کرده بودند و فرمان انفجار آن از پناهگاهی به فاصله 10 کیلومتر صادر می شد. محل دیده بانی ناظر این در 17 کیلومتری نقطه انفجار بود. نتیجه این آزمایش به قدری وحشت انگیز بود، که از آنچه قبلا پیش بینی شده بود تجاوز می کرد، از جمله برج فولادین حامل بمب به کلی تبخیر شده و در جای آن گودالی وسیع بوجود آمده بود.

کمتر از یک ماه بعد ، بمب اتمی دیگری که قدرت تخریبی آن معادل (1000 تن TNT) بود، روی بندر هیروشیما در ژاپن منفجر گردید (انفجار هیروشیما)، که در نتیجه ، آن شهر به کلی ویران شد و چند هزار مردم به هلاکت رسیدند. فقط معدودی از سکنه اطراف شهر از این بلا جان به در بردند، که هنوز بازماندگان آنان از اثرات زیان بخش تشعشعات هسته ای آن رنج می برند.

سومین بمب اتمی روز نهم ماه اوت روی شهر ناکازاکی منفجر شد و این دو فاجعه تاریخی کشور ژاپن را در مقابل ایالت متحده آمریکا به زانو در آورد. هر چند که پس از جنگ جهانی دوم دولت آمریکا نام طرح مانهاتان را به کمسیون انرژی اتمی تبدیل کرد و فعالیت این کمسیون را به موارد استفاده از انرژی اتمی در صنعت ، پزشکی و کشاورزی تخصیص داد و در حال حاضر یک کمسیون بین المللی نیز برای استفاده های صلح جویانه از انرژی اتمی فعالیت می کنند. بنابراین هنوز هم آزمایشهای سلاحهای هسته ای ادامه دارد و بدین وسیله دول بزرگ جهان در برابر یکدیگر قدرت نمایی می کنند.

ساختمان بمب هسته ای

ساختار سلاح هسته ای به این صورت است که هر گاه مقدار عنصر قابل شکافت ، که از اندازه بحرانی بیشتر باشد، پدیده شکافت شروع می شود. این پدیده خیلی سریع پیشرفت می کند و با آزاد شدن مقادیر عظیم انرژی در مدت بسیار کوتاه ، انفجار مهیبی رخ می دهد. ولی از آنجایی که بمب باید در لحظه دلخواه منفجر شود، مقداری از 235U ، یا 239Pu را که خالص بوده و حجم کلی آن از اندازه بحرانی بیشتر باشد، به چند قسمت مجزا ، که هر یک از آنها از اندازه بحرانی کمتر است، تقسیم می کنند و این قسمتها را در محفظه ای طوری قرار می دهند که نوترونهایی که ممکن است در هر یک از آنها آزاد شوند، در قسمت دیگر نفوذ نکنند.

در این تقسیم بندی هرگاه به هر روشی در یکی از اجزای بمب پدیده شکافت شروع شود، در لحظه ای که انفجار باید صورت گیرد، رخداد پدیده شکافت زنجیری و مداوم نخواهد بود. این مواد با جرمهای زیر جرم بحرانی عنصر قابل شکافت را به هم نزدیک می کنند. تا مجموع آنها از جرم بحرانی بیشتر شود و واکنش زنجیری به وقوع بپیوندد.

نباید فراموش کرد که پیشرفت واکنش زنجیری بسیار سریع است و انفجار اتمی در قطعات اورانیوم فقط در حدود یک میلیونم ثانیه طول می کشد. لذا اگر اندازه های بحرانی زیر را به آهستگی به هم نزدیک کنیم. ممکن است قبل از تماس ، واکنش زنجیری شروع شود و شدت گرمای حاصل از شکافتهای اولیه به حدی گردد، که قبل از انفجار واقعی ، ماده قابل شکافت را متلاشی سازد و واکنش زنجیری به خاموشی گراید. برای رفع نقایص بمب هسته ای به صورت زیر عمل می کنیم:

اولا اتصال قطعات اورانیوم بوسیله یک ماده منفجره قوی نظامی صورت می گیرد.

ثانیا محفظه ماده اتمی را بسیار ضخیم و محکم می سازد. تا در آغاز واکنش زنجیری از متلاشی شدن ماده مزبور جلوگیری کند و سپس انفجار واقعی صورت گیرد.

بهینه سازی خروجی بمب و افزایش قدرت آن

طرق مختلف نزدیک کردن قطعات اورانیوم یا پلوتونیوم به یکدیگر هنوز یک موضوع سری نظامی است. ولی واقعیت این است که هر چه سرعت اتصال قطعات زیادتر باشد، واکنش زنجیری سریعتر و و مقدار بیشتری از هسته های اورانیوم موجود شکافته شده و بهره سلاح اتمی بیشتر می شود.

اصولا اتصال سریع قطعات است که انفجار مهیب بمب اتمی را بوجود می آورد. اگر منعکس کننده ای به دور ماده اتمی قرار داده شود، از فرار نوترونها جلوگیری نموده و شکافت زنجیری تسریع می گردد. استفاده از منعکس کننده نوترون ، وزن بحرانی را نیز تقلیل می دهد.

باید توجه داشت که حتی در بهترین شرایط همه اورانیوم موجود در یک بمب اتمی تحت عمل شکافتن قرار نمی گیرد و در شرایط بسیار مناسب تنها در حدود 10 درصد ماده هسته*ای شکافته می شود و بقیه در نتیجه ، انفجار تبدیل به غبار شده و در فضا پخش می گردند بدون اینکه هسته های آنها شکافته شوند.

جرم بحرانی از اسرار نظامی است و ممالکی که آن را می دانند به شدت از فاش شدن آن جلوگیری می کنند. بنابرین از مطالبی که در این باره منتشر شده است، چنین بر می آید که جرم بحرانی باید بین ا و 10 کیلوگرم باشند.

وجود جرم بحرانی ، افزایش قدرت بمب اتمی را محدود می کند. زیرا برای آنکه بتوانیم انفجاری ایجاد کنیم:

اولا نباید مقدار سوختی کمتر از جرم بحرانی بکار بریم و این مقدار حد پایین بمب اتمی را تعیین می کند.

ثانیا وزن هر یک از قطعات اورانیوم درون بمب نمی تواند بیش از وزن بحرانی باشد. زیرا در آن صورت هر قطعه خود به خود منفجر خواهد شد.

ساختن بمبهای بیش از دو قطعه نیز بسیار مشکل است. زیرا اگر دو قطعه از قطعات اورانیوم ، حتی به اندازه یک میلیونم ثانیه قبل از قطعات دیگر به هم وصل شوند، انفجار اتمی صورت خواهد گرفت و باعث پراکندگی قطعات دیگر اورانیوم خواهد شد. قطعات دیگر مجال دخول در قطعات زنجیری را نخواهند یافت. به عبارت دیگر بطور کلی میزان اتمهای اورانیومی که در واکنشهای زنجیری وارد می شوند، با افزایش تعداد قطعات داخل بمب ، تقلیل می یابد و عمل انفجار ناقص می ماند

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

بمب های نوترونی تاكتیكی اساساً جهت كشتن سربازانی كه توسط زره پوش محافظت می شوند در نظر گرفته شده اند . خودروهای زرهی در برابر انفجار و حرارت تولید شده سلاح های هسته ای بسیار مقاوم هستند ، ولی زره پوش فولادی قادر است تابش نوترونی را فقط به میزان كمی کاهش دهد ؛ بنابراین برد كشندگی نوترون ها بسیار بیشتر از سایر اثرات سلاح می باشد . برد كشندگی بمب های نوترونی تاكتیكی ممکن است از برد كشندگی انفجار و حرارت حتی برای نیرو هایی كه محافظت نشده اند ، بیشتر شود . زره می تواند نوترون ها و انرژی نوترون را جذب كند ، بنابراین تابش نوترونی برای خدمه تانك كه در معرض آن قرار گرفته اند كاهش می یابد ، ولی تابش نوترونی در واقع به میزان كمی با زره كه ممكن است واكنش مضری با نوترون ها داشته باشد ، مقابله می كند . برای مثال آلیاژ فولادی ممكن است رادیواكتیویته القایی را تولید کند كـه بـرای مـدت زمـان كوتاهی ایجاد خطر می كند . وقتی نوترون های سریع كند می شوند ، انرژی از دست رفته ( تلف شده ) ممکن است به شكل اشعه های ایکس ظاهر شـود . در بعضی از انواع زره پوش ها مانند تانك ام یک ، اورانیوم تهی شده به كار رفته است كه می تواند شكافت سریع را تحمل كند ، نوترون های اضافی تولید می كند و رادیو اكتیو می شود . همچنین فنون زرهی ویژه جذب نوترون مانند زره پوش های حاوی بور موم شكل ( خمیری ) و استفاده سوخت خودرو به عنوان حفاظ به وجود آمده است .

همچنین بمب نوترونی كلاهك تابش افزایش یافته نامیده می شود . بمب نوترونی نوع خاصی از سلاح گرما هسته ای كوچك اسـت كه حـداقل انفجار و حـرارت را تولید می كنـد ، ولی مقـدار زیادی تابش كشنده آزاد می كند . بمب نوترونی اثرات حرارتی و انفجاری ایجاد می كند كه محدود به ناحیه ای اسـت كه فقط شعاع چند صد یارد دارد . ولی در ناحیه ای نسبتاً بزرگتر ، موج گسترده ای از نوترون و تابش گاما رها می شود ، كه قادر است در زره یا چند فوت در خاک نفوذ كند . این تابش برای بافت زنده بی نهایت مخرب است . به دلیل برد كوتاه تخریب و فقدان اثر دراز مدت ، بمب نوترونی در مقابله با تانك و تشكیلات پیاده نظام در میدان نبرد بسیار مؤثر است ولی شهرها یا مراكز جمعیتی كه چند مایل دورتر هستند را به خطر نمی اندازد . بمب نوترونی ممكن است با یك موشك لانس حمل شود یا با توپ هویتزر8 اینچی ( 200 میلیمتری ) پرتاب شـود ، یا احتمال حمله هوایی به وسیله هواپیما وجود دارد.

در نمونه های استراتژیك ، بمب نوترونی اثر بازدارندگی تئوریک دارد : ممانعت از حمله زرهی زمینی كه بیم ضد حمله بمب نوترونی وجود دارد . این بمب خـدمه تانك دشمن را در آن ( در دقیقه ) ناتوان می كند ، و در ظرف چند روز می کشد . ایالات متحده تولید این بمب را در سال 1978 به تعویق انداخت و در سال 1981 تولید آن را از سرگرفت ( متن فوق ترجمه می باشد ) .

بمب های نوترونی:

بمب های نوترونی ، كه به طور بسیار صریحی به عنوان كلاهك های تابش افزایش یافته ( ER ) اشاره دارند ، سلاح های گرماهسته ای كوچكی هستند كه انفجار نوترون هـای تولید شده تـوسـط واكـنـش گـداخـت به طور عمدی به درون سـلاح جـذب نمی شود ، بلكه اجازه فرار می یابند . انفجار شدید نوترون های پر انرژی اصولاً یك مكانیزم مخرب و ویرانگر است . نوترون ها نسبت به سایر تابش ها بیشتر نفوذ می كنند ، بنابراین اكثر مواد حافظی كه عملکرد خوبی در مقابل اشعه های گاما دارند ، تقریباً كاركرد خوبی در برابر نوترون ها ندارند . اصطلاح تابش افزایش یافته فقط به انفجار تابش یونیزه كننده که در لحظه انفجار آزاد می شود ؛ اشاره دارد و به افزایش تابش باقیمانده در ریزش اتمی ربطی ندارد .

ایالات متحده بمب های نوترونی را جهت استفاده به عنوان سلاح های استراتژیك ضد موشك و نیز سلاح های تاكتیكی علیه نیروهای زرهی تولید كرده است . به عنوان مثال یك سلاح ضد موشک تابش افزایش یافته سلاحی است كه برای حراست از انبارهای موشك بالستیك قاره پیمای ایالات متحده ، با وارد كردن خسارت به تركیبات هسته ای كلاهك های شوروی به وسیله وارد كردن كلاهك دارای شار نوترونی قوی ، تولید شده بود . بمب های نوترونی تاكتیكی اصولاً جهت كشتن سربازانی است كه توسط زره محافظت می شوند . خودروهای زرهی در برابر انفجار و تابش گرمایی سـلاح های هسته ای بی نهایت مقاوم هستند ، بنابراین برد مؤثر یك سلاح هسته ای در مقابل تانك ها به وسیله برد كشندگی تابش تعیین می شـود ، هرچند این برد به وسیله زره كاهش مـی یابد . با انتشار مقادیر زیادی تابش كشنده از نوع بسیار نافذ ، كلاهك های تابش افزایش یافته برد كشندگی بازدهی معین یک كلاهك هسته ای در مقابل اهداف زرهی را بیشینه می کنند .

مسأله ای كه در استفاده از تابش به عنوان سلاح ضد نفر تاكتیكی به وجود می آید این است كه سبب ناتوانی سریع هدف می شود ، یک دز تابشی كه چندین برابر حدود كشندگی است بایستی اعمال شود . یك دز تابشی 600 رادی معمولاً كشنده به حساب می آید ( این دز لااقل نصف كسانی را كه در معرض آن قرار گرفته اند ، می كشد ) ، ولی برای چندین ساعت اثر قابل ملاحظه ای ندارند . بمب های نوترونی برای آزاد کردن دز 8000 رادی جهت ایجاد ناتوانی فوری و پایدار در نظر گرفته می شوند . یـك كـلاهـك تابش افزایش یافته یك كیلوتنی قادر است ناتوانی پایدار و فوری را جهت خدمه تانك تی ـ 72در برد 690 متری ایجاد کند ، كه با برد 360 متری برای یك بمب شكافتی محض برابری می کند . برای یك دز 600 رادی محض فواصل به ترتیب 1100 متر و 700 متر می باشند ، و برای سربازان بدون محفاظت ، پرتوگیری های 600 رادی در 1350 متری تا 900 متری اتـفـاق می افـتـد . بـرد كـشندگی بمب های نوترونی تاكتیكی فراتر از برد كشندگی (موج ) انفجار و تابش حرارتی می باشد ، حتی برای سربازانی كه حفاظت نشده باشند .

شار نوترونی قادر است مقادیر قابل توجهی رادیواكتیویته ثانویه کوتاه مدت را در محیط در ناحیه با شار بالا نزدیك نقطه انفجار القاء كند . فولاد آلیاژی مورد استفاده در زره ممکن است تولید رادیواكتیویته كند كه برای مدت 24ـ 48 ساعت خطرناك است . اگر یك تانك در معرض یك بمب نوترونی یک کیلوتنی در 690 متری قرار گیرد ( برد مؤثر برای ناتوانی فوری خدمه ) ، بلافاصله توسط خدمه جدید اشغال می شود ، آنها نیز دز كشنده تابشی را در ظرف 24 ساعت دریافت خواهند كرد.

طرح های زرهی جدیدتر ، حفاظت بیشتری از تانك تی ـ 72 شوروی در مقابله با كلاهك های تابش افزایش یافته كه از ابتدا هدف گیری شده بودند ، فراهم می کند . فنون زرهی ویژه جذب نوترون نیز تولید و به كارگیری شـده اسـت ، مـانند زره هایی كه حاوی بور خمیری می باشند و نیز از سوخت خودرو به عنوان حفاظ استفاده می شود . بعضی از انواع زره های جدیدتر ، مانند تانك ام یک، اورانیوم تهی شـده بـه كارگیری شـده است كـه قـادر اسـت با كلاهك های تابش افزایش یافته مقابله كند چون كه این تانك ها شكافت سریع را تحمل می كنند ، نوترون های اضافی تولید و رادیواكتیو می شوند .

به علت تضعیف سریع انرژی نوترون به وسیله جو ( انرژی نوترون با فاكتور 10 در هر 500 متر در اثر افزایش اثرات پخشی افت می كند ) ، سلاح های تابش افزایش یافته فقط در بردهای كوتاه مؤثرند ، و بنابراین در بازدهی های نسبتاً پایین وجود دارند . همچنین كلاهك های تابش افزایش یافته با مقدار كمینه انرژی شكافتی طراحی شده اند و اثر انفجار در رابطه با بازدهی نوترون تولید می شود . دلیل عمده این موضوع استفاده بمب نوترونی برای محصور كردن نیروهای خودی می باشد . درك عمومی از بمب نوترونی به عنوان ارباب بمب ها این است كه افراد را می كشد ولی ساختمانها را بدون آسیب باقی می گذارد ؛ که این موضوع بسیار اغراق آمیز است . در بـرد مؤثر جنگی مورد نظر ( 690 متر ) ، ( موج )انفجار یك بمب نوترونی یک کیلوتنی تقریباً هر ساختمان غیر نظامی را در آن ویران می کند یا آسیب می زند و آن را غیر قابل استفاده می كند . بنابراین کاربـرد بـمب های نـوتـرونی برای توقف ( یا ممانعت ) حمله دشمن مـی باشد ، چون كـه مـقدار زیادی مـواد منفجره جهت پوشش نیروهای دشمن لازم است ، همچنین همه ساختمان های منطقه را منهدم می كند.

تفاوت بمب های نوترونی ( لااقل انواع تاكتیكی آن ) با انواع دیگر سلاح های گرماهسته ای در این است كه مخلوط گاز دتریم ـ تریتیم فقط سوخت گداختی می باشد . آن نیز به دو علت است : 80% انرژی آزاد شده واكنش گرماهسته ای دتریم ـ تریتیم، به عنوان انرژی جنبشی نوترون می باشد ، و همچنین ساده ترین واكنش های گداختی برای سوختن می باشد . این بدین معنی است كـه تنها 20% انرژی گداختی برای تولید انفجار و تابش حرارتی فراهم می شود ، كه شار نوترون تولید شده شامل نوترون هـای بـسیـار نـافذ با انرژی 7/14 مگا الکترون ولت می باشد ، و اینكه انفجار شكافتی بسیار كوچكی (400 ـ 250 تن ) قادر است برای سوختن واكنش ( شروع واكنش ) استفاده شود . مقدار بیشتری سوخت دترید لیتیم میزان بزرگتری انفجار و آذرخش برای هر میزان از شار نوترون تولید می کند ، و میزان بزرگتری انفجار شكافتی برای انفجار آن مورد نیاز است . اشکال استفاده از سوخت دتریم ـ تریتیم این است كه تریتیم بسیار گران است و آهنگ واپاشی اش 5/5 درصد در سال است . تركیب بسیار پیچیده بمب های نـوترونی ( و ترکیب دتریم ـ تریتیم ) باعث می شـود كـه كلاهك هایتابش افزایش یافته از نظر ساخت و نگهداری نسبت بـه دیگر سلاح های هسته ای تاكتیكی بسیار گران باشند . برای تولید بازدهی گداختی یک کیلوتنی بـه 5/12 گرم تریتیم و 5 گرم دتریم نیاز است .

ایالات متحده سه كلاهك نوترونی را توسعه داده و تولید كرده است ، چهارمی قبل از تولید منسوخ شده است . همگی این كلاهك ها كنار گذاشته شده اند و غیر مسلح می باشند .

كلاهك W-66 برای موشك Sprint طراحی شده بود که اولین كلاهك ER می باشد . كلاهك مذكور طی سال های 1974ـ1975 تولید شد و در آگوست 1975 بعد از اینكه تنها چند ماه در خدمت ارتش بود و هنگامی كـه سیستم مـوشك Sprint غیرفعال شـد ، كنار گـذاشته شـد ( حـدوداً 70 كلاهك از این نوع ساخته شـد ) . بازدهی آن چندین كیلوتن بـود ( 20 كیلوتن گزارش شـده است ) و احتمالاً در آن سوخت D-T استفاده شده بود .

كلاهك W-70 مد 3 برای موشك Lance طراحی شده بود که دارای بازدهی كل در حدود یک کیلوتن می باشد كه60% آن گداخت و 40% آن شكافت می باشد . این كلاهك طی سالهای 1981ـ1983 تولید شده بود و در سال 1992 كنار گذاشته شد . 380 كلاهك از این نمونه ساخته شد .

كلاهك W-79 مد 0 برای گلوله توپ 8 اینچی طراحی شده بود که دارای بازدهی متغیر از 100 تن تا 1/1 كیلوتن است . در پایین ترین بازدهی ، سلاح شكافتی محض بود و در بالاترین بازدهی ، 800 تن آن سهم گداخت ( 73% ) و 300 تن آن سهم شكافت بود . این كلاهك طی سالهای 1981ـ 1986 تولید شد . از رده خارج کردن این نوع كلاهك از اواسط دهه 80 آغاز شد و كلاً تا سال 1992 كنار گذاشته شد . 325 كلاهك از این نوع ساخته شد .

كلاهك W-82 مد 0 گلوله توپ 155 میلیمتری است که دارای بازدهی متغیر شبیه به W-79 می باشد . این كلاهك در اكتبر 1983 بدون اینكه تولید شود منسوخ شد .

اتحادجماهیر شوروی ، چین و فرانسه همگی در تكمیل و توسعه طرح های بمب نوترونی شناخته شده هستند و شاید آن را در ارتش خود وارد كرده باشند . در برخی گزارش ها ادعا شده است كه اسراییل بمب های نوترونی تـولـیـد كـرده اسـت.

منبع:نيك صالحي

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

وقتي اورانيوم ـ 235 از اورانيوم طبيعي استخراج ميشـود ( غنی سازی ) اورانيوم بـاقيمانده، اورانيوم تهی شـده نامـيده ميشود؛ زيرا از اورانيوم ـ 235 تهي شده است. به طور نمونه اورانيوم تهی شده هنوز هم شامل 25/0 تا 4/0 درصد اورانيوم ـ 235

ميباشد. تصفیهی اورانيوم ـ 235 در غلظت هاي پايين صرفهي اقتصادي ندارد ( به دست آوردن اورانيوم طبيعي با غلظتهاي بالاتر، ارزانتر است ). ايالات متحده غلظت پايين 2531/0 درصد را در سال 1963 دنبال ميكرد كه در دههي 70 به 30/0 درصد افزايش يافت. به علت قيمت پايين اورانيوم، به سمت غلظتهاي بالاتر در سالهاي اخير تمايل پيدا شده است.

ايالات متحده تقريباً 560000 تن هگزافلوئوريد اورانيوم تهی شده ( DUF6 ) را در سه مكان كارخانه پخش گازي وزارت انـرژي ذخيره كـرده اسـت: پـادوكـاه ( Paducah ) ايالـت كـنـتـاكـي ( Kentucky ) ، پـورتـسـمات ( Portsmouth ) ايالت اوهايو ( Ohio ) و اكريدج ( Oak Ridge ) ايالت تنسي ( Tennessee )( اين مقدار شايد كل موجودي DU ايالت متحده نباشد ).

راديواكتيو اورانيوم تهی شده تقريباً نصف اورانيوم طبيعي است، تقريباً به علت تفكيك U-234، خواص عمدهي آن به طور مشابه با اورانيوم يكسان است. چون استفادهی اصلي اورانيوم براي توليد برق است، اورانيوم تهی شده پسماند توليد است و ارزش اقتصادي پاييني دارد. عدم استفاده از اورانيوم تهی شده، معظل بزرگ كارخانههاي غني سازي است.

استفاده هاي اورانيوم تهی شده به طور كلي به چگالي و قيمت نسبتاً پايين آن وابسته اسـت. کاربرد مهم اورانيوم تهی شده یکی به عنوان حفاظ تابش و ديگری به عنوان وزنههاي تعادل در كاربردهاي هوا ـ فضايي از قبيل سطوح كنترل هواپيما ميباشد. هر هواپيماي بويئنگ 747 حاوي 1500 كيلوگرم D U براي اين منظور است. از اين ماده به طور گسترده در حفاريهای چاههای نفت در قالب ميلههاي مته ـ وزنههاي استفاده شده براي پايين بردن وسايل داخل گل و لاي ـ استفاده ميشود. همچنين در رتور ژيرسكوپ، چرخهاي هواپيما، وزنهي تعادل در ورود مجدد حمل كنندههاي بالستيك و نيز در قايقهاي تفريحي مسابقهاي استفاده میشود.

مهمترين استفاده توسط ايالات متحده، در مهمات رخنه كننده در زره ميباشد. وقتي كه آلياژ مناسبي از آن ساخته ميشود، در گرماي بالا عمل ميكند ( آلياژ ساخته شده با 2% موليبدنم يا75/0% تيتانيم؛ به سرعت در 850 درجهي سانتيگراد در نفت يا آب خنك ميشود، در 5 ساعت 450 درجه را تحمل ميكند ) و به اندازهي ابزار فولادي سخت میشود ( مقاومت انبساط، بزرگتر از 160 مگا پاسكال ). تركيب با اين چگالي بالا در سوراخ كردن زره خيلي مؤثر ميباشد. بدون شک نسبت به تنگستن تك بلوري كه بسيار گران است فوق العاده برتری دارد و بهترين رقيب براي تنگستن است. فرايند نفوذ به طوری است كه به صورت پاره هاي سوزان منفجر ميشود. از سوي ديگر، وقتي كه در هوا اصابت ميكند تخريب را افزايش ميدهد. حـدود 300 تن اورانيوم تهی شده در طي عمليات طوفان صحرا استفاده شد ( عـمـدتـاً از تـفنگهاي 30 م . م GAU-8 هواپيماهاي تهاجمي A-10 ، هر گلوله حاوي حدود 272 گرم آلياژ DU ميباشد ). همچنين در زرههای پيشرفته استفاده ميشود، شبيه به آنچه كه در تانكهای آبرامز M-1 استفاده شده است.

منبع: كتاب Nuclear Weapons Frequently Asked Questions فصل ششم

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

· وزنه متعادل کننده و وزنه های تعادل.

· متعادل کننده دستگاه های کنترلی در هواپیما ( نظامی و

غیرنظامی ).

· متعادل کننده و تعدیل کننده نوسانات در هواپیما ( نظامی

و غیرنظامی ).

· ماشین آلات متعادل کننده و وزنه های تعادل.

· ژیرو روتورها و سایر وزنه تعادل الکترومکانیکی.

· آشکارسازهای نوترونی.

· آشکارسازی و حفاظ تابش برای مصارف پزشکی و صنعتی.

· حفاظ کانتینرهای کشتی مخصوص حمل داروهای پرتوزا،

رادیوایزوتوپها، میله های سوخت مصرف شده.

· حفاری چاه های نفت در قالب میله های مته.

· کاتالیزور شیمیایی.

· رنگ دانه ها در صنایع شیشه و سرامیک.

· تیوبهای اشعه ایکس.

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

پروژهي مانهاتان ( Manhattan Project )

ترس از بمب اتمي آلمان ليو اسزيلارد را به زحمت انداخت. در دوم آگوست 1939، او ادوارد تلر را وادار كرد كه به لانگ آيلند نيويورك بروند. آنها از آلبرت آينشتين خواستند نامهاي در مورد طرح خطرناك پروژهي بمب آلمان به رئيس جمهور روزولت ( Roosevelt ) ارائه دهد.

روزولت كميتهاي را براي تحقيق توليد سلاح اتمي مأمور كرد. در تابستان 1941، آنها برآورد كردند كه يک رآكتور هستهاي كه واكنش زنجيرهاي كنترل شده توليد ميكند، ۵/5 سال ساخته میشود و بمب در حـدود4 سال ساخته ميشود.

كميتهي MAUD

دانشمندان پناهنده بريتانيايي نيز كميته اي براي امكان مطالعه طرح اتمي تشكيل دادند. در ژولاي 1941، گزارش كـميتهي كـاربـرد نـظامـي واپـاشي اورانيوم ( Military Application of Uranium Disintegration ) يا ( MAUD ) سه توصيه زير را پيشنهاد نمود:

1) كميته با دقت بررسي كرد كه طرح بمب اورانيومي عملي است و براي كسب نتايج سرنوشت ساز در جنگ مناسب است .

2) پيشنهاد گرديد كه كار با بالاترين درجهی اولويت در به دست آوردن سلاح و در كوتاهترين زمان ممكن انجام شود.

3) آنها اعلام كردند كه همكاري با آمريكا ادامه يابـد و به ويـژه در زمينـه كـار آزمـايشگاهي گسترش پيدا كند.

دولت بريتانيا آخرين گزارش MAUD را در اوايل اكتبر به دولت ايالات متحده منتقل نمود.

سرانجام در 6 دسامبر 1941، رئيس جمهور روزولت كميتهي آمريكايي را در جهت تقويت كار ساخت بمب اتمي ترغيب كرد.

در سپتامبر 1942، پروژه اتمي تحت امر بخش مهنـدسي ارتش در مانهاتـان قرار گرفت و بـه پروژه مانهاتان مشهور شد. ژنرال لسلي گرووس ( General Leslie Groves ) در اين كميته قرار گرفت . قدم اول در جهت دستيابي به بمب اتمي، كشف واكنش زنجيرهاي خود به خودي كنترل شده بود.

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

پيل اتمي فرمي

بدين ترتيب استفاده از پلوتونيوم ( محققان در بركلي آن را كشف كردند ) در ساخت بمب هسته اي دنبال شد، يك واكنش زنجيرهاي خودبخودي كنترل شده قابل دسترسي است. اين كار در آزمايشگاه متالوژي دانشگاه شيكاگو آغاز گرديد

( Met.Lab )؛ آن آزمايشگاه توسط انريكو فرمي هدايت ميشد، كسي كه در سال 1938 پس از برنده شدن در جايزه نوبل از ايتاليا فرار كرده بود. كاركنان شامل جيمز فرانك ( James Franck )، ليو اسزيلارد، آوگن رابينويتچ ( Eugene Rabinowitch )، ادوارد تلر و آرتور كامپتون ( Arthur Compton ) بودند.

ساخت CP-1، يا پيل شماره يك شيكاگو، در استاديوم فوتبال و در زمين متروكهي اسكواش انجام شد. يك واكنش زنجيرهاي خودبخودی ايجاب ميكند كه در نهايت پس از هر شكافت حداقل يك نوترون به وجود بيايد كه توليد آن شكافت جديدي را آغاز ميكند. دانشمندان ساخت پيل يا راكتور را با دقت شروع كردند.

در دوم دسامبر 1942، بشر نخستين بار انرژي اتمي را مورد استفاده قرار داد. پيل فرمي 5/0 وات قدرت ( برق ) توليد ميكرد؛ ولي اين تمام قدرتي بود كه ايالات متحده براي شروع مرحلهي بعدي توسع ي بمب به آن نياز داشت. انرژي آزاد شده به اندازه نور مهتابي بود و نه بيشتر.

پيل شامل 771000 پوند گرافيت، 80590 پوند اكسيد اورانيوم و 12400 پوند فلز اورانيوم براي وقتي كه پيل بحراني ميشود، بود. هزينه توليد و ساخت پيل در حدود يك ميليون دلار بود. پيل شكل بيضي مسطح گردشي داشت كه پهناي آن 25 فوت و ارتفاع آن 20 فوت بود (1 فوت= 48/30 سانتيمتر است ).

آغاز پروژه

در سال 1942، برنامه آمريكا در جهت ساخت بمب اتمي بود. اگرچه واكنش زنجيرهاي خودبخودي كنترل شده ايجاد شده بود؛ ولي از پروژه چندين مسأله باقي بود: جداسازي اورانيوم، توليد پلوتونيوم و طراحي بمب.

در ژولاي 1943 جي. روبرت اپنهايمر ( J.Robert Oppenheimer )، استاد فيزيك در بركلي و كالتچ، مأمور هدايت توسعهي پروژهي بمب اتمي شد. در پروژه مانهاتان تعداد زيادي از دانشمندان برجسته اروپايي كه از دست نازيها فـرار كـرده بودند به طور گسترده همكاري ميكردند. در ميان آنها ليو اسزيلارد، انريكو فرمي، هانس بت ( Hans Bethe )، ويـكـتور وايـسكـوف ( Victor Weisskopf )، نـيلز بــوهر و جـرج كيستياكـووسكي ( George Kistiakowsky ) نيز حضور داشتند. همراه با آنها تعداد زيادي از بهترين فيزيكدانان آمريكايي نيز در پروژه حضور داشتند كه براي كار در پروژه در نيومكزيكو انتخاب شده بودند.

همچنين در پروژه شركتهايي همكاري ميكردند، مانند شركت سهامي Du Pont، كه در به كاربردن راهكارهاي علمي در توليد صنعتي همكاري و مساعدت مي كرد.

در اجراي پروژه بيش از صد هزار كارمند در سه مكان سري در آمريكا فعاليت ميكردند: سايت W در هانفورد ايالت واشنگتن، سايت X در اكريدج ايالت تنسي و سايت Y در لوس آلاموس ايالت نيومكزيكو.

اين سايتها براي مساعـدت در توسـعه زرادخانه هستهاي ايالات متحده باقي ماندند. هزينه نهايي پروژه مانهاتان بالاي 2 ميليارد دلار برآورد شده است.

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

سايت W : هانفورد

براي توليد پلوتونيم مورد نياز ( عنصري كه به صورت طبيعي وجود ندارد ) ، سه راكتور بزرگ مقياس در هانفورد واشنگتن ساخته شد. دانشمندان پروژهي مـانـهـاتان استخراج پلوتونيم از ميلههاي سوخت راكتور هستهاي را طرح ريزي كردند. كوشش هاي فراواني براي بالا بردن قدرت خروجي راكتورهاي هانفورد تا چندين مگاوات نسبت به راكتور شيكاگو با قدرت خروجي 5/0 مگاوات، نياز بود.

چون پلوتونيم عنصر متمايزي از اورانيوم است، آن را ميتوان به طريقهي شيميايي جداسازي كرد. كاركردن با پلوتونيم بسيار خطرناك است، چون كه اگر بلعيده شود يا استنشاق گردد، بسيار سمي است. روشهاي خاصي براي مهار اين فرايند توسعه يافته است. پلوتونيم استفاده شده در هر دو بمب ترينيتي ( Trinity ) و مرد چاق ( Fat Man ) در اين سايت توليد شدند. در هر روز چند صد گرم پلوتونيم در راكتورهاي هانفورد توليد ميشد.

ü يكي از سه راكتور اصلي در هانفورد براي توليد پلوتونيم بمبهاي اتمي استفاده ميشد. هانفورد هنوز در حال كار است و يكي از آلوده ترين مكانهاي هسته اي در سطح جهان به حساب ميآيد.

سايت X : اكريدج

سايت پروژه مانـهاتان در اكـريـدج ايـالت تنسـي، بـه طـور ويـژه بـراي جـداسازي ايـزوتوپي اورانيوم -235 ( U –235 ) از اورانيوم 238 ( U-238 ) طرح ريزي شده بود.

فرايند جداسازي با دو روش مختلف دنبال ميشد. روش اول جداسازي الكترومغناطيسي بود. در اين روش مغناطيس حلقوي شكلي وجود داشت كه U-235 را از U-238 جدا ميكرد. مقادير بزرگي الكتريسيته براي فرآيند جداسازي الكترومغناطيسي مورد نياز است. براي تأمين قدرت مورد نياز از Valley Authority تنسي استفاده شد. دليل اصلي انتخاب اين سايت در حقيقت همين مسأله بود.

روش دوم، پخش گازي بود. در اين فرآيند اورانيوم به صورت تركيب گازي از ميان رشته اي در حدود 4000 سلول پخش ميشود. به علت جرم پايين تر، U-235 تا اندازه اي سريعتر از U-238 پخش ميشود و بدين طريق جداسازي صورت ميگيرد. اين روش جايگزين روش جداسازي الكترومغناطيسي شد.

جداسازي الكترومغناطيسي

كالوترن:تترافلوئوريد اورانيوم ( UF4 ) يـونيزه ميشـود و بـه داخل ميـدان مغناطـيسي كالـوتـرن شتاب داده ميشود. ايزوتوپ U-235 كمان كوچكتري نسبت به ايزوتوپ U-238 كه سنگينتر است ميسازد و ميتواند جداسازي شود. اين فرآيند چندين بار تكرار شده تا درجهي اورانيوم براي سلاح يا راکتور به دست آيد.

پخش گازي

نمونهی جريان گاز:گاز هگزا فلوئوريد اورانيوم ( UF6) به سرعت از ميان جداساز نفوذپذير عبورميكند. چون كه U-235 پخش شده با سرعت بيشتر از جداساز نسبت به U-238 عبور ميكند، U235F6با گام 0043/1 % غني سازي ميشود. اين فرآيند نياز به حدود 4000 مرحلهی متصل شده به هم دارد كه روش بسيار پيچيده اي جهت رسيدن به بيشترين درصد غني سازي است.

سايت Y : لوس آلاموس

اين سايت در يك زمين هموار دورافتاده در شمال نيومكزيكو بنا شد، سايت Y خانهاي براي هزار دانشمند و خانواده ايشان شد. ناشناسي و گمنامي در آنجا قانون بود و اسامي معروف، مخفي و پنهان شده بود. انريكو فرمي، هنري فارمر و نيلز بوهر، نيكولاس بيكر ناميده شدند و ....

نخستين مسألهي حاشيهاي گروه بمب اپنهايمر در لوس آلاموس به وجود آوردن جرم بحراني بود، در حالي كه از احتراق زود هنگام يا واكنش زنجيره اي كند بايد جلوگيري ميشد. اين گروه دو نوع طراحی بمب را توسعه دادند: طرح نوع تفنگي و طرح نوع انفجاري.

طرح نوع تفنگي محض براي طراحي بمب اورانيومي استفاده شد. طرح انفجاري براي بمـب پـلوتونيمي استفاده شد، چون كه ميزان شكافت خودبخودي مانع استفاده از طرح نوع تفنگي میشد.

***mishi*** · 2 خرداد، ۱۳۹۰

پروژهي بمب آلمان

وقتي كه ارتش متفقين از دو طرف به سمت پاريس حمله كردند ، يك گروه ويژه كه آلسوس ( ALSOS ) نام داشت، از پشت عقبه را محاصره كردند. در نوامبر 1944، گروه آلسوس وارد استراسبورگ، محل پروژه بمب آلمان شدند. پايگاه پروژه بمب آلمانها به طور قطعي آشكار گرديد.

ساموئل گلداسميت ( Samuel Goldsmit )، فيزيكدان هلندي تيم آلسوس را همراهي ميكرد. طبق مطالعه اسناد به دست آمده، او اظهار كرد كه، نتايج غير قابل ترديد است … . آلمان بمب اتمي و هر شكل مناسب ديگري در اختيار ندارد. آنها دو سال از پروژه مانهاتان عقب هستند. در واقع، آنها كارخانه و تأسيساتي براي توليد اورانيوم و پلوتونيم مورد نياز براي بمب، در اختيار نداشتند .

پس از شكست در نبرد Bulge در اواخر سال 1944، بديهي بود كه سقوط آلمان چند ماهي بيشتر طول نمیكشد. بنابراين مشخص بود كه نتيجه كار پـروژه اگر بـمب اتمي باشد، نه عـليه آلمان بلكه عليه ژاپن استفاده ميشود.

ترديدات به وجود آمده

كار پروژه بدون ترديد و با پشتکار ادامه داشت. در 30 سپتامبر 1944، در واقع چند ماه قبل از اينكه از كار بمب اتمی اطمينان حاصل شود، جيمز كانانت ( James Conant ) و وانوار بوش ( Vannevar Bush ) نامهاي هشدار آميز براي وزير جنگ، استيمسون ( Henry Stimson ) فرستادند. آنها خواستار اين نکته شدند كه آمريكا نخستين بمب را قبل از آنكه عملاً آنرا عليه ژاپن استفاده نمايد، آشكار كند.

اين ترديد بعد از مي 1945، زماني كه آرتور كامپتون رئيس آزمايشگاه متالوژي بيانيه اي به مافوقش ارائه كرد، مجدداً به وجود آمد. نخستين نكته مهم در اين نامه، ترديد در مورد اينكه نخستين بمب هسته اي چگونه استفاده شود، بود .… در آن نامه، ترديد در مورد كشتار جمعي واقعي براي اولين بار در تاريخ مطرح شده بود.

در ژولاي 1944، نيلز بـوهـر نـامـهاي غير رسمي براي رئيس جمهور آمريکا فرستاد. در آن نامه پدر فيزيك اتمي، آينده عصر اتمي را بررسي كرده بود. او مخصوصاً خبر داده بود كه هر مزيتي بمب اتمي ممکن است داشته باشد؛ ولی مهمتر، تهديد هميشگي براي امنيت بشري است.

ورود

معرفی تاپیک جامع:بمب اتمي هيدروژني نوتروني اشعه اي

ارسال های توصیه شده

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

*mishi* 11920

لینک به دیدگاه

سایت نواندیشان

انجمن نواندیشان

جریان فعالیت های من

کسب درآمد کنید

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920

mishi 11920