ناقوس شوم اختراع بمب اتمی

یكی از مسائلی كه در زمینه كاربرد منفی انرژی هسته ای مطرح می باشد بمب هسته ای است كه خود تاریخ جالبی دارد. یكی از برجسته ترین تاریخ سازان در این زمینه انریكو فرمی دانشمند ایتالیایی الاصل بود (۱۹۵۴-۱۹۰۱) كه به خاطر تحقیقاتش در سال ۱۹۳۸ موفق به دریافت جایزه نوبل گردید. در سال ۱۹۳۹ یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بین فیزیكدانان این بیم وجود داشت كه آلمانی ها به كمك فیزیكدان نابغه ای مانند هایزنبرگ و دستیارانش بتوانند با استفاده از دانش شكافت هسته ای بمب اتمی بسازند به همین دلیل از اینشتن خواستند كه نامه ای به روزولت رئیس جمهور وقت آمریكا بنویسد؛ در آن نامه تاریخی از امكان ساخت بمبی صحبت شد كه هرگز هایزنبرگ آن را نساخت. چنین شد كه دولتمردان آمریكا برای پیش دستی بر آلمان پروژه منهتن را به راه انداختند و از انریكو فرمی دعوت به عمل آوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد. سه سال بعد در دوم دسامبر ۱۹۴۲ در ساعت ۳ بعد از ظهر نخستین راكتور اتمی دنیا در دانشگاه شیكاگو آمریكا ساخته شد. سپس در ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ نخستین آزمایش بمب اتمی در صحرای الامو گرودو نیومكزیكو انجام شد. سه هفته بعد هیروشیما در ساعت ۱۵:۸ صبح در تاریخ ۶ آگوست ۱۹۴۵ بوسیله بمب اورانیومی بمباران گردید و ناكازاكی در ۹ آگوست سال ۱۹۴۵ بمباران شد كه طی آن صدهاهزارنفر جان باختند. حال شاید عده ای بخواهند دلیل این امر را بدانند كه چرا آمریكا در این زمینه پیشقدم شد. شاید در جواب به این سؤال باید گفت كه آمریكا با استفاده از امتیاز منحصر به فرد دور بودن از صحنه جنگ و مصونیت بمباران و ویرانی، در سال ۱۹۴۳ پروژه منهتن را در صحرای لوس آلاموس (Los Alamos) در ایالت نیومكزیكو، شكل می دهد. ریاست این پروژه اتمی با پروفسور اپن هایمر بود و دانشمندان اروپایی مانند فرمی و... در این پروژه نقش داشتند.
اما بمب هسته ای چگونه ساخته می شود، در جواب باید گفت كه بمب های هسته ای به دو شكل ساخته می شوند: بمب های شكافتی (اتمی) و بمب های همجوشی (هیدروژنی) با اینكه جزئیات این بمب ها محرمانه است ولی نكات اساسی آنها قابل دسترسی است. سوخت در یك بمب شكافتی مشتمل بر اورانیوم ۲۳۵ و پلوتونیوم ۲۳۹ تقریباً خالص است كه هر دو هسته های شكافت پذیری دارند. در شكافت هسته ای می توان هسته یك اتم شكافت پذیر مانند اورانیوم و پلوتونیوم را با یك نوترون به دو جزء كوچكتر تقسیم كرد. اما در همجوشی هسته ای می توان با استفاده از دو اتم كوچك تر كه معمولاً هیدروژن یا ایزوتوپ های هیدروژن مانند دوتریوم و تریتیوم هستند، یك اتم بزرگ تر مثل هلیوم یا ایزوتوپ های آن را تشكیل داد. این همان شیوه ای است كه در خورشید برای تولید انرژی بكار می رود.
در هر دو شیوه یادشده میزان عظیمی انرژی گرمایی و تشعشع بدست می آید. برای تولید یك بمب اتمی نیاز داریم كه یك منبع سوخت كه قابلیت شكافت یا همجوشی داشته باشد را تهیه كنیم و دیگر اینكه دستگاهی كه همچون ماشه آغازگر حوادث باشد و نهایتاً اینكه راهی كه به كمك آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنكه انفجار رخ دهد دچار شكافت یا همجوشی كرد. در اولین بمب های اتمی از روش شكافت استفاده می شد، اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می كنند. اورانیوم ۲۳۵ ویژگی منحصر به فردی دارد كه آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب اتمی مناسب می كند. احتمال اینكه اتم اورانیوم ۲۳۵ نوترونی را كه به سمتش می رود را جذب كند بسیار بالا است. در بمبی كه به خوبی كار می كند، بیش از یك نوترون از هر فرآیند شكافت به دست می آید كه خود این نوترونها سبب وقوع فرآیندهای شكافت بعدی هستند. این وضعیت را اصطلاحاً فوق بحرانی می نامند. فرآیند جذب نوترون و شكافته شدن آن بسیار سریع و در حد پیكوثانیه (۱۰ به توان ۱۲-)ثانیه رخ می دهد. حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شكسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یك فرآیند شكافت به این علت است كه محصولات شكافت و نوترون ها وزن كمتری از اتم اورانیوم ۲۳۵ دارند. این تفاوت وزن نمایانگر تبدیل ماده به انرژی است كه به واسطه فرمول معروف E= mc۲ محاسبه می شود. لازم به ذكر است كه نیم كیلوگرم اورانیوم غنی شده كه اندازه آن معادل یك توپ تنیس است ، اگر در یك بمب هسته ای مورد استفاده قرار گیرد انرژی آزاد شده از آن برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. در حالی كه یك میلیون گالن بنزین در مكعبی كه هر ضلع آن ۱۷ متر (ارتفاع یك ساختمان ۵ طبقه) است جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار كمی اورانیوم ۲۳۵ را متصور شد. برای اینكه این ویژگی های اورانیوم ۲۳۵ به كار آید باید اورانیوم را غنی كرد. اورانیوم به كار رفته در سلاحهای هسته ای حداقل باید شامل نوددرصد اورانیوم ۲۳۵ باشد. در یك بمب اتمی از نوع شكافتی، سوخت به كار رفته را باید در توده هایی كه وضعیت زیر بحرانی دارند، نگه داشت. این كار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. دو یا بیشتر از دو توده زیر بحرانی برای تشكیل توده (جرم) فوق بحرانی باید در كنار هم آورده شوند كه در این صورت موقع انفجار، به نوترون بیش از آنكه هست برای رسیدن به یك واكنش شكافتی نیاز پیدا خواهد شد. نوترونهای آزاد باید در یك توده (جرم) فوق بحرانی القاء شوند تا شكافت آغاز شود. برای جلوگیری از ناكامی بمب باید هر مقدار ماده كه ممكن است پیش از انفجار وارد مرحله شكافت شود برای تبدیل توده های (جرم های) زیر بحرانی به جرم های فوق بحرانی از دو تكنیك چكاندن ماشه و انفجار از درون استفاده می شود. تكنیك چكاندن ماشه ساده ترین راه برای آوردن جرم های زیر بحرانی به همدیگر است. بدین صورت كه یك تفنگ جرمی را به جرم دیگر شلیك می كند. یك كره تشكیل شده از اورانیوم ۲۳۵ به دور یك مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم ۲۳۵ در یك انتهای تیوب درازی كه پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود. كره یاد شده در انتهای دیگر تیوب قرار می گیرد. یك سنسور حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد: ۱- انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیك گلوله در تیوب ۲- برخورد گلوله به كره و مولد و در نتیجه آغاز واكنشی شكافت ۳- انفجار بمب.در «پسر بچه» ، بمبی كه در سالهای پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد، تكنیك «چكاندن ماشه» به كار رفته بود. این بمب ۵/۱۴ كیلوتن برابر با ۵۰۰/۱۴ تن TNT (تری نیتروتولوئن) بازده و ۵/۱ درصد كارایی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها ۵/۱ درصد از ماده شكافت پیدا كرد. در همان ابتدای پروژه منهتن دانشمندان فهمیدند كه فشردن جرم ها به همدیگر و به یك كره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به جرم فوق بحرانی باشد. بدین صورت تكنیك «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار از درون شامل یك كره از جنس اورانیوم ۲۳۵ و یك بخش به عنوان هسته است كه از پلوتونیوم ۲۳۹ تشكیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتی چاشنی بمب به كار افتد، انفجار مواد منفجره موج شوك ایجاد می كند، موج شوك بخش هسته را فشرده می كند، فرآیند شكافت شروع می شود و نهایتاً بمب منفجر می شود.
در «مرد گنده» بمبی كه در سالهای پایانی جنگ دوم جهانی بر شهر ناكازاكی انداخته شد تكنیك «انفجار از درون» به كار رفته بود. بازده این بمب ۲۳كیلو تن و كارایی آن ۱۷درصد بود. شكافت معمولاً در ۵۶۰ میلیاردم ثانیه رخ می دهد. البته تكنولوژی ساخت بمب هسته ای با تعاریف بالا كه گفته شد در عمل خیلی فرق می كند و تكنولوژی خاص خودش را می طلبد؛ به طوری كه كشورهای انگشت شماری در دنیا صاحب بمبی اتمی می باشند. البته یك اراده ای در دنیا توسط سازمان های بین المللی در جریان است كه از گسترش و تكثیر این سلاح مخرب جلوگیری كنند. در ضمن كشورهای دارنده این سلاح هم به عواقب دهشتبار استفاده از آن برای كل جامعه بشری آگاه بوده و فقط از آن به عنوان سلاح بازدارنده استفاده می كنند، به طوری كه پس از دو انفجار معروف هیروشیما و ناكازاكی كه علیه مردم بی دفاع ژاپن توسط آمریكا قرار گرفت و عواقب آن برای كل دنیا شناخته شد دیگر به هیچ عنوان از این سلاح در جنگ ها و مخاصمات بین كشورها استفاده نشده است كه این خود سطح آگاهی و اراده جهانی را برای به انزوا بردن این سلاح مخرب به خوبی نشان می دهد. به هر حال انرژی هسته ای با این همه فواید در صنعت، كشاورزی، پزشكی و... اگر به صورت غیرصلح آمیز مورد استفاده قرار گیرد، نتیجه آن ویرانی و تباهی برای كل بشریت خواهد بود.
رامتین راوندی

منبع : روزنامه همشهری