بمب های هسته ای

چرا اورانیوم و پلوتونیوم؟
ایزوتوپ معمول اورانیوم (اورانیوم ۲۳۸) برای ساخت سلاح اتمی مناسب نیست. چرا كه با شلیك نوترونی به هسته این ایزوتوپ، احتمال به دام افتادن نوترون و تشكیل اورانیوم ۲۳۹ از احتمال شكافت هسته ای بسیار بیشتر است. درحالی كه در اورانیوم ۲۳۵ امكان شكافت هسته ای بیشتر است. اما فقط ۷/۰ درصد اورانیوم موجود در طبیعت، ایزوتوپ ۲۳۵ است. به همین خاطر برای تهیه مقدار مورد نیاز اورانیوم ۲۳۵ برای ساخت بمب، به مقدار زیادی از اورانیوم طبیعی نیاز است. در عین حال ایزوتوپ های ۲۳۵ و ۲۳۹ اورانیوم به روش های شیمیایی قابل جداسازی نیستند؛ چرا كه از لحاظ شیمیایی یكسانند. بنابراین دانشمندان پروژه منهتن قبل از ساختن بمب باید مسئله دیگری را حل می كردند؛ جداسازی ایزوتوپ های اورانیوم به روش های غیرشیمیایی. پژوهش ها همچنین نشان می داد كه پلوتونیوم ۲۳۹ قابلیت شكافت هسته ای بالایی دارد. گرچه پلوتونیوم ۲۳۹ یك عنصر طبیعی نیست و باید ساخته شود. رآكتورهای هنفورد در واشینگتن به همین منظور ساخته شده اند.
• «پسربچه»:(Little boy) یك بمب شلیكی
طرح «پسربچه» شامل تفنگی است كه توده ای از اورانیوم ۲۳۵ را به سمت توده دیگری از این ایزوتوپ شلیك می كند. به این ترتیب یك جرم فوق بحرانی تولید می شود. نكته اساسی كه حتماً باید رعایت شود این است كه این توده ها باید در زمانی كوتاه تر از حدفاصل بین شكافت های خود به خودی در كنار هم نگه داشته شوند. به محض اینكه دو توده اورانیوم در كنار هم قرار گرفتند، ناگهان چاشنی توده ای از نوترون ها را تولید می كند و زنجیره واكنش ها آغاز می شود. با ادامه این زنجیره، انرژی مدام افزایش می یابد تا بمب به سادگی و خودبه خود منفجر شود.
۱- در دنباله پلیسه برداری
۲- مخروط دم
۳- لوله های ورود هوا
۴- چاشنی فشار هوا
۵- محفظه پوشش محافظ سربی
۶- بازوی چاشنی
۷- سرانفجاری
۸- چاشنی انفجاری معمول
۹- اورانیوم ۲۳۵ (گلوله)
۱۰- سیلندر توپ
۱۱- اورانیوم ۲۳۵ (هدف) با مخزن
(منعكس كننده نوترون درست این بالا است)
۱۲- میله های كنترل فاصله
۱۳- فیوزها
• «مرد چاق»(Fat man) : بمب انفجار درونی
شكافت خودبه خودی پلوتونیوم ۲۳۹ آنقدر سریع است كه بمب تفنگی (پسربچه) نمی تواند دو توده پلوتونیوم را در زمانی كوتاه تر از حد فاصل شكافت ها كنار هم نگه دارد. بنابراین برای پلوتونیوم باید نوع دیگری از بمب طراحی شود. قبل از سواركردن بمب، چند نوترون سرگردان رها می شوند تا زنجیره واكنش پیش رس را آغاز كنند. این زنجیره موجب كاهش عظیم انرژی منتشر شده می شود. «ست ندرمی یر» (دانشمندی از لس آلاموس) ایده استفاده از چاشنی های انفجاری را برای كمپرس بسیار سریع كره پلوتونیوم مطرح كرد و بسط داد. با این روش كره پلوتونیوم به چگالی مناسب بحرانی می رسد و انفجار هسته ای رخ می دهد.
۱- :AN ۲۱۹ فیوز تخریب
۲- :Archie آنتن رادار
۳- صفحه باتری ها
۴- واحد :Xسیستم جرقه زن كنار چاشنی
۵- لولا برای ثابت نگه داشتن دو بخش بیفوی بمب
۶- لنز پنج ضلعی با قابلیت انفجار بالا
۷- لنز شش ضلعی با قابلیت انفجار زیاد
۸- چتر نجات كالیفرنیا دنباله (آلومینیوم)
۹- حفاظ دور، قطر داخلی cm ۱۴۰
۱۰- مخروط هایی كه كل كره را در بر می گیرند
۱۱- لنزهای انفجاری
۱۲- ماده هسته ای
۱۳- صفحه رادارها، سوئیچ های هوا و تایمرها
۱۴- جمع كننده لوله هوا
• بمب انفجار داخلی: بمب كثیف
انفجار درونی كه در واقع عكس انفجار بیرونی است ماده و انرژی را چگال و متمركز می كند. ویرانی ساختمان بر اثر انفجار بیرونی باعث می شود كه ساختمان روی خودش آوار شود. اصطلاحاً گفته می شود كه «ساختمان از درون منفجر شده است.» انفجار درونی، آوار شدن از داخل است. درست مقابل انفجار بیرونی، یك كره توخالی پلوتونیوم می تواند با چاشنی كروی انفجاری خارجی، از درون منفجر شده و به عنوان ماشه یك بمب شكافت هسته ای به كار رود. این بمب هم به نوبه خود می تواند یك ماشه انفجار داخلی برای یك جور هم جوشی باشد. در بحث كاویتاسیون انفجار درونی یك فرآیند مكثی است كه ذرات را مجبور به حركت به سمت داخل می كند (نه حركت به سمت خارج كه مربوط به انفجار بیرونی است) این حركت مركزگرای درونی، از یك مسیر مستقیم به سمت مركز (مسیر شعاعی) پیروی نمی كند، بلكه با چرخش روی یك مسیر مارپیچی حركتش را انجام می دهد. این حركت چرخشی ورتكس نام دارد. در كاویتاسیون به خاطر فشار كم، حباب های كوچكی از بخار آب در یك سمت پروانه تشكیل می شود. با تخریب این حباب ها، موج های ناگهانی محلی شدیدی به وجود می آید كه سر و صدا تولید می كند و منجر به شكست محلی در سطح پروانه می شود. ادامه این روند سایش ماده را به دنبال دارد. مشخصه اصلی ورتكس این است كه خارج آن كند و مركز آن تند حركت می كند. در ورتكس، آب «از درون منفجر می شود» ذرات معلقی كه از آب سنگین ترند به مركز جریان كشیده می شوند، مقاومت اصطكاكی كاهش می یابد و سرعت جریان زیاد می شود.
مراحل انفجار داخلی
۱ ماده منفجر ه ای كه ماده شكافت پذیر را در برگرفته است، مشتعل می شود. ۲ یك موج ناگهانی تراكمی به سمت داخل شروع به حركت می كند. سرعت این موج ناگهانی از سرعت صوت بیشتر است و سبب افزایش قابل توجه شار می رود. موج در یك لحظه به تمام نقاط روی سطح كروی ماده شكافت پذیر در هسته بمب حمله می كند، فرآیند تراكم آغاز می شود. ۳ با افزایش چگالی هسته، جرم به حالت بحرانی و سپس فوق بحرانی می رود كه در آن زنجیره واكنش ها به صورت نهایی زیاد می شود. ۴ اكنون پخش شدن چاشنی به رها شدن نوترون های زیاد منجر می شود. به همین دلیل خیلی از تولیدات اولیه بای پس می شوند.۵ زنجیره واكنش ها همچنان ادامه می یابد. تا زمانی كه انرژی تولید شده در درون بمب به قدری بزرگ شود كه فشار درونی (ناشی از انرژی شكافت) به مقداری بیش از فشار انفجار داخلی و ناشی از موج ناگهانی برسد.۶ با از هم جدا كردن بمب، انرژی منتشر شده در فرآیند شكافت، به اطراف انتقال می یابد.
•بمب هیدروژنی
بازده هیدروژنی به وسیله مقدار لیتیوم دوتراید (deuteride) و نیز مواد شكافت پذیر اضافه كنترل می شود. برای تامین نوترون های اضافه فرآیند هم جوشی (fusion) معمولاً اورانیوم ۲۳۸ در بخش های مختلف بمب به كار می رود. این ماده شكافت پذیر اضافه (اورانیوم ۲۳۸) در عین حال تشعشعات اتمی باكیفیت بالا نیز تولید می كند.
بمب نوترونی
بمب نوترونی یك بمب هیدروژنی است. بمب نوترونی به كلی با سایر سلاح های اتمی استاندارد تفاوت دارد. چرا كه اثرهای مهلك بمب كه از تشعشعات مضر می آید، به خاطر نوترون هایی است كه خودش رها می كند. این بمب همچنین به نام «سلاح تشعشع افزوده» (enhanced- radiation weapon) شناخته می شود.اثرات تشعشع افزوده در بمب نوترونی بدین صورت است كه آثار حرارتی و تخریبی این بمب نسبت به سایر سلاح های اتمی كمتر است. به همین دلیل ساختارهای فیزیكی مثل ساختمان ها و مراكز صنعتی كمتر خسارت می بینند و بمب بیشترین آسیب را به انسان وارد می كند. از آنجا كه اثرات تشعشع نوترون با افزایش فاصله به شدت كاهش می یابد اثر بمب در مناطق نزدیك به آن و مراكز دور از آن به وضوح تفاوت دارد. این ویژگی كاملاً مطلوب كشورهای عضو پیمان آتلانتیك شمالی (ناتو) است، چرا كه آنها می خواهند آمادگی نبرد در مناطق پرازدحام را داشته باشند درحالی كه انواع دیگر انفجارهای هسته ای، زندگی شهری و دارایی ها را به خطر می اندازند بمب نوترونی فقط با زنده ها سر و كار دارد.

احسان عمادی

منبع : روزنامه شرق