بمب هسته ای چگونه كار می كند

برای تولید بمب هسته ای, به یك سوخت شكافت پذیر یا گداخت پذیر, یك وسیله راه انداز و روشی كه اجازه دهد تا قبل از اینكه بمب خاموش شود, كل سوخت شكافته یا گداخته شود نیاز است بمب های اولیه با روش شكافت هسته ای و بمب های قویتر بعدی با روش گداخت هسته ای تولید شدند

شما احتمالاً در كتابهای تاریخ خوانده‌اید كه بمب هسته‌ای در جنگ جهانی دوم توسط آمریكا علیه ژاپن بكار رفت و ممكن است فیلم‌هایی را دیده باشید كه در آنها بمب‌های هسته‌ای منفجر می‌شوند. درحالیكه در اخبار می‌شنوید، برخی كشورها راجع به خلع سلاح اتمی با یكدیگر گفتگو می‌كنند، كشورهایی مثل هند و پاكستان سلاح‌های اتمی خود را توسعه می‌دهند.

ما دیده‌ایم كه این وسایل چه نیروی مخرب خارق‌العاده‌ای دارند، ولی آنها واقعاً چگونه كار می‌كنند؟ در این بخش خواهید آموخت كه بمب هسته‌ای چگونه تولید می‌شود و پس از یك انفجار هسته‌ای چه اتفاقی می‌افتد؟

●فیزیك هسته‌ای

انرژی هسته‌ای به ۲ روش تولید می‌شود:

۱- شكافت هسته‌ای: در این روش هسته یك اتم توسط یك نوترون به دو بخش كوچكتر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود.

۲- گداخت هسته‌ای: در این روش كه در سطح خورشید هم اجرا می‌شود، معمولاً هیدروژن‌ها با برخورد به یكدیگر تبدیل به هلیوم می‌شوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید می‌شود.

●طراحی بمب‌های هسته‌ای:

برای تولید بمب هسته‌ای، به یك سوخت شكافت‌پذیر یا گداخت‌پذیر، یك وسیله راه‌انداز و روشی كه اجازه دهد تا قبل از اینكه بمب خاموش شود، كل سوخت شكافته یا گداخته شود نیاز است.

بمب‌های اولیه با روش شكافت هسته‌ای و بمب‌های قویتر بعدی با روش گداخت هسته‌ای تولید شدند. ما در این بخش دو نمونه از بمب های ساخته شده را بررسی می كنیم:

●بمب‌ شكافت هسته‌ای :

۱- بمب‌ هسته‌ای (پسر كوچك) كه روی شهر هیروشیما و در سال ۱۹۴۵ منفجر شد.

۲- بمب هسته‌ای (مرد چاق) كه روی شهر ناكازاكی و در سال ۱۹۴۵ منفجر شد.

●بمب گداخت هسته‌ای :

۱- بمب گداخت هسته‌ای كه در ایسلند بصورت آزمایشی در سال ۱۹۵۲ منفجر شد.

●بمب‌های شكافت هسته‌ای:

بمب‌های شكافت هسته‌ای از یك عنصر شبیه اورانیوم ۲۳۵ برای انفجار هسته‌ای استفاده می‌كنند. این عنصر از معدود عناصری است كه جهت ایجاد انرژی بمب هسته‌ای استفاده می‌شود. این عنصر خاصیت جالبی دارد: هرگاه یك نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد كند ، هسته به سرعت نوترون را جذب می‌كند و اتم به سرعت متلاشی می‌شود. نوترون‌های آزادشده از متلاشی شدن اتم ، هسته‌های دیگر را متلاشی می‌كنند. زمان برخورد و متلاشی شدن این هسته‌ها بسیار كوتاه است (كمتر از میلیاردم ثانیه ! ) هنگامی كه یك هسته متلاشی می‌شود، مقدار زیادی گرما و تشعشع گاما آزاد می‌كند.

مقدار انرژی موجود در یك پوند اورانیوم معادل یك میلیون گالن بنزین است!

در طراحی بمب‌های شكافت هسته‌ای، اغلب از دو شیوه استفاده می‌شود:

●روش رها كردن گلوله:

در این روش یك گلوله حاوی اورانیوم ۲۳۵ بالای یك گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد.

▪هنگامی كه این بمب به زمین اصابت می‌كند، رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:

۱- مواد منفجره پشت گلوله منفجر می‌شوند و گلوله به پائین می‌افتد.

۲- گلوله به كره برخورد می‌كند و واكنش شكافت هسته‌ای رخ می‌دهد.

۳- بمب منفجر می‌شود.

در بمب هیروشیما از این روش استفاده شده بود. نحوه انفجار این بمب در شكل زیر نمایش داده شده است:

●روش انفجار از داخل:

در این روش كه انفجار در داخل گوی صورت می‌گیرد، پلونیم ۲۳۹ قابل انفجار توسط یك گوی حاوی اورانیوم ۲۳۸ احاطه شده است.

▪هنگامی كه مواد منفجره داخلی آتش گرفت رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:

۱- مواد منفجره روشن می‌شوند و یك موج ضربه‌ای ایجاد می‌كنند.

۲- موج ضربه‌ای، پلوتونیم را به داخل كره می‌فرستد.

۳- هسته مركزی منفجر می‌شود و واكنش شكافت هسته‌ای رخ می‌دهد.

۴- بمب منفجر می‌شود.

بمبی كه در ناكازاكی منفجر شد، از این شیوه استفاده كرده بود. نحوه انفجار این بمب، در شكل زیر نمایش داده شده است.

●بمب‌ گداخت هسته‌ای: بمب‌های شكافت هسته‌ای، چندان قوی نبودند!

بمب‌های گداخت هسته‌ای ، بمب های حرارتی هم نامیده می‌شوند و در ضمن بازدهی و قدرت تخریب بیشتری هم دارند. دوتریوم و تریتیوم كه سوخت این نوع بمب به شمار می‌روند، هردو به شكل گاز هستند و بنابراین امكان ذخیره‌سازی آنها مشكل است. این عناصر باید در دمای بالا، تحت فشار زیاد قرار گیرند تا عمل همجوشی هسته‌ای در آنها صورت بگیرد. در این شیوه ایجاد یك انفجار شكافت هسته‌ای در داخل، حرارت و فشار زیادی تولید می‌كند و انفجار گداخت هسته‌ای شكل می‌گیرد.در طراحی بمبی كه در ایسلند بصورت آزمایشی منفجر شد، از این شیوه استفاده شده بود. در شكل زیر نحوه انفجار نمایش داده شده است.

●اثر بمب‌های هسته‌ای:

انفجار یك بمب هسته‌ای روی یك شهر پرجمعیت خسارات وسیعی به بار می آورد . درجه خسارت به فاصله از مركز انفجار بمب كه كانون انفجار نامیده می‌شود بستگی دارد.

▪زیانهای ناشی از انفجار بمب هسته‌ای عبارتند از :

- موج شدید گرما كه همه چیز را می‌سوزاند.

- فشار موج ضربه‌ای كه ساختمان‌ها و تاسیسات را كاملاً تخریب می‌كند.

- تشعشعات رادیواكتیویته كه باعث سرطان می‌شود.

- بارش رادیواكتیو (ابری از ذرات رادیواكتیو كه بصورت غبار و توده سنگ‌های متراكم به زمین برمی‌گردد)

دركانون زلزله، همه‌چیز تحت دمای ۳۰۰ میلیون درجه سانتی‌گراد تبخیر می‌شود! در خارج از كانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ایجادشده توسط گرماست و بخاطر فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسیسات خراب می‌شوند. در بلندمدت، ابرهای رادیواكتیو توسط باد در مناطق دور ریزش می‌كند و باعث آلوده شدن موجودات، آب و محیط زندگی می‌‌شود.

دانشمندان با بررسی اثرات مواد رادیواكتیو روی بازماندگان بمباران ناكازاكی و هیروشیما دریافتند كه این مواد باعث: ایجاد تهوع، آب‌مروارید چشم، ریزش مو و كم‌شدن تولید خون در بدن می‌شود. در موارد حادتر، مواد رادیواكتیو باعث ایجاد سرطان و نازایی هم می‌شوند. سلاح‌های اتمی دارای نیروی مخرب باورنكردنی هستند، به همین دلیل دولتها سعی دارند تا بر دستیابی صحیح به این تكنولوژی نظارت داشته باشند تا دیگر اتفاقی بدتر از انفجارهای ناكازاكی و هیروشیما رخ ندهد.