up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله بمب هسته اي PDF
QR code - بمب هسته اي

بمب هسته اي

مطالبي در مورد بمب هسته اي

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:
۱) 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 ۲۳۵ و اورانيوم ۲۳۳) به كار مي رود.
۲) همجوشي هسته اي: مي توان با استفاده از دو اتم كوچك تر كه معمولا هيدروژن يا ايزوتوپ هاي هيدروژن (مانند دوتريوم و تريتيوم) هستند، يك اتم بزرگ تر مثل هليوم يا ايزوتوپ هاي آن را تشكيل داد. اين همان شيوه اي است كه در خورشيد براي توليد انرژي به كار مي رود. در هر دو شيوه ياد شده ميزان عظيمي انرژي گرمايي و تشعشع به دست مي آيد.
▪ براي توليد يك بمب اتمي موارد زير نياز است:
۱) يك منبع سوخت كه قابليت شكافت يا همجوشي را داشته باشد.
۲) دستگاهي كه همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
۳) 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 ۲۳۵ براي خلق يك انفجار هسته اي استفاده مي كند. اورانيوم ۲۳۵ ويژگي منحصر به فردي دارد كه آن را براي توليد هم انرژي هسته اي و هم بمب هسته اي مناسب مي كند. اورانيوم ۲۳۵ يكي از نادر موادي است كه مي تواند زير شكافت القايي قرار بگيرد.اگر يك نوترون آزاد به هسته اورانيوم ۲۳۵ 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 ۲۳۵ 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.
۱) احتمال اينكه اتم اورانيوم ۲۳۵ 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.
۲ ) فرآيند جذب نوترون و شكسته شدن متعاقب آن بسيار سريع و در حد پيكو ثانيه (۱۲ ۱۰ ثانيه) رخ مي دهد.
۳ ) 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 ۲۳۵ دارند. اين تفاوت وزن نمايان گر تبديل ماده به انرژي است كه به واسطه فرمول معروف mc۲= 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 ۱۷ متر (ارتفاع يك ساختمان ۵ طبقه) است، جا مي گيرد. حالا بهتر مي توان انرژي آزاد شده از مقدار كمي اورانيوم ۲۳۵ را متصور شد.براي اينكه اين ويژگي هاي اروانيوم ۲۳۵ به كار آيد بايد اورانيوم را غني كرد. اورانيوم به كار رفته در سلاح هاي هسته اي حداقل بايد شامل نود درصد اورانيوم ۲۳۵ 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.
۱ )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.
۲ ) نوترون هاي آزاد بايد در يك توده «وراي آستانه بحران» القا شوند تا شكافت آغاز شود.
۳ ) 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 ۲۳۵ به دور يك مولد نوترون ساخته مي شود. گلوله اي از اورانيوم ۲۳۵ 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:
۱ ) انفجار مواد منفجره و در نتيجه شليك گلوله در تيوپ
۲ ) برخورد گلوله به كره و مولد و در نتيجه آغاز واكنش شكافت
۳) 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 ۵ ۱۴ كيلو تن برابر با ۵۰۰ ۱۴ تن TNT بازده و ۵ ۱ درصد كارآيي داشت. يعني پيش از انفجار تنها ۵ ۱ 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 ۲۳۵ و يك بخش به عنوان هسته است كه از پولوتونيوم ۲۳۹ تشكيل شده و با مواد منفجره احاطه شده است.
▪ وقتي چاشني بمب به كار بيفتد حوادث زير رخ مي دهند:
۱) نفجار مواد منفجره موج شوك ايجاد مي كند.
۲ ) موج شوك بخش هسته را فشرده مي كند.
۳ ) فرآيند شكافت شروع مي شود.
۴ ) 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 ۲۳ كيلو تن و كارآيي آن ۱۷درصد بود.شكافت معمولا در ۵۶۰ 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:
۱ ) بمب شكافتي با انفجار دروني ايجاد اشعه X مي كند.
۲ ) اشعه X درون بمب و در نتيجه سپر جلوگيري كننده از انفجار نارس را گرم مي كند.
۳ ) گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن مي شود. اين كار باعث ورود فشار به درون ليتيوم دوتريوم مي شود.
۴ ) ليتيوم دوتريوم ۳۰ برابر بيشتر از قبل تحت فشار قرار مي گيرند.
۵ ) امواج شوك فشاري واكنش شكافتي را در ميله پولوتونيومي آغاز مي كند.
۶ ) ميله در حال شكافت از خود پرتو، گرما و نوترون مي دهد.
۷ ) نوترون ها به سوي ليتيوم دوتريوم رفته و با چسبيدن به ليتيوم ايجاد تريتيوم مي كند.
۸) تركيبي از دما و فشار براي وقوع واكنش همجوشي تريتيوم دوتريوم ودوتريوم دوتريوم و ايجاد پرتو، گرما و نوترون بيشتر، بسيار مناسب است.
۹ ) نوترون هاي آزاد شده از واكنش هاي همجوشي باعث القاي شكافت در قطعات اورانيوم ۲۳۸ كه در سپر مورد نظر به كار رفته بود، مي شود.
۱۰ ) شكافت قطعات اروانيومي ايجاد گرما و پرتو بيشتر مي كند.
۱۱ ) بمب منفجر شود.

بمب اتمي سلاحي است که نيروي آن از انرژي اتمي و بر اثر شکاف هسته (فيسيون ) اتمهاي پلوتونيوم يا اورانيوم ايجاد مي شود . در فرآيند شکافت هسته اي ، اتمهاي ...

از سنگ اورانيوم تا بمب اتم استخراج اورانيوم از معدن اورانيوم که ماده خام اصلي مورد نياز براي توليد انرژي در برنامه هاي صلح آميز يا نظامي هسته اي است، ...

نوعي ماده منفجره است که به منظور پراکنده کردن مواد خطرناک راديواکتيو در سطحي وسيع طراحي شده است. ممکن است شما هم مثل خيلي هاي ديگر، وقتي دو عبارت بمب ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

نيروگاه اتمي در واقع يک بمب اتمي است که به کمک ميله هاي مهارکننده و خروج دماي دروني بوسيله مواد ‏خنک کننده مثل آب و گاز ، تحت کنترل در آمده است. اگر ر ...

● مقدمه شکافت هسته اي اتم اورانيم ۲۳۵ در واقع در اثر نفوذ يک نوترون حرارتي به درون هسته يک اتم سنگين است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته هاي جديد و ...

ماده اي که به عنوان سوخت در راکتورهاي هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد شکاف پذير باشد يا به طريقي شکاف پذير شود.۲۳۵U شکاف پذير است ولي اکثر هسته ...

تهيه غذاي سالم تر ، پيشرفت کيفيت ابزار و وسائل، استانداردهاي اندازه گيري و ماشين ها از جمله اين موارد هستند. در تشخيص ناهنجاري هاي متابوليسمي و درمان ...

دانلود نسخه PDF - بمب هسته اي