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 که اين نيروها هسته يک اتم را به ويژه اتم هايي که هسته هاي ناپايداري دارند، در جاي خود نگه مي دارند. اساسا دو شيوه بنيادي براي آزادسازي انرژي از يک اتم وجود دارد
۱) شکافت هسته اي: مي توان هسته يک اتم را با يک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسيم کرد. اين همان شيوه اي است که در مورد ايزوتوپ هاي اورانيوم (يعني اورانيوم ۲۳۵ و اورانيوم ۲۳۳) به کار مي رود.
۲) همجوشي هسته اي: مي توان با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هيدروژن يا ايزوتوپ هاي هيدروژن (مانند دوتريوم و تريتيوم) هستند، يک اتم بزرگ تر مثل هليوم يا ايزوتوپ هاي آن را تشکيل داد. اين همان شيوه اي است که در خورشيد براي توليد انرژي به کار مي رود. در هر دو شيوه ياد شده ميزان عظيمي انرژي گرمايي و تشعشع به دست مي آيد.
▪ براي توليد يک بمب اتمي موارد زير نياز است:
يک منبع سوخت که قابليت شکافت يا همجوشي را داشته باشد.
دستگاهي که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
راهي که به کمک آن بتوان بيشتر سوخت را پيش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت يا همجوشي کرد.
در اولين بمب هاي اتمي از روش شکافت استفاده مي شد. اما امروزه بمب هاي همجوشي از فرآيند همجوشي به عنوان ماشه آغازگر استفاده مي کنند.
بمب هاي شکافتي (فيزيوني): يک بمب شکافتي از ماده اي مانند اورانيوم ۲۳۵ براي خلق يک انفجار هسته اي استفاده مي کند. اورانيوم ۲۳۵ ويژگي منحصر به فردي دارد که آن را براي توليد هم انرژي هسته اي و هم بمب هسته اي مناسب مي کند. اورانيوم ۲۳۵ يکي از نادر موادي است که مي تواند زير شکافت القايي قرار بگيرد.اگر يک نوترون آزاد به هسته اورانيوم ۲۳۵ برود،هسته بي درنگ نوترون را جذب کرده و بي ثبات شده در يک چشم به هم زدن شکسته مي شود. اين باعث پديد آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازي دو يا سه عدد نوترون مي شود که تعداد اين نوترون ها بستگي به چگونگي شکسته شدن هسته اتم اوليه اورانيوم ۲۳۵ دارد. دو اتم جديد به محض اينکه در وضعيت جديد تثبيت شدند از خود پرتو گاما ساطع مي کنند. درباره اين نحوه شکافت القايي سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب مي کند.
۱) احتمال اينکه اتم اورانيوم ۲۳۵ نوتروني را که به سمتش است، جذب کند، بسيار بالا است. در بمبي که به خوبي کار مي کند، بيش از يک نوترون از هر فرآيند فيزيون به دست مي آيد که خود اين نوترون ها سبب وقوع فرآيندهاي شکافت بعدي اند. اين وضعيت اصطلاحا «وراي آستانه بحران» ناميده مي شود.
۲) فرآيند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسيار سريع و در حد پيکو ثانيه (۱۲-۱۰ ثانيه) رخ مي دهد.
۳) حجم عظيم و خارق العاده اي از انرژي به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد مي شود. انرژي آزاد شده از يک فرآيند شکافت به اين علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتري از اتم اورانيوم ۲۳۵ دارند. اين تفاوت وزن نمايان گر تبديل ماده به انرژي است که به واسطه فرمول معروف mc۲= E محاسبه مي شود. حدود نيم کيلوگرم اورانيوم غني شده به کار رفته در يک بمب هسته اي برابر با چندين ميليون گالن بنزين است. نيم کيلوگرم اورانيوم غني شده انداز ه اي معادل يک توپ تنيس دارد. در حالي که يک ميليون گالن بنزين در مکعبي که هر ضلع آن ۱۷ متر (ارتفاع يک ساختمان ۵ طبقه) است، جا مي گيرد. حالا بهتر مي توان انرژي آزاد شده از مقدار کمي اورانيوم ۲۳۵ را متصور شد.براي اينکه اين ويژگي هاي اروانيوم ۲۳۵ به کار آيد بايد اورانيوم را غني کرد. اورانيوم به کار رفته در سلاح هاي هسته اي حداقل بايد شامل نود درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد.در يک بمب شکافتي، سوخت به کار رفته را بايد در توده هايي که وضعيت «زير آستانه بحران» دارند، نگه داشت. اين کار براي جلوگيري از انفجار نارس و زودهنگام ضروري است. تعريف توده اي که در وضعيت «آستانه بحران» قرار داد چنين است: حداقل توده از يک ماده با قابليت شکافت که براي رسيدن به واکنش شکافت هسته اي لازم است. اين جداسازي مشکلات زيادي را براي طراحي يک بمب شکافتي با خود به همراه مي آورد که بايد حل شود.
۱) دو يا بيشتر از دو توده «زير آستانه بحران» براي تشکيل توده «وراي آستانه بحران» بايد در کنار هم آورده شوند که در اين صورت موقع انفجار به نوترون بيش از آنچه که هست براي رسيدن به يک واکنش شکافتي، نياز پيدا خواهد شد.
۲) نوترون هاي آزاد بايد در يک توده «وراي آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.
۳) براي جلوگيري از ناکامي بمب بايد هر مقدار ماده که ممکن است پيش از انفجار وارد مرحله شکافت شود براي تبديل توده هاي «زير آستانه بحران» به توده هايي «وراي آستانه بحران» از دو تکنيک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده مي شود.تکنيک «چکاندن ماشه» ساده ترين راه براي آوردن توده هاي «زير بحران» به همديگر است. بدين صورت که يک تفنگ توده اي را به توده ديگر شليک مي کند. يک کره تشکيل شده از اورانيوم ۲۳۵ به دور يک مولد نوترون ساخته مي شود. گلوله اي از اورانيوم ۲۳۵ در يک انتهاي تيوپ درازي که پشت آن مواد منفجره جاسازي شده، قرار داده مي شود.کره ياد شده در انتهاي ديگر تيوپ قرار مي گيرد. يک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را براي انفجار چاشني و بروز حوادث زير تشخيص مي دهد:
۱) انفجار مواد منفجره و در نتيجه شليک گلوله در تيوپ
۲) برخورد گلوله به کره و مولد و در نتيجه آغاز واکنش شکافت
۳) انفجار بمب
در «پسر بچه» بمبي که در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر هيروشيما انداخته شد، تکنيک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. اين بمب ۵ ۱۴ کيلو تن برابر با ۵۰۰ ۱۴ تن TNT بازده و ۵ ۱ درصد کارآيي داشت. يعني پيش از انفجار تنها ۵ ۱ درصد ازماده مورد نظر شکافت پيدا کرد.
در همان ابتداي «پروژه منهتن»، برنامه سري آمريکا در توليد بمب اتمي، دانشمندان فهميدند که فشردن توده ها به همديگر و به يک کره با استفاده از انفجار دروني مي تواند راه مناسبي براي رسيدن به توده «وراي آستانه بحران» باشد. البته اين تفکر مشکلات زيادي به همراه داشت. به خصوص اين مسئله مطرح شد که چگونه مي توان يک موج شوک را به طور يکنواخت، مستقيما طي کره مورد نظر، هدايت و کنترل کرد؟افراد تيم پروژه «منهتن» اين مشکلات را حل کردند. بدين صورت، تکنيک «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار دروني شامل يک کره از جنس اورانيوم ۲۳۵ و يک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونيوم ۲۳۹ تشکيل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتي چاشني بمب به کار بيفتد حوادث زير رخ مي دهند:
۱) انفجار مواد منفجره موج شوک ايجاد مي کند.
۲) موج شوک بخش هسته را فشرده مي کند.
۳) فرآيند شکافت شروع مي شود.
۴) بمب منفجر مي شود.
در «مرد گنده» بمبي که در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر ناکازاکي انداخته شد، تکنيک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده اين بمب ۲۳ کيلو تن و کارآيي آن ۱۷درصد بود.شکافت معمولا در ۵۶۰ ميلياردم ثانيه رخ مي دهد.
بمب هاي همجوشي: بمب هاي همجوشي کار مي کردند ولي کارآيي بالايي نداشتند. بمب هاي همجوشي که بمب هاي «ترمونوکلئار» هم ناميده مي شوند، بازده و کارآيي به مراتب بالاتري دارند. براي توليد بمب همجوشي بايد مشکلات زير حل شود:دوتريوم و تريتيوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشي هر دو گازند و ذخيره کردنشان دشوار است. تريتيوم هم کمياب است و هم نيمه عمر کوتاهي دارد بنابراين سوخت بمب بايد همواره تکميل و پر شود.دوتريوم و تريتيوم بايد به شدت در دماي بالا براي آغاز واکنش همجوشي فشرده شوند. در نهايت «استانسيلا اولام» دريافت که بيشتر پرتو به دست آمده از يک واکنش فيزيون، اشعه X است که اين اشعه X مي تواند با ايجاد درجه حرارت بالا و فشار زياد مقدمات همجوشي را آماده کند.
بنابراين با به کارگيري بمب شکافتي در بمب همجوشي مشکلات بسياري حل شد. در يک بمب همجوشي حوادث زير رخ مي دهند:
۱) بمب شکافتي با انفجار دروني ايجاد اشعه X مي کند.
۲) اشعه X درون بمب و در نتيجه سپر جلوگيري کننده از انفجار نارس را گرم مي کند.
۳) گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن مي شود. اين کار باعث ورود فشار به درون ليتيوم - دوتريوم مي شود.
۴) ليتيوم - دوتريوم ۳۰ برابر بيشتر از قبل تحت فشار قرار مي گيرند.
۵) امواج شوک فشاري واکنش شکافتي را در ميله پولوتونيومي آغاز مي کند.
۶) ميله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون مي دهد.
۷) نوترون ها به سوي ليتيوم - دوتريوم رفته و با چسبيدن به ليتيوم ايجاد تريتيوم مي کند.
۸) ترکيبي از دما و فشار براي وقوع واکنش همجوشي تريتيوم - دوتريوم ودوتريوم - دوتريوم و ايجاد پرتو، گرما و نوترون بيشتر، بسيار مناسب است.
۹) نوترون هاي آزاد شده از واکنش هاي همجوشي باعث القاي شکافت در قطعات اورانيوم ۲۳۸ که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، مي شود.
۱۰) شکافت قطعات اروانيومي ايجاد گرما و پرتو بيشتر مي کند.
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