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

سلاح هاي هسته اي

به طور کلي مي توان سلاح هاي هسته اي را بر اساس منبع تأمين انرژي سلاح به دو دسته تقسيم کرد:
الف) بمب شکافت: اين بمب ها انرژي خود را از واکنش هاي شکافت هسته اي به دست مي آورند. اين بمب ها را از گذشته به اين سو، بمب اتمي نام نهاده اند و در متون مختلف عباراتي چون بمب اتم، بمب اتمي يا A-bomb را ديد که همه به اين نوع سلاح اشاره دارند. البته با توجه به اين واقعيت که انرژي اين سلاح از واکنش هاي شيميايي پيوند ميان اتمها آزاد نمي شود، اين نام گذاري دقيق نيست؛ با اين وجود نامگذاري بمب اتمي پذيرفته شده است. بهتر اين است که به آنها سلاح هسته اي يا دقيق تر، سلاح هاي شکافت هسته اي بگوييم.
ب) بمب هم جوشي: اين بمب بر اساس هم جوشي هسته اي طراحي شده است. سلاح هايي که تنها يک مرحله هم جوشي انجام مي هند، سوخت اوليه شان فقط هيدورژن است و از اين رو به بمب هيدروژني يا H-bomb معروف شده اند. به اين سلاح ها، سلاح هاي گرما هسته اي نيز مي گويند، زيرا براي آغاز واکنش زنجيره اي هم جوشي هسته اي به دماي اوليه بسيار بالايي نياز است.
امروز، تمايز دادن اين دو نوع سلاح بسيار دشوار است؛ زيرا در سلاح هاي پيچيده اي که امروزه ساخته مي شود هر دو نوع بمب با هم ترکيب شده اند. مثلاً ابتدا يک بمب شکافت کوچک منفجر مي شود تا دما و فشار مورد نياز واکنش هم جوشي و انفجار بمب هم جوشي فراهم شود. عناصر هم جوشي هم ممکن است در هسته يک بمب شکافت استفاده شوند، چون نوترونهايي که از آنها توليد مي شود باز مي آفريند شکافت را بالا مي برد.
وجه تمايز سلاح هاي شکافت و هم جوشي در اين است که انرژي آنها از تغييرات هسته اتم به دست مي آيد. پس بهترين نام براي تمامي اين سلاح هاي انفجاري، سلاح هسته اي يا Nuclear Weapon است. نوع ديگري از استفاده از سلاحهاي اتمي هم وجود دارد که به آن بمب کثيف مي گويند.
● بمب هاي شکافت (Fission Bomb)
ساده ترين بمب هاي هسته اي بمب هاي شکافت خالص هستند که اساس سلاح هاي پيشرفته امروزي را تشکيل مي دهند. اولين بار اين بمب در آزمايش ترينتيي که نخستين دستاوردهاي علمي پروژه، منهتن بود، منفجر شد.
يک بمب هسته اي شکافت، با تبديل مداوم يک جرم زير بحراني يک ماده قابل شکافت به يک مجموعه فوق بحراني و ايجاد يک واکنش زنجيره اي همراه با توليد مقداربسيار زياد انرژي کار مي کند. در عمل جرم به طور پيوسته و آرام و آرام به حالت بحراني نمي رسد، بلکه از يک حالت زير بحراني به يک حالت بسيار فوق بحراني تبديل مي شود. بدين ترتيب هر نوترون، نوترونهاي جديد و زيادي توليد مي کند و واکنش زنجيرهاي با سرعت بسيار زيادي پيش مي رود. مشکل اصلي در توليد يک بمب هسته اي شکافت بازده انفجاري خوب، اين است که بتوان براي مدت کافي، اجزاي بمب را کنار هم نگاه داشت تا بخش قابل توجهي از انرژي هسته اي قابل توليد آزاد شود.
تا پيش از زمان رها کردن بمب، ماده قابل شکافت را بايد به صورت قطعات متعدد و جدا از هم که هر يک کمتر از جرم بحراني هستند، نگاهداري کرد. در زمان انفجار، بايد مواد قابل شکافت را به سرعت در کنار هم قرار داد. در ضمن فرآيند جمع شدن مواد، واکنش زنجيره اي آغاز مي شود و سبب مي شود اجزاي بمب گرم شده، منبسط شوند. اين انبساط مانع از فشرده شدن حداکثر مواد مي شود ( به صرفه ترين حالت توليد انرژي در فشردگي کامل مواد قابل شکافت روي مي دهند. ) اما فراهم کردن سيستمي که تمام اين کارها را به خوبي انجام دهد اصلاً کار ساده اي نيست.
● براي انفجار بمب بايد چه کار کرد؟
الف) قطعات فرو بحراني ماده هسته اي بايد به هم متصل شوند تا يک جرم فرا بحراني را تشکيل دهند. اين جرم فرا بحراني به هنگام آغاز واکنش، بيشتر از حد نياز نوترون توليد مي کند و ادامه يک واکنش زنجيره اي را تضمين مي کند.
ب) تا آنجا که ممکن است، ماده بيشتري قبل از انفجار بمب شکافته شود تا از سوخته شدن بمب جلوگيري شود. سوخته شدن، زماني است که بمب خوب عمل نکند و مواد قابل شکافت اندکي دچار شکافت هسته اي شوند.
براي تبديل سوخت هسته اي از حالت فرو بحراني به حالت فرا بحراني، معمولاً از دو روش استفاده مي شود. روش نخست، کنار هم قرار دادن جرمهاي فرو بحراني در کنار هم و تشکيل يک جرم فرو بحراني است. روش دوم، فشرده کردن يک جرم فرو بحراني و رساندن آن به جرم فرا بحراني است.
نوترونها را يک مولد نوترون توليد مي کند. اين مولد، يک ساچمه کوچک از جنس پولونيوم و بريليوم است که درون يک ورقه فلزي واقع شده است. ساچمه و پوشش فلزي اش درون هسته سوخت هسته اي بمب قرار مي گيرد و بدين شکل عمل مي کند:
۱) هنگامي که دو جرم فرو بحراني به هم متصل مي شوند، پوشش فلزي ساچمه مي شکند و پولونيوم بلافاصله ذرات آلفا ساطع مي کند.
۲) اين ذرات آلفا بريليوم ۹ ( Br۹ ) برخورد مي کنند و در نتيجه بريليوم ۸ ( Br۸ ) و چند نوترون آزاد مي شود.
۳) اين نوترونهاي آزاد به هسته هاي سوخت اتمي برخورد مي کنند و شکافت هسته اي را آغاز مي کنند.
در نهايت، واکنش شکافت درون يک پوشش فلزي چگال که بازتابنده نام دارد، گسترش مي يابد. بازتابنده معمولاً از U-۲۳۸ ساخته مي شود. ادامه واکنش شکافت، سبب مي شود بازتابنده گرم شود و انبساط پيدا کند. انبساط بازتابنده، فشاري را در جهت عکس به هسته واکنش وارد مي کند و گسترش هسته را کندتر مي کند. بازتابنده هم چنين نوترونهاي پر انرژي را به درون هسته شکافت منعکس مي کند و بازده فرآيند شکافت هسته اي را افزايش مي دهد.
● بمب شکافت به مکانيسم تفنگي
ساده ترين راه براي رساندن دو جرم فرو بحراني به يکديگر، اين است که تفگي بسازيم و يکي از اين جرمها را به سمت ديگري شليک کنيم. جرم بحراني U-۲۳۵ به صورت يک کره به دور مولد نوترون ساخته مي شود، ولي مقداري از آن به صورت يک گلوله کوچک جدا مي شود. گلوله در انتهاي يک لوله بلند قرار مي گيرد و کره اورانيومي در انتهاي ديگر لوله قرار مي گيرد. مقدار دقيقي مانده منفجره هم پشت گلوله قرار مي گيرد.
هنگامي که حسگر فشار سنج با رومتري با ارتفاع مناسب انفجار بمب منطبق شد، مراحل زير به ترتيب اتفاق مي افتد:
۱) چاشني ماده منفجره عمل مي کند و انفجاري دقيق، گلوله را به انتهاي لوله پرتاب مي کند.
۲) گلوله به کره اورانيومي و مولد نوترون برخورد مي کند و طبق روندي که قبلاً اشاره شد، واکنش شکافت آغاز مي شود.
۳) واکنش هاي شکافت هسته اي گسترش مي يابند.
۴) بمب منفجر مي شود.
پسر کوچولو ( Little Boy )، بمبي که روي شهر هيروشيما منفجر شد، از همين نوع بمب بود و با همين مکانيسم عمل کرد. قدرت انفجاري آن معادل ۵ ۱۴ کيلوتن تي ان تي بود و بازدهش حدود ۵ ۱ درصد. يعني قبل از آنکه بمب منفجر شود و اجزاي بمب در فضا پخش شوند، ۵ ۱ درصد سوخت بمب دچار شکافت هسته اي شده بود و انرژي حاصل از آن، معادل انفجار ۱۴۵۰۰ تن يا ۵ ۱۴ ميليون کيلوگرم تي ان تي بود.
● بمب شکافت با مکانيسم انفجاري
در اوايل پروژه، منهتن ( برنامه فوق سري ايالات متحده در جنگ جهاني دوم براي توليد بمب هسته اي )، دانمشندان هسته اي فهميدند فشرده کردن جرمهاي فرو بحراني توسط انفجارهاي داخلي و متمرکز کردن آنها در يک کره کوچک، روش خوبي براي فرابحراني کرن آن جرم است. البته مشکلات زيادي در اين راه وجود داشت، مثلاً اين که چگونه ضربه انفجار را کنترل کرد و به طور يکنواخت روي سطح يک کره پخش کرد.
مشکل بدين شکل حل شد: ابزار انفجاري، کره اي با جنس اورانيوم ۲۳۵ به عنوان بازتابنده و يک هسته از جنس پلوتونيوم ۲۳۹ بود که بين آنها را مواد منفجره بسيار قوي پر کرده بود. وقتي بمب ها رها مي شود و به لحظه انفجار مي رسد، اين اتفاق ها به ترتيب روي مي دهد:
۱) مواد منفجره عمل مي کنند و يک موج ضربه اي ايجاد مي شود.
۲) موج ضربه اي هست را فشرده مي کند.
۳) واکنش شکافت آغاز مي شود.
۴) بمب منفجر مي شود.
مرد چاق ( Fat man)، بمبمي که برفراز شهر ناکازاکي منفجر شد، از اين نوع بمب هاي انفجاري بود که قدرتش معادل انفجار ۲۳ کيلوتن تي ان تي و بازدهش ۱۷ درصد بود.
● بمب هاي مکانيسم انفجاري جديد
بعدها بمب هاي انفجاري به طراحي هاي بهتري رسيدند که بازده آنها را به شدت افزايش مي داد. نمونه اي از کار آنها به اين قرار است:
۱) ماده منفجره عمل مي کند و موج ضربه اي پديد مي آورد.
۲) موج ضربه اي، قطعات پلوتونيوم را به درون يک کره کوچک هدايت مي کند.
۳) قطعات پلوتونيوم در مرکز آن کره کوچک به يک ساچمه بريليوم - پولونيوم برخورد کرده، پوشش آن را مي شکنند.
۴) واکنش شکافت آغاز مي شود و به سرعت گسترش مي يابد.
۵) بمب منفجر مي شود.

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 ...

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 تلف ...

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 ...

انرژي هسته اي انرژي هسته اي از عمده ترين مباحث علوم و تکنولوژي هسته اي است و هم اکنون نقش عمده اي را در تأمين انرژي کشورهاي مختلف خصوصا کشورهاي پيشرفت ...

● 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 ...

نيروگاه اتمي بررسي شده در اين مقاله داراي ۲ رآكتور است كه ضخامت جداره فولادي هريك۲۰ سانتيمتر، قطر۴ ۸ و ارتفاع آنها۱۲ ۸ متر است. اين راكتورها درون سيلو ...

دانلود نسخه PDF - سلاح هاي هسته اي