چاچ

بمب اتمي

فهرست 

بمب... 1 

 

بمب هسته‌اي.. 1 

اورانيوم ، سنگ بناي بمب اتمي.. 2 

راديواكتيو و شكافتپذيري.. 3 

مبناي كار بمبهاي هسته‌اي.. 6 

نيروهاي چهارگانه حكمفرما بر طبيعت... 7 

بمب هيدروژني                                                                                       H-Bomb. 10 

بمب هيدروژني ليتيم دوتريمي.. 10 

جوش هسته‌اي (در خورشيد) 12 

منابع و مآخذ. 13 

 


بمب

سلاحي انغجاري است كه سبب‌ ويراني، آتش‌سوزي‌، كشتار و آلودگي‌ محيط مي‌شود. بمب‌ معمولاٌ در جنگ به كار مي‌رود و بر دو نوع است: بمب معمولي يا غيرهسته‌اي و بمب‌ هسته‌اي.

 بمب هسته‌اي 

 

بمب‌ هسته‌اي سلاح كشتارجمعي است و بردو نوع است: بمب‌اتمي و بمب هيدروژني.

بمب اتمي

سلاحي‌است كه نيروي آن از انرژي اتمي و بر اثر شكافت هسته‌ي (فيسيون) اتمهاي پلوتونيم يا اورانيوم ايجاد مي‌شود. در فرايند شكافت هسته‌اي، اتمهاي ناپايدار شكافته و به اتمهاي سبكتر تبديل مي‌شوند.

نخستين بمب از اين نوع در سال 1945 و در نيومكزيكو در ايالات متحده امريكا آزمايش شد. اين بمب، انفجاري با قدرت19 كيلوتن[1] ايجاد كرد. انفجار بمب اتمي موج ضربه‌اي بسيار نيرومند، پرتوهاي شديد نوراني، تشعشعات نفوذ كننده‌ي گاما ، نوترونها و پخش شدن مواد راديواكتيو را همراه دارد. انفجار بمب اتمي چندين هزار ميليارد كالري حرارت در چند ميليونيم ثانيه ايجاد مي‌كند. اين‌دماي چند ميليون درجه‌اي بافشار بسيار زياد تافاصله 1200 متري از مركز انفجار به افراد بدون ‌پوشش ‌حفاظتي صدمه مي‌ز‌ند وسبب مرگ و بيماري انسان وجانوران مي‌شود. همچنين زمين، هوا، آب وهمه چيز را به ماده‌ي راديواكتيو آلوده مي‌كند. 

اورانيوم ، سنگ بناي بمب اتمي 

عنصري است شيميايي، با علامت اختصاري U. عدد اتمي آن 92 و جرم اتمي ميانگين آن 238 است. نقطه‌ي ذوب آن 1132.3 درجه‌ي سلسيوس است. فلزي است شكل‌پذير و به رنگ سفيد نقره‌اي. اتم اورانيوم سنگين‌ترين اتم يك عنصر طبيعي است. در پوسته‌ي زمين بسيار فراوان‌تر از عنصرهاي معروفي مثل يد، جيوه و نقره است. اما در بيشتر سنگ‌هاي اورانيوم‌دار، فقط مقدار خيلي كمي از اين فلز وجود دارد. اورانيم هرگز به صورت خالص در طبيت يافت نمي‌شود. از نظر شيميايي بسيار واكنشپذير است و به آساني با بيشتر غيرفلزها و بعضي از اسيدها مانند اسيد هيدروكلريك تركيب مي‌شود. اين فلز دو ويژگي مهم دارد. يكي اينكه راديواكتيو است، يعني اتمهاي آن به طور طبيعي شكسته مي‌شوند و اشعه آزاد مي‌كنند. از اين اشعه در پزشكي، صنعت، زمين‌‌شناسي و زيست‌شناسي استفاده مي‌كنند. دوم اينكه بعضي از اتمهاي آن شكافت پذيرند، يعني مي‌توان به طور مصنوعي از راه تاباندن نوترون، هسته‌ي آن را به دو جزء شكافت كه در نتيجه انرژي خيلي زيادي آزاد مي‌شود. از اين انرژي هسته‌اي در نيروگاه‌ها براي توليد برق استفاده مي‌كنند. در ساختن بمب اتمي و ديگر سلاح‌هاي هسته‌اي نيز از همين انرژي استفاده مي‌شود. در گذشته‌هاي بسيار دور از تركيبهاي اورانيم در ساختن شيشه‌ي رنگي استفاده مي‌كردند. واژه‌ي اورانيم از نام سياره‌ي اورانوس گرفته شد. اين سياره هشت سال پيش از اورانيم كشف شده بود.

تا سال 1789 م، هيچ كس از وجود اورانيم خبر نداشت. در آن سال مارتين كلاپروت، شيميدان آلماني، هنگامي كه درباره‌ي ساختمان شيميايي يك سنگ معدن براق و سياهرنگ به نام پچبلنده تحقيق مي‌كرد، به ماده‌اي برخورد كه كاملاً ناشناخته بود او آن را اورانيم ناميد. اما كلاپروت در واقع تركيبي از اورانيم را پيدا كرده بود نه فلز خالص را. اورانيم خالص سرانجام در سال 1841 م، توسط اوژن پليگو، شيميدان فرانسوي، به دست آمد. در سال 1896 م، آنتوان هانري بكرل، فيزيكدان فرانسوي، ضمن آزمايشهايي كه روي تركيبهاي اورانيم انجام مي‌داد متوجه پديده‌ي جالبي شد. او در كشو ميز خود تكه‌اي از يك اورانيم را پيچيده شده بود. گرچه هرگز نوري به شيشه‌ي عكاسي نتابيد، اما چند روز بعد كه بكرل آن را ظاهر كرد، لكه‌هاي سياهي روي آن ديد. او نتيجه گرفت كه آن تركيب اورانيم پرتويي از خود تابش مي‌كند. اين پديده راديواكتيو نام گرفت.

راديواكتيو و شكافتپذيري 

 

اورانيم چند اتم گوناگون دارد، ولي همه‌ي آنها از نظر شيميايي رفتار يكساني دارند. در هسته‌ي اين اتم ها تعداد نوترون ها متفاوت است، اما همه‌ي آنها 92 پروتون دارند. به اين چنين اتمها ايزوتوپ مي‌گويند. اورانيم 234، اورانيم 235 و اورانيم 238، سه ايزوتوپ اورانيم هستند كه در طبيعت يافت مي‌شوند. تعداد پروتون ها در هسته‌ي اتمهاي اين سه ايزوتوپ 92 است، اما عدد جرمي، يعني مجموع تعداد نوترون ها و پروتون هاي آنها به ترتيب 234 ، 235 و 238 است. علاوه بر اين ها، دانشمندان تاكنون يازده ايزوتوپ مصنوعي اورانيم نيز ساخته‌اند. همه‌ي ايزوتوپ هاي اورانيم راديواكتيو هستند. يعني هسته‌ي اتم آنها به طور طبيعي متلاشي مي‌شود و پيوسته ذرات پرسرعتي از خود بيرون مي‌دهد كه بيشتر به شكل اشعه‌ي آلفا و اشعه‌ي بتا هستند. همراه با اشعه‌ي آلفا و بتا اشعه‌ي ديگري به نام اشعه ي گاما كه بسيار پرانرژي است تابش مي‌شود. نيم عمر[2] اورانيم 235 و 238 به ترتيب 700 ميليون و 4.5 ميليارد سال است. بنابراين، ايزوتوپ‌هاي اورانيم ناپايدار هستند و در نهايت به يكي از ايزوتوپ‌هاي غيرراديواكتيو سرب تبديل مي‌شوند.

هنگامي كه يك نوترون به هسته‌ي يك اتم اورانيم 235 برخورد مي‌كند آن را به دو جزء مي‌شكافد. بر اثر شكافت اين هسته اين هسته انرژي بسيار زيادي به صورت گرما آزاد مي‌شود. همچنين در اين واكنش دو نوترون يا بيشتر آزاد مي‌شود. اين نوترون‌ها نيز مي‌توانند هسته هاي ديگري را بشكافند و انرژي و نوترون بيشتري آزاد كنند. اين سلسله‌ي شكافت‌هاي هسته اي را واكنش زنجيري هسته اي مي‌نامند. نخستين بار اتو هان، دانشمند آلماني، در سال 1938 م، موفق به شكافت اورانيم شد. واكنش زنجيري هسته‌اي در دستگاهي به نام رئاكتور هسته اي انجام مي‌گيرد. از انرژي گرمايي ناشي از شكافت هسته‌اي در نيروگاه‌هاي اتمي براي توليد الكتريسيته استفاده مي‌كنند.

اورانيم 235 تنها ايزوتوپ طبيعي اورانيم است كه به آساني شكافته مي‌شود، اما مقدار آن فقط 0.71 درصد اورانيم طبيعي است. اورانيم 238 كه به سختي شكافته مي‌شود 99.28 درصد اورانيم طبيعي را تشكيل مي‌دهد. مقدار اورانيم 234 در طبيعت 0.0054 درصد است.

مهمترين سنگ‌ معدن‌هاي اورانيم عبارتند از: پچبلنده، اورانينيت ،كوفينيت ،برانريت، توربرنيت و كارنوتيت. پچبلنده مخلوطي از اكسيدهاي گوناگون اورانيم است وبيش از هر سنگ معدن ديگري اورانيم دارد، يعني در حدود 45 تا 85 درصد. تاكنون مقدار اورانيم خالص در همه‌ي سنگ معدن‌هاي دنيا را در حدود 23 ميليون تن برآورد كرده‌اند. مهمترين ذخيره‌هاي اورانيم در زئير، كانادا، چك‌، استراليا، ايالات متحده امريكا و اتحاد جماهيرشوروي(سابق) قرار دارد. از راه رديابي اشعه‌ي راديواكتيو اورانيم به وسيله‌ي ابزارهاي ويژه‌اي به نام شمارگر‌گايگر، به محل ذخيره‌هاي سنگ معدن اورانيم پي مي‌برند. پس از استخراج سنگ معدن‌، نخست آن را آسيا مي‌كنند. بعد آن را به كارخانه‌ي تغليظ مي‌برند و تا آنجا كه امكان دارد از سنگ معدن‌هاي ديگر جدا مي‌كنند. سپس با استفاده از مواد شيميايي گوناگون، ناخالصي‌هاي آن را جدا مي‌كنند. محصول اين كارخانه ماده‌اي است به نام كيك زرد است. اين ماده را با فلوئور تركيب مي‌كنندو سپس به كارخانه‌ي غني‌سازي مي‌برند تا درآنجا ايزوتوپهاي مختلف را از يكديگرجدا كنند. اساس روشهايي كه‌در بيشتركارخانه‌هاي غني‌سازي اورانيم به‌كار ‌مي‌رود تفاوت جرم اتمي ايزوتوپهاست. اورانيم غني شده نسبت به اورانيم طبيعي درصد بيشتري اورانيم 235 دارد. در رئاكتورهاي هسته‌اي اورانيمي كه در حدود 3 درصد اورانيم235 دارد استفاده مي‌شود. ولي در سلاحهاي هسته‌اي از اورانيمي كه در حدود 90 درصد غني شده استفاده مي‌كنند.

بيشتر از 2000 سال است كه بشر از اورانيم و تركيبهاي آن استفاده مي‌كند. تقريباً تا 100 سال پس از كشف اورانيم، در درجه‌ي اول از آن به عنوان ماده‌اي براي رنگي كردن شيشه استفاده مي‌شد. اما پس از اينكه نخستين واكنش زنجيره‌اي هسته‌اي مهار شده، در سال 1942م، زير نظر انريكو فرمي، فيزيكدان ايتاليايي و با استفاده از اورانيم به عنوان ماده‌ي شكافت‌پذير انجام شد؛ اورانيم بيشتر براي توليد انرژي هسته‌اي به كار مي‌رود. از كاربردهاي صلح‌جويانه‌ي اورانيم تهيه‌ي سوخت هسته‌اي مورد نياز زيردريايي‌ها و نيروگاه‌هاي هسته‌اي است. در ساختن بمب‌اتمي و سلاح‌هاي‌هسته‌اي نيز از همين فلز استفاده مي‌كنند. دانشمندان ويژگي پرتوزايي اورانيم و تبديل‌نهايي آن به سرب، براي تعيين سن‌بعضي سنگهاو اشياي‌قديمي استفاده مي‌كنند.

اورانيم در ايران در دهه‌ي اخير، كارشناسان سازمان‌اتمي ايران عمليات گسترده‌اي را براي اكتشاف ذخيره‌هاي اورانيم در ايران شروع كرده‌اند. تاكنون حوزه‌هاي مناسبي در مركز ايران از جمله در پشت بادام، بافق، انارك و ساغند و نيز در آذربايجان كشف كرده‌اند. اكنون كارشناسان‌مشغول بررسي وتخمين ظرفيت‌ ذخيره‌ها هستند. سنگ معدن‌هاي يافت شده در ايران، بيشتر از نوع پچبلنده و اورانينيت است. هنوز مشخص نيست كه استخراج اين ذخيره‌ها اقتصادي خواهد بود يا خير. 

مبناي كار بمبهاي هسته‌اي 

مقدمه

ذرات زير اتمي داراي خاصيتي به نام اسپين هستند كه يك واژه ي انگليسي و به معني «چرخش» است. اين خاصيت را مي‌توان به چرخش يك فرفره به دور يك محور تشبيه كرد. آنچه حقيقتاً يك اسپين معرف آنست، عبارت از منظر ذره هنگام نگاه كردن به آن از جهات مختلف.

وقتي يك ذره همانند نقطه‌اي از جهات مختلف شكلي مشابه داشته باشد، آن را ذره‌ي اسپين 0‌ گويند. برعكس وقتي دره‌اي را اسپين 1 نامند كه همانند يك فلش از جهات مختلف متفاوت به نظر آيد و بايد يك مدار كامل (360 درجه) را دور بزند تا اين كه منظر سابق خود را به دست آورد. هنگامي ذره اسپين 2 است كه همانند يك فلش دو سر مي‌باشد يعني بايد يك نيم مدار (180درجه) بچرخد تا مشابه منظر سابق گردد. همچنين ذراتي هستند كه بايد دوبار مدار را طي نمايند تا منظر اصلي را بيابند. در چنين حالتي ذره را اسپين 2/1 گويند.

با توجه به اين خواص، تمام ذرات در جهان را مي‌توان به دو گروه تقسيم كرد:

1- ذرات اسپين 2/1 تشكيل دهنده‌ي ذرات ماده در جهان هستي هستند.

2- ذرات اسپين 0و 1و 2 شامل نيروهايي كه بر ذرات ماده اثر مي‌گذارند و به آنها ذرات حامل نيرو يا محازي گويند.

هنگامي كه يك ذره‌ي ماده مانند الكترون يا كوارك از خود ذره‌اي حامل نيرو ساطع مي‌نمايند، سرعت ذره‌ي ماده تغيير مي‌يابد. همچنين اگر ذره‌ي حامل نيرو به يك ذره‌ي مادي برخورد نمايد، جذب آن شده و موجب تغيير سرعت ذره‌ي ماده مي‌گردد.

در ذرات مادي دو ذره ي ماده‌ي مشابه نمي‌توانند در يك حالت وجود داشته باشند اما ذرات حامل نيرو از اين اصل تبعيت نمي‌كنند. اين خاصيت بدان معني است كه محدوديتي در تعداد ذراتي كه تبادل مي‌يابند و يا توليد نيرو مي‌كنند وجود ندارد.

ذرات حامل نيرو را ذرات مجازي يا بالقوه نيز گويند زيرا برعكس ذرات حقيقي به وسيله‌ي دستگاه هاي ردياب نمي‌توان به وجودشان پي برد بلكه فقط مي‌توانيم وجودشان را از اندازه گيري اثراتشان دريابيم. ولي در بعضي از حالات مي‌توان ذرات، اسپين 0 و 1 و 2 را همانند ذرات حقيقي مستقيماً رديابي نمود و اين در حالتي است كه اين ذرات، توليد موج نمايند (مانند امواج نور). بدين ترتيب با توجه به حالات مربوط، بعضي ذرات حامل نيرو مانند فوتون مي‌توانند در يك حالت حقيقي و در حالت ديگر مجازي باشند.

نيروهاي چهارگانه حكمفرما بر طبيعت 

ذرات عامل نيرو را مي‌توان برحسب شدت نيروي مورد حمل و ذراتي كه با آنها اثرات متقابل دارند در چهار طبقه گروه بندي نمود. كه به شرح زير است:

1- نيروي جاذبه: اين نيرو جهاني است يعني هر ذره در جهان هستي اثر نيروي جاذبه را بر حسب جرم و انرژي‌خود دريافت مي‌نمايد. نيروي جاذبه ضعيفترين نيروي جهان هستي است، بطوري كه نمي‌توان آن‌را بدون دو خاصيت ويژه‌اش ملاحظه كرد. اين دو خاصيت مهم عبارتند از:

- اين نيرو از فاصله‌ي دور اثر مي‌گذارد،

- اين نيرو هميشه جاذب است.

به عبارت ديگر، نيروي جاذبه‌ي بين دو ذره‌ي يك جسم خيلي ضعيف است ولي وقتي اين ذرات با هم جمع شده و جسم بزرگي مانند كره‌ي زمين يا خورشيد را تشكيل دهند، اثر آن كاملاً قابل ملاحظه مي‌گردد.

نيروي جاذبه بين دو ذره را با ذره‌اي حامل نيرو با اسپين 2 به نام گراويتون توجيه مي‌گردد. نيروي جاذبه‌ي بين زمين و خورشيد عبارت است از تبادل گراويتون بين ذرات ماده‌ي تشكيل دهنده‌ي اين دو كره مي‌باشد. ذره‌ي گراويتون، يك ذره‌ي مجازي است ولي اثرات قابل اندازه‌‌گيري توليد مي‌نمايد. اين نيرو در ذرات زير اتمي تأثير چنداني ندارد.

2- نيروي الكترومغناطيس: تبادلات بين ذرات كه داراي بار الكتريكي هستند، نيروي الكترومغناطيسي ناميده مي‌شود. اين نيرو شامل ذرات بدون بار الكتريكي همچون گراويتون نمي‌گردد. مي‌دانيم كه دو نوع بار الكتريكي وجود دارد. يكي مثبت و ديگري منفي. نيروي بارهاي همنام دافعه و ناهمنام جاذبه است.

در اجسام بزرگ اين دو بار تقريباً برابر و تأثير چنداني ندارد. اما در مقياس اتمها و مولكولها اين نيروحاكم است. يعني جاذبه‌ي الكترومغناطيسي بين الكترونها با بار منفي و پروتونها با بار مثبت در هسته‌ي اتم موجب حركت الكترونها به دور هسته مي‌گردد. جاذبه الكترومغناطيسي به علت تبادل تعدادي ذره‌ي مجازي و بدون جرم با اسپين 1 است. كه فوتون ناميده مي‌شود.

3- نيرو يا برهمكنش هسته‌اي ضعيف: سومين نيروي جهان است كه مسئول پديد‌ه‌ي راديواكتيويته بوده و بر كليه‌ ذرات اثر مي‌كند. اين اثر شامل سه ذره با اسپين 1 است كه به آنها بوزون گويند.

اگر تنها نيروي قوي در هسته ها فعال بود آن وقت بيشتر هسته‌ها به شدت مقاوم مي‌گشتند. اگر چه ما از تجربه‌هاي خود مي‌دانيم كه هسته‌هاي معين(مانند اورانيم) چنان فشرده‌اند كه بطور خودكار مي‌شكنند و قطعات كوچكتري را كه راديواكتيويته مي‌ناميم آزاد مي‌كردند. بطور ساده در اين عناصر هسته‌ها مقاوم و يكپارچه نمي‌باشند. بنابراين نيروهاي ضعيفتر بايد در كار باشند، يكي از اين نيروها كه به راديواكتيويته حكومت مي‌نمايد و مسئول يكپارچه نبودن هسته‌هاي سنگين مي‌باشد را نيروي ضعيف مي‌نامند.

4- نيرو يا برهمكنش هسته‌اي قوي: چهارمين نيروي جهان هستي است كه 1000 مرتبه شديدتر از نيروي الكترومغناطيس. 1014 مرتبه شديدتر ازنيروي هسته‌اي ضعيف و بالاخره1040 مرتبه شديدتر از نيروي جاذبه مي‌باشد.

باور عموم بر آن است كه ذره ديگري به نام گلوئون، با اسپين 1، اين نيرو را حمل مي‌‌كند و تنها با خودش و نيز با كوارك ها وارد كنش و واكنش مي‌گردد. نيروي هسته‌اي قوي ويژگي عجيبي دارد به نام تحديد: اين ويژگي ذرات را بگونه‌اي در كنار يكديگر قرار مي‌دهد كه هيچ رنگي‌حاصل نگردد. نمي‌توان يك كوارك تنها را يافت چرا كه به ناچار رنگي است (سرخ، سبز يا آبي). در عوض يك كوارك سرخ بايد با يك «رشته» گلوئون به يك كوارك سبز و يك كوارك آبي متصل گردد(سرخ+سبز+آبي=سفيد). اين مجموعه سه تايي يك پروتون يا يك نوترون بوجود مي‌آورد. امكان ديگر، زوجي مركب از يك كوارك و يك پاد كوارك است (سرخ+ پادسرخ يا سبز+ پاد سبز يا آبي= سفيد) چنين تركيباتي، ذره‌اي به‌نام مزون شكل مي‌دهند كه ناپايدارند زيرا كوارك و پاد كوارك مي‌توانند يكديگر را نابود كنند و الكترون و ذره‌هايي توليد نمايند. به همين سان، خاصيت تحديد مانع از آنست كه يك نوئرون تنها بماند، چرا كه گلوئون ها هم داراي رنگ مي‌باشند.

نيروي هسته‌اي قوي ويژگي ديگري به نام آزادي مجانب‌وار دارد كه مفهوم كوارك و گلوئون را كاملاً تعريف مي‌نمايد. در انرژي‌هاي معمولي، نيروي هسته‌اي قوي، براستي قوي است، و موجب پيوستگي فشردگي كوارك ها به يكديگر مي‌گردد. اما آزمايش با شتابدهنده‌هاي ذره عظيم نشان مي‌دهد كه در انرژي‌هاي بالا نيروي هسته‌اي قوي، بسيار ضعيف مي‌شود و كوارك ها و گلوئون ها كمابيش مثل ذرات آزاد رفتار مي‌كنند.(كه در خورشيد چنين مي شود)

اين نيرو در نوترون و پروتون، كوارك ها را در كنار هم نگه مي‌دارد و در هسته اتم، نوترون ها و پروتونها را دور هم جمع مي‌كند اما تنها چند عنصر مي‌توانند موازنه‌ي حساس بين نيروي قوي (كه قصد دارد هسته را به گرد هم نگه دارد) و نيروي الكتريسيته دافع (كه قصد دارد هسته را از هم متلاشي كند) ابقا نمايند و كمك مي‌كند تا بيان شود كه چرا در طبيعت فقط حدود يكصد عنصر شناخته شده موجود مي‌باشد. فراتر از يكصد پروتون در هسته، حتي نيروي هسته‌اي قوي به سختي بر نيروي الكتريكي دافعه بين اين پروتون ها غلبه مي‌كند.

وقتي كه به هسته‌هايي كه نيروي هسته‌اي ضعيف بر آنها اثر كرده و متزلزلشان كرده نوتروني پرتاب كنيم باعث مي‌شود كه هسته تاب تحمل خود را نداشته باشد و بشكند، در نتيجه مقداري نيروي هسته‌اي قوي ناگهان آزاد مي‌گردد و اثر فاجعه آميزي ايجاد مي‌كند. بطور مثال وقتي كه هسته‌ هاي اورانيم در بمب اتمي شكافته شود، انرژي‌ زيادي كه در هسته ذخيره شده است، به شكل انفجار هسته‌اي رها مي‌شود. اين انرژي آزاد شده توسط نيروي قوي بسيار بيشتر از انفجار شيميايي است كه تحت فرمان نيروي الكترومغناطيس توليد مي‌شود. همين نيرو علت انرژي توليدي در بمب‌هاي هسته‌اي را نيز توجيه مي‌كند.


بمب هيدروژن      H-Bomb 

بسيار مخربتر از بمب اتمي است. انرژي بمبهاي هيدروژني از عمل همجوشي هسته‌اي (فوزيون) اتمهاي هيدروژن به دست مي‌آيد كه در آن اتمهاي سبكتر با يكديگر تركيب مي‌شوند و اتمهاي سنگينتر توليد مي‌كنند.

نوعي از بمب هيدروژني بمب‌نوتروني ناميده مي‌شود. اين بمب براي كشتن افراد، بدون آسيب‌رساندن به تأسيسات اطراف محل انفجار، ساخته شده است. ميزان تابش اشعه‌ي ‌مرگبار بمبهاي‌نوتروني هنگام انفجار بسيار زياد وميزان گرما و فشار هواي ايجاد شده كم است. ميزان‌تابش يك بمب‌نوتروني يك كيلو تني برابر تابش يك بمب‌ ا‌تمي ده كيلو تني است. بر اثر انفجار بمب‌هيدروژني، گلوله‌ي آتشين و بسيار بزرگي كه گاه قطر آن به چندكيلومتر مي‌رسد، ايجاد مي‌شود. همراه آن ابري ناهموار و پيچيده شبيه گل‌كلم، به ارتفاع چندين كيلومتر وگستردگي چندصد كيلومتر به‌وجود مي‌آيد. ذرات‌راديواكتيو، همراه ‌اين ابر، پراكنده‌مي‌شوند و محيط را آلوده، گياهان را مسموم‌و انسان و جانوران‌را بيمار مي‌كنند.

در سال 1952 م ، ايالات متحد امريكا اولين بمب هيدروژني را كه قدرت انفجار آن 10.4 مگاتن بود در جزاير مرجاني بيكيني(Bikini) در اقيانوس آرام، آزمايش كرد. دو سال پس از آن اتحاد جماهير شوروي نيز اقدام به ساخت بمب هيدروژني كرد و در سال 1961م، بزرگترين بمب هيدروژني ساخته شده تا آن زمان را آزمايش كرد. قدرت انفجار اين بمب 58 مگاتن گزارش شد.

بمبهاي هيدروژني انواع متفاوتي دارند كه در اينجا به يكي از آنها اشاره مي‌شود.

بمب هيدروژني ليتيم دوتريمي 

براي اين كه با هيدروژن بتوان عمل فوزيون را انجام داد به انرژي بسيار زيادي نياز است به همين دليل براي مصرف انرژي كمتر و سرعت بيشتر از ايزوتوپ هاي آن دوتريم و تريتيم استفاده مي‌شود. اتم هيدروژن داراي يك پروتون در هسته و يك الكترون در مدار به دور هسته است در حالي كه اتم دوتريم داراي يك پروتون و يك نوترون در هسته و يك الكترون در مدار است و تريتيم داراي يك پروتون ‌و دو نوترون در هسته و يك الكترون در مدار مي‌باشد.

بمب هيدروژني بر سه اصل شكست - همجوشي - شكست عمل مي‌كند. بدواً انفجار به وسيله‌ي يك شارژر تي ان تي كه ماده‌ي منفجره‌ي كلاسيك است شروع مي‌شود. اين انفجار موجب مي‌گردد كه عمل شكست هسته شروع و انجام شده و مقادير كافي اورانيم 235 آزاد گردد و در نتيجه فعل و انفعالات زنجيره‌اي بدون كنترل آغاز مي‌گردد.

در اثر فعل و انفعالات زنجيره‌اي زياد نوترون و نيز گرما حاصل شده كه روي اتمهاي ليتيم 6 و دوتريم كه در استوانه‌ي مركزي بمب انبار شده است اثر نموده در نتيجه ليتيم تبديل به تريتيم مي‌شود. حرارت فوق‌العاده زياد محيط مخلوط شده وتشكيل پلاسما مي‌دهند. ذرات پلاسما به هم آميخته (فوزيون) و تشكيل هليم 4 مي‌دهد كه توأم با انفجار گرما هسته‌اي مي‌باشد. انفجارگرما هسته‌اي موجب آزاد شدن زيادتر نوترون ها شده و نوترونها شروع به بمباران ديواره‌ي داخلي بمب كه از اورانيم 238 تشكيل يافته نموده و بالاخره با ايجاد الكترونها آخرين مرحله‌ي فعل و انفعالات با انفجار مهيب بمب همراه است. تمام مراحل سه گانه‌ييد شده در يك لحظه‌ي فوق العاده‌ كوتاه در بمب انجام مي‌شود.

جوش هسته‌اي (در خورشيد) 

در شكافت هسته، يك هسته سنگين به هسته‌هاي سبكتر تبديل مي‌شود در صورتيكه عمل جوش هسته‌اي عكس آن است، بدين ترتيب كه در عمل جوش چند هسته سبك به هسته سنگينتر تبديل مي‌شود. براي آنكه جوش هسته صورت گيرد بايد هسته يك اتم با انرژي بسيار زياد به هسته اتم ديگر برخورد كند براي مثال در خورشيد براي تأمين چنين انرژي زيادي دماي 15 ميليون درجه سانتيگراد و تحت فشار 200 ميليارد اتمسفر نياز است تا پروتون ها متزلزل شوند.

يكي از نمونه هاي جوش هسته‌اي، پيوند هسته‌ هاي هيدروژن و تبديل آنها به هليم در خورشيد است. در اين فعل و انفعال دائماًً مقداري جرم به انرژي تبديل مي‌شود به طوري كه درهر ثانيه 564  ميليون تن هيدروژن مصرف و 560 ميليون تن هليم تشكيل مي‌شود و 4 ميليون تن به انرژي گرمايي معادل 1023*3.83 كيلووات آزاد شده و به طور پيوسته به فضاي اطراف صادر مي‌كند فعل و انفعال به صورت زير است:

11H + 11H      21H + e  ++ v 

21H ايزوتوپ هيدروژن (دوتريم) و e  + پوزيترون[3] و v نوترينو[4] مي‌باشد.

از تركيب 21H با هيدروژن معمولي خواهيم داشت:

21H + 11H      32He + g 

و از تركيب دو ذره ايزوتوپ هليم (32He) و دو اتم هيدروژن بدست مي‌آيد.

32H + 32H      42H + 11H + 11H  

به طور خلاصه فعل و انفعالات تبديل هيدروژن به هليم به صورت زير نوشت:

4 11H      42H + g + 2 e  + + 2v 

يعني چهار هسته اتم هيدروژن در دماي بسيار زياد به هسته هليم تبديل مي‌شود و در اين تبديل 25.7 MeV انرژي آزاد مي‌گردد.

منابع و مآخذ 

فراسوي انيشتين «تئوري ابر ريسمانها»/ مؤلف دكتر ميچوكاكو و جنيفر ترينر/مترجم حميد رضا جودير/ انتشارات ايمان/ چاپ اول

تاريخچة زمان/ اثر استيون هاوكينگ/ترجمة محمد رضا محجوب/ نشر شركت سهامي انتشار / چاپ نهم 1384

ماده ، انرژي و جهان هستي/ اثر دكتر منوچهر بهرون/ انتشارات نشر و پژوهش فروزان روز/ چاپ اول 1375

فرهنگنامة كودكان و نوجوانان ج 4/ اثر شوراي كتاب كودك/ ناشر شركت تهيه و نشر فرهنگنامه كودكان و نوجوانان/ چاپ اول1377

فرهنگنامة كودكان و نوجوانان ج6/ اثر شوراي كتاب كودك/ ناشر شركت تهيه و نشر فرهنگنامه كودكان و نوجوانان /چاپ اول1379

انرژي اتمي از سري كتاب هاي چرا و چگونه ج7/ اثر دكتر اريك اوبلاكر/ ترجمة بهروز بيضايي/ناشر انتشارات قدياني/چاپ چهارم پاييز 1374

كتاب فيزيك سال چهارم آموزش متوسطه ي عمومي رياضي فيزيك/ تأليف ابواقاسم قلمسياه و محمد علي پيغامي/ نشر آموزش و پرورش /سال 1361



[1] يك كيلوتن برابر است با انرژي آزاد شده 910 تن متري ماده ي منفجره تي. ان. تي

[2] نيم عمر يك ايزوتوپ راديواكتيو، مدت زماني است كه طي آن نصف اتمهاي آن متلاشي مي شود و راديواكتيويته ي آن نصف شود. 

[3] Positron  ذره اي مشابه الكترون اما با بار مثبت كه ضد ماده ي آن نيز هست.

[4] Neutrino ذره بنيادي به معني نوترون كوچك است كه خنثي با واكنش پذيري بسيار كم است كه جرم در حال سكون آن تقريبا صفر است.

 

   + پارسا هوشمند ; ۸:۳۳ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٥/۱٢/۱٦
comment نظرات ()