انفجار هسته ای

navid

انفجار هسته ای

تعریف انفجار

انفجار اعم از عادی یا هسته ای عبارتست از رهایی مقدار زیادی انرژی در مدت زمانی بسیار کوتاه و در فضای محدود .

ساختار انفجاری هسته ای

در انفجار هسته ای حرارت و فشار حاصل از اندازه ای است که جرم بمب و همه مواد موجود در فضای مزبور را در آن واحد زمان بصورت توده ای از گاز داغ ، ملتهب و فشرده در آورده و تشکیل گوی آتشین که در حدود چند میلیون درجه حرارت است می دهد این گوی آتشین بلافاصله انبساط کرده و به لایه های بالای جو صعود می کند.انبساط سریع گوی آتشین فشار اطراف خود را بالا برده و موج انفجاری بسیار شدیدی و یا موج ضربه فوق العاده ای در زمین یا آب یا در زیر زمین ایجاد می کند که اثر تخریبی انفجار مربوط به آنها ست .

مشخصات انفجاری هسته ای

- در نزدیکی انفجار سرعت موج از یک کیلومتر درثانیه یعنی هزارها کیلومتر در ساعت بیشتر است .

- قسمت عمده ای از انرژی انفجار بصورت حرارت و نور آزاد می شود که در منطقه وسیعی ایجاد آتش سوزی نموده و حتی در فاصله های دورتر سبب سوختگی در پوست بدن موجودات زنده ای که در معرض آنها قرارگرفته باشند می گردد .

- مقدار زیاری اشعه نامریی هسته ای به نام تشعشع هسته ای اولیه بوجود می آید که قدرت نفوذی فوق العاده ای داشته و بر حسب شدت تشعشع آنها آثار بیولوژیکی تشعشعات هسته ای وخیم یا کشنده در موجودات زنده بوجود می آورند .

- مواد حاصل از انفجار های هسته ای به شدت رادیو اکتیو بوده ومنطقه وسیعی را بطوری الوده می سازد که بر حسب نزدیکی یا دوری از مرکز انفجار تامدتی غیر قابل سکونت خواهند بود مانند هیروشیمای ژاپن .

- در انفجارهای معمولی درجه حرارت در مرکز انفجار به حدود 5000 درجه سانتیگراد درمورد انفجارهای هسته ای به ده ها میلیون درجه می رسد .

حوزه انفجارهسته ای

قطر کره آتشین از بمب هسته ای یک مگاتنی در یک هزارم ثانیه به حدود 150متر رسیده ودر هر ثانیه به حداکثر اندازه خود که حدود 2000 متر است می رسد و پس از یک دقیقه نسبتا سرد شده و روشنایی خود را از دست می دهد این زمانی است که انفجار 7 کیلو متر صعود کرده است برای تصور میزان درخشندگی آن کافیست اشاره کنیم که :

- از فاصله یکصد کیلومتری از نور خورشید در وسط روز درخشنده تر است .

- در پاره ای از آزمایش ها که در طبقات بالای جو انجام گرفته نور حاصله از فاصله 1000کیلومتری محسوم بوده است که تحت بعضی شرایط این نور می تواند موجب کوری موقتی یا سوختگی دایمی شبکیه چشم شود .

- در موقع آزمایشات هسته ای در معرض بودن تصادفی اشخاص موجب سوختگی شبکیه چشم درمسافت 10مایلی در سلاح 20 کیلو تنی شده است .

- گوی آتشین همانطور که به سرعت بزرگ شده و صعود می کند تغییر شکل داده و پهن تر می شود ضمناً هوا و خاک و عناصر دیگر را از پایین به داخل خود می مکد و به همین ترتیب دنباله ای از غبار تشکیل می شود که گوی آتشین را به زمین وصل می کند کره آتشین بتدریج سرد شده و بصورت ابری متلاطم در می آید که ابتدا سرخ رنگ بوده و بعد سفید می شود در این حال با دنباله خود شکل قارچی به خود می گیرد .

تخریب بعد از انفجار هسته ای

- چنانچه انفجار در سطح زمین یا نزدیکی آن اتفاق بیافتد مقدار زیادی خاک و شن و مواد مختلف بخار شده و همراه با گوی آتشین بالا می روند یک صدم انرژی سلاح مگاتنی در تر کش سطحی کافی است که 4000 تن خاک و شن و سنگ را بخار نماید این مواد که بدین ترتیب به داخل گوی آتشین کشیده شده با مواد رادیو اکتیو مخلوط می شوند و ابر اتمی قارچ شکل انفجارات اتمی را شکل می دهند ذرات این باد بتدریج به زمین بازگشته و یا در اثر برف و باران به زمین ریخته خواهد شد این عمل ریزش اتمی نامیده شده و منبع تشعشعات باقیه خواهند بود .

- در انفجارهای زیر آبی مقدار زیادی آب بخار خواهد شد یک صدم انرژی سلاح یک مگاتنی کافیست که 20000 تن آب را بخار کند .

- انفجار زیر زمینی اتمی ایجاد تکانهایی مانند زمین لرزه می نماید در اثر این لرزش و جابه جاشدن قسمتی از سطح زمین خرابی بوجود می آید اما انرژی یک زلزله قوی با انرژی یک میلیون بمب اتمی برابر است!

تقسیم بندی انرژی انفجار سلاح اتمی

مجموع انرژی حاصله که به نام قدرت بمب نامیده می شود به سه اثر اولیه تقسیم می شود . گرچه تقسیم بندی انرژی تا اندازه ای به نوع سلاح و سوختنش وشرایط انفجار بستگی دارد ولی بطور کلی بصورت زیر تقسیم بندی می شود .

- 50% انرژی به توسط موج انفجاری یا موج ضربه حمل می شود .

- 35% انرژی را تشعشع حرارتی و امواج نورانی در خود دارند .

- 15% انرژی را تشعشع هسته ای ( 5% تشعشع ابتدایی 10% تشعشع باقیه ) دارد.

منبع:academist.ir

navid

سلاح های هسته ای

]

به طور کلی می‌توان سلاح های هسته ای را بر اساس منبع تأمین انرژی سلاح به دو دسته تقسیم کرد:

الف- بمب شکافت: این بمب‌ها انرژی خود را از واکنش های شکافت هسته ای به دست می‌آورند. این بمب‌ها را از گذشته به این سو، بمب اتمی نام نهاده اند و در متون مختلف عباراتی چون بمب اتم، بمب اتمی یا A-bomb را دید که همه به این نوع سلاح اشاره دارند. البته با توجه به این واقعیت که انرژی این سلاح از واکنش های شیمیایی پیوند میان اتمها آزاد نمی شود، این نام گذاری دقیق نیست؛ با این وجود نامگذاری بمب اتمی پذیرفته شده است. بهتر این است که به آنها سلاح هسته ای یا دقیق تر، سلاح های شکافت هسته ای بگوییم.

ب- بمب هم جوشی: این بمب بر اساس هم جوشی هسته ای طراحی شده است. سلاح هایی که تنها یک مرحله هم جوشی انجام می‌هند، سوخت اولیه شان فقط هیدورژن است و از این رو به بمب هیدروژنی یا H-bomb معروف شده اند. به این سلاح ها، سلاح های گرما هسته ای نیز می‌گویند، زیرا برای آغاز واکنش زنجیره ای هم جوشی هسته ای به دمای اولیه بسیار بالایی نیاز است.

امروز، تمایز دادن این دو نوع سلاح بسیار دشوار است؛ زیرا در سلاح های پیچیده ای که امروزه ساخته می شود هر دو نوع بمب با هم ترکیب شده اند. مثلاً ابتدا یک بمب شکافت کوچک منفجر می شود تا دما و فشار مورد نیاز واکنش هم جوشی و انفجار بمب هم جوشی فراهم شود. عناصر هم جوشی هم ممکن است در هسته یک بمب شکافت استفاده شوند، چون نوترونهایی که از آنها تولید می شود باز می آفریند شکافت را بالا می برد.

وجه تمایز سلاح های شکافت و هم جوشی در این است که انرژی آنها از تغییرات هسته اتم به دست می آید. پس بهترین نام برای تمامی این سلاح های انفجاری، سلاح هسته ای یا Nuclear Weapon است. نوع دیگری از استفاده از سلاحهای اتمی هم وجود دارد که به آن بمب کثیف می گویند.

بمب های شکافت (Fission Bomb)

ساده ترین بمب های هسته ای بمب های شکافت خالص هستند که اساس سلاح های پیشرفته امروزی را تشکیل می دهند. اولین بار این بمب در آزمایش ترینتیی که نخستین دستاوردهای علمی پروژه، منهتن بود، منفجر شد.

یک بمب هسته ای شکافت، با تبدیل مداوم یک جرم زیر بحرانی یک ماده قابل شکافت به یک مجموعه فوق بحرانی و ایجاد یک واکنش زنجیره ای همراه با تولید مقداربسیار زیاد انرژی کار می کند. در عمل جرم به طور پیوسته و آرام و آرام به حالت بحرانی نمی رسد، بلکه از یک حالت زیر بحرانی به یک حالت بسیار فوق بحرانی تبدیل می شود. بدین ترتیب هر نوترون، نوترونهای جدید و زیادی تولید می کند و واکنش زنجیرهای با سرعت بسیار زیادی پیش می رود. مشکل اصلی در تولید یک بمب هسته ای شکافت بازده انفجاری خوب، این است که بتوان برای مدت کافی، اجزای بمب را کنار هم نگاه داشت تا بخش قابل توجهی از انرژی هسته ای قابل تولید آزاد شود.

تا پیش از زمان رها کردن بمب، ماده قابل شکافت را باید به صورت قطعات متعدد و جدا از هم که هر یک کمتر از جرم بحرانی هستند، نگاهداری کرد. در زمان انفجار، باید مواد قابل شکافت را به سرعت در کنار هم قرار داد. در ضمن فرآیند جمع شدن مواد، واکنش زنجیره ای آغاز می شود و سبب می شود اجزای بمب گرم شده، منبسط شوند. این انبساط مانع از فشرده شدن حداکثر مواد می شود ( به صرفه ترین حالت تولید انرژی در فشردگی کامل مواد قابل شکافت روی می دهند. ) اما فراهم کردن سیستمی که تمام این کارها را به خوبی انجام دهد اصلاً کار ساده ای نیست.

برای انفجار بمب باید چه کار کرد؟

الف – قطعات فرو بحرانی ماده هسته ای باید به هم متصل شوند تا یک جرم فرا بحرانی را تشکیل دهند. این جرم فرا بحرانی به هنگام آغاز واکنش، بیشتر از حد نیاز نوترون تولید می کند و ادامه یک واکنش زنجیره ای را تضمین می کند.

ب – تا آنجا که ممکن است، ماده بیشتری قبل از انفجار بمب شکافته شود تا از سوخته شدن بمب جلوگیری شود. سوخته شدن، زمانی است که بمب خوب عمل نکند و مواد قابل شکافت اندکی دچار شکافت هسته ای شوند.

برای تبدیل سوخت هسته ای از حالت فرو بحرانی به حالت فرا بحرانی، معمولاً از دو روش استفاده می شود. روش نخست، کنار هم قرار دادن جرمهای فرو بحرانی در کنار هم و تشکیل یک جرم فرو بحرانی است. روش دوم، فشرده کردن یک جرم فرو بحرانی و رساندن آن به جرم فرا بحرانی است.

نوترونها را یک مولد نوترون تولید می کند. این مولد، یک ساچمه کوچک از جنس پولونیوم و بریلیوم است که درون یک ورقه فلزی واقع شده است. ساچمه و پوشش فلزی اش درون هسته سوخت هسته ای بمب قرار می گیرد و بدین شکل عمل می کند:

1. هنگامی که دو جرم فرو بحرانی به هم متصل می شوند، پوشش فلزی ساچمه می شکند و پولونیوم بلافاصله ذرات آلفا ساطع می کند.
2. این ذرات آلفا بریلیوم 9 ( Br9 ) برخورد می کنند و در نتیجه بریلیوم 8 ( Br8 ) و چند نوترون آزاد می شود.
3. این نوترونهای آزاد به هسته های سوخت اتمی برخورد می کنند و شکافت هسته ای را آغاز می کنند.

در نهایت، واکنش شکافت درون یک پوشش فلزی چگال که بازتابنده نام دارد، گسترش می یابد. بازتابنده معمولاً از U-238 ساخته می شود. ادامه واکنش شکافت، سبب می شود بازتابنده گرم شود و انبساط پیدا کند. انبساط بازتابنده، فشاری را در جهت عکس به هسته واکنش وارد می کند و گسترش هسته را کندتر می کند. بازتابنده هم چنین نوترونهای پر انرژی را به درون هسته شکافت منعکس می کند و بازده فرآیند شکافت هسته ای را افزایش می دهد.

بمب شکافت به مکانیسم تفنگی

ساده ترین راه برای رساندن دو جرم فرو بحرانی به یکدیگر، این است که تفگی بسازیم و یکی از این جرمها را به سمت دیگری شلیک کنیم. جرم بحرانی U-235 به صورت یک کره به دور مولد نوترون ساخته می شود، ولی مقداری از آن به صورت یک گلوله کوچک جدا می شود. گلوله در انتهای یک لوله بلند قرار می گیرد و کره اورانیومی در انتهای دیگر لوله قرار می گیرد. مقدار دقیقی مانده منفجره هم پشت گلوله قرار می گیرد.

هنگامی که حسگر فشار سنج با رومتری با ارتفاع مناسب انفجار بمب منطبق شد، مراحل زیر به ترتیب اتفاق می افتد:

1. چاشنی ماده منفجره عمل می کند و انفجاری دقیق، گلوله را به انتهای لوله پرتاب می کند.
2. گلوله به کره اورانیومی و مولد نوترون برخورد می کند و طبق روندی که قبلاً اشاره شد، واکنش شکافت آغاز می شود.
3. واکنش های شکافت هسته ای گسترش می یابند.
4. بمب منفجر می شود.]

navid

بمب هسته ای

نگاه اجمالی

آنچه خداوند در طبیعت به ودیعه نهاده است، اگر بصورت صحیح و در جهت درست مورد استفاده قرار گیرد، وسایل رفاه و آسایش بیشتر را تأمین خواهد کرد. اما اگر این امکانات خدادادی در جهت نادرست و نامشروع مورد بهره برداری قرار گیرند، نه تنها وسیله‌ای برای آرامش و آسایش او نخواهد بود، بلکه بلای جان او شده و وسیله‌ای برای تهدید هستی او تبدیل خواهد شد. یکی از این منابع طبیعی سنگ معدن اورانیوم است که اگر بصورت درست مورد استفاده قرار گیرد، بسیار مفید بوده و به تعداد فوق‌العاده‌ای می‌تواند انرژی برق مورد استفاده بشر را تأمین کند، اما متأسفانه استفاده‌های نادرست سبب شده است که این عنصر خدادادی ماده اولیه سلاحهای مرگبار باشد که بمب اتمی یکی از این نمونه‌ها می‌باشد.

تاریخجه

درسال 1938دو دانشمند آلمانى به نامهاى اتوهان و فرتیس شتراسمن با بمباران هسته اتم اورانیم به وسیله نوترون ها به عناصر رادیواكتیو دست یافتند كه جرم اتمى كوچكترى نسبت به اورانیم داشت، و این ابتداى ساخت بمب اتم بود.

در وسایل انفجارى یا بمبهاى هسته اى از نوع شكافت همان فرآیندى اتفاق می افتد كه در راكتورهاى هسته اى، با این تفاوت كه در یك راكتور هسته اى واكنش شكافت تحت كنترل است وبصورت معمول ودر شرایط عادى قابلیت انفجار ندارد. درراكتورهاى هسته اى تحقیقاتی یا قدرت، ادوات ایمنى بسیار گران قیمتى تعبیه شده است كه روند كار متداوم و متعادل آنرا فراهم می آورند. ولى علیرغم تمام تمهیدات واحتیاط ها، ممكن است عیب ها قصورى ، كاركرد راكتور را هم منجر به حادثه كند.

در بمب هاى اتمى وسایلى تعبیه شده است كه دفعتاّ انرژى معتنابهى در ظرف چند ثانیه با انجام واكنش شكافت حاصل مى گردد . سوخت بمب هاى هسته اى چه از نوع اورانیوم _235 یا پلوتونیم_239 در وضعیتى به صورت قطعاتى با جرم پایین تر از جرم بحرانى نگهدارى می شوند. این قطعات در هنگام انفجار با كمك اولیه مواد انفجارى متعارف، مثل ترى نیتزو تولوئن یا همان TNT و با حصول به جرم بحرانى ، انفجار هسته اى اتفاق مى افتد. در واقع نوترون هاى رها شده از مركز این توده ، واكنش هاى زنجیره اى انفجارى را سبب میشوند . انرژى سینتیكى فراوان واكنش هاى شكافت ، ساختمان ها را فرو میریزد ، انرژى حرارتى ، آنچه را كه سر راه دارد مىسوزاند و تابش هاى مرگ بار هسته اى موجودات زنده را شدیداّ متأثر مى سازد .

در ششم اوت 1945 بمب هسته اى "بچه كوچك" از نوع اورانیم_235 بر روى هیرو شیما استفاده شد ، با برخورد یك نوترون آزاد با هستهء اورانیم_235 ، هسته ، نوترون را جذب می كند و نوترون ها آزاد می شوند ، با متلاشى شدن اتم ، اتم هسته هاى دیگر را متلاشى مىكند.

در نهم اوت همان سال بمب هسته اى دیگرى به نام"مرد چاق" از نوع پلوتونیم _239 روى ناكازاكى در ژاپن انداخته شد. در این روش پلوتونیم_239 توسط اورانیم_238 احاطه شده است با انفجار مواد منفجره پلوتونیم به مخزن كره اى شكل وارد مى شود ، هسته مركزى منفجر مىشود و واكنش شكافت هسته اى رخ مى دهد.

آمریكا در نوامبر سال 1952 اولین انفجار هیدروژنى مایع و سپس در بهار سال 1954 انفجار هیدروژنى لیتیم دو تراید خود را آزمایش كرد . این درحالى بود كه شوروى سابق اولین بمب هیدروژنى جامد خود را در اوت 1953 (كه از بمب هیدروژنى اولیه به مراتب پیشرفته تر بود ) آزمایش كرده بود . به همین دلیل آندره ساخاروف تئوریسین گداخت هسته اى در 32 سالگى لقب پدر بمب هیدروژنى را به خود اختصاص داد.

قسمت های مختلف یک بمب هسته ای[url=/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1386/12/2011517318124218413601652214246115123106216.jpg]

[/url]

1.باتری بمب

2.کلاهک انفجاری الکتریکی

3.خرجی

4.پلوتونیم

5.مواد منفجره

6.مواد منفجره اولیه

مضرات بمب هسته اى

1)گرماى شدید

2)فشار زیاد كه باعث تخریب مى شود

3)مواد رادیو اكتیو

منطقه انفجار بمب‌های هسته‌ای به پنج قسمت تقسیم می‌شود:

1- منطقه تبخیر 2- منطقه تخریب کلی 3- منطقه آسیب شدید گرمایی 4- منطقه آسیب شدید انفجاری 5- منطقه آسیب شدید باد وآتش.

در منطقه تبخیر درجه حرارتی معادل سیصد میلیون درجه سانتیگراد بوجود می‌آید و هر چیزی، از فلز گرفته تا انسان وحیوان، در این درجه حرارت آتش نمی‌گیرد بلکه بخار می‌شود که نمونه آن جنایت آمریکا در هیروشیما و ناکازاکی است.

آثار زیانبار این انفجار حتی تا شعاع پنجاه کیلومتری وجود دارد و موج انفجار آن که حامل انرژی زیادی است می‌تواند میلیون‌ها دلار تجهیزات الکترونیکی پیشرفته نظیر ماهواره‌ها و یا سیستم‌های مخابراتی را به مشتی آهن پاره تبدیل کند و همه آنها را از کار بیندازد.

اینها همه آثار ظاهری و فوری بمب‌های هسته‌ای است . پس از انفجار تا سال‌های طولانی تشعشعات زیانبار رادیواکتیو مانع ادامه حیات موجودات زنده در محل‌های نزدیک به انفجار می‌شود.

بمب نوترونى

بمب نوترونى در واقع یك بمب شكافت گداختى است. در این بمب واكنش هسته اى شكاف با استفاده از اورانیم _235 یا پلوتونیم_239 به عنوان چاشنى آغاز مى شود . این واكنش شكافت به طور خود به خود ، واكنش گداخت زیر را سبب شده ولذا نوترون هاى زیادى را با سرعت و انرژى خیلى زیاد تولید مىكند .

این نوترون هاى پر انرژى مىتوانند از هر چیزى از جمله دیواره هاى سخت ، مثل بتن و فلز عبور كنند . تابش هاى نوترونى مردم را ظرف 5 دقیقه فلج مى سازند و طى 2 تا 3 روز همه را از پاى در مى آورد . این بمب انرژى گرمایى و انرژى سینتیكى كمى را همراه با نوترون ها به وجود مى آورد . بنا براین این بمب ساختمان ها و وسایل را آسیب نمى رسانند . لذا این بمب ،"بمب كشنده تمیز " نام گرفـته است.

گردآوری: مژده اصولی