بمب هیدروژنی و تفاوت آن با بمب اتمی

بمب هیدروژنی و تفاوت آن با بمب اتمی

گردآوری و تالیف: اصغر ناصری

ششم ژوئن سالجاری کره شمالی ادعا کرد که یک بمب هیدروژنی با قدرت 120 کیلوتن را آزمایش کرده است. کارشناسان نظامی هنوز در مورد ادعای این کشور تردید دارند، زیرا آزمایش بمب هیدروژنی در سطح زمین و کنترل فرایند پیچیده همجوشی هسته‌ای بسیار دشوار است. آنها احتمال می‌دهند کره شمالی نوعی بمب اتمی تقویت شده را به مورد آزمایش گذاشته باشد. در این مقاله نگاهی به نحوه عمل بمب اتمی و بمب هیدروژنی می‌اندازیم.

شکافت هسته‌ای، همجوشی هسته‌ای

شکافت هسته‌ای (fission) به معنی شکافته شدن اتمهای رادیواکتیو به اتمهایی کوچکتر است. عناصر سنگین رادیواکتیو مانند پلوتونیوم 239 و اورانیوم 235 در طی این فرایند به اتمهای کوچکتری مانند باریم و کریپتون شکافته می‌شوند. در طی این واکنش، مقدارکمی از جرم هسته‌های اولیه ناپدید و به مقادیر عظیمی انرژی گرمایی تبدیل می‌شود.

عناصر رادیواکتیو دارای ناپایداری ذاتی بوده و بخودی خود به عناصر سبکتر تجزیه می‌شوند. بطور کلی وقتی جرم اتمی یعنی مجموع جرم پروتونها و نوترونهای تشکیل دهنده هسته یک اتم از عدد معینی بیشتر شود، نیروی هسته‌ای قوی مابین این ذرات قادر به مقاومت در برابر نیروی دافعه الکترومغناطیسی میان پروتونها نبوده و هسته‌ها بتدریج متلاشی می‌شوند. در طی این واکنش، نوترونهای پرسرعت و اشعه گاما (درات فوتون پرانرژی) آزاد می‌شوند. نوترونهای آزاد شده خود قادرند به هسته‌های دست نخورده دیگر پیوسته و ناپایداری آنها را موجب شوند. در نتیجه این هسته ها نیز شکافته شده و واکنش شکافت هسته ای بصورت زنجیره‌ای ادامه می یابد.

شکافت هسته اورانیوم

در رآکتورهای هسته‌ای سرعت شکافته شدن هسته‌ها با کندکردن سرعت نوترونها و جذب و خنثی سازی تعداد زیادی از آنها، کاهش می‌یابد. لیکن در بمب اتمی این واکنش تسریع شده و مقادیر عظیمی انرژی بطورآنی آزاد می‌شود که نتیجه آن یک انفجار اتمی است.

در همجوشی هسته‌ای (fusion) دو اتم هیدروژن با یکدیگر واکنش کرده و یک اتم هلیوم، یک نوترون آزاد و مقادیر عظیمی انرژی بوجود می‌آید. همجوشی هسته‌ای واکنشی است که در هسته خورشید و سایر ستارگان رخ داده و دمای عظیم مرکز آنها را موجب می‌شود.

همجوشی هسته ای

دو نوع اصلی بمب اتمی

برای یک انفجار اتمی، باید جرمی از یک ماده رادیواکتیو مانند پلوتونیوم 239 یا اورانیوم 235 به شکل یک جرم ابربحرانی (supercritical) فشرده شود تا واکنش شکافت هسته‌ای با سرعتی دیوانه‌وار به انجام رسد. در نوع انفجاری، مانند بمب Fat Man که ناکازاکی را در 1945 ویران کرد، انفجار خرج‌های آغازگر که در پیرامون بمب قرار دارند ماده اتمی را به سمت داخ فشرده کرده و انفجار اتمی اصلی را موجب می‌شود (شکل زیرسمت چپ).

سمت راست بمب اتمی از نوع توپی را نشان می دهد که در آن یک توده هسته‌ای به سمت مکمل ان شلیک شده و با برخود، هر دو به بالای جرم ابربحرانی فشرده می‌شوند. این نوع بمب در هیروشیما آزمایش شد.

دو نوع اصلی بمب اتمی

بمب هیدروژنی

در یک بمب هیدورژنی واکنشی از نوع همجوشی هیدروژن مانند مرکز ستارگان رخ می‌دهد. برای آغاز آن واکنش، سطوح انرژی چنان بالایی نیاز است که واکنش‌های انفجاری معمولی قادر به تولید آن نیستند و در نتیجه باید از یک انفجار اتمی اولیه برای تدارک این انرژی آغازین استفاده کرد. بدین ترتیب بمبهای هیدروژنی اساسا دو مرحله‌ای هستند. در مرحله اول یک بمب اتمی معمولی منفجر شده و مقدار زیادی انرژی به شکل اشعه ایکس تولید می‌کند. این اشعه ایکس به سمت یک بمب ثانویه هدایت می‌شود که در مرکز خود ماده لازم برای همجوشی هسته‌ای دارد. بدین ترتیب انفجار دوم به شکل همجوشی سریع هسته‌ای آغاز می‌گردد.

ساختار یک بمب هیدروژنی

منبع اصلی:

http://www.businessinsider.com/how-nuclear-weapons-work-2016-1