بمب هیدروژنی قوی تر است یا بمب اتمی؟

بمب‌ های هسته‌ ای دست کم بر دو نوع هستند. نوع معمولی که با شکافت هسته‌ای کار می‌کند و نوعی پیچیده‌تر که با همجوشی هسته‌ ای کار می‌کند. به بمبی که با همجوشی هسته‌ای کار می‌کند، بمب هیدروژنی یا گرما هسته‌ ای می‌گویند. بمب‌‌ های هیدروژنی معمولا قوی‌تر از بمب‌های شکافت هسته‌ای هستند.

کد خبر: ۱۰۰۱۱

تاریخ: ۱۱ مهر ۱۳۹۵ - ۱۶:۳۸

بمب‌ های هسته‌ ای دست کم بر دو نوع هستند. نوع معمولی که با شکافت هسته‌ای کار می‌کند و نوعی پیچیده‌تر که با همجوشی هسته‌ ای کار می‌کند. به بمبی که با همجوشی هسته‌ای کار می‌کند، بمب هیدروژنی یا گرما هسته‌ ای می‌گویند.

بمب‌‌ های هیدروژنی معمولا قوی‌تر از بمب‌های شکافت هسته‌ای هستند. در بمب‌ های هیدروژنی هم برای شروع زنجیره‌ی واکنش همجوشی، ابتدا از شکافت هسته‌ای استفاده می‌شود. با ما همراه باشید تا با نحوه‌ی عملکرد، قدرت تخریب و انواع آنها آشنا شویم.

بمب هیدروژنی یا گرما هسته‌ ای نوعی بمب هسته‌ ای است که انرژی آن ابتدا از طریق فرآیند شکافت هسته‌ ای تامین می‌شود و گرما و فشار حاصله از این انفجار باعث شروع فرآیند همجوشی هسته‌ ای می‌گردد. به همین دلیل بمب‌ های گرما هسته‌ ای انرژی بسیار بیشتری از بمب‌ های هسته‌ ای تک‌مرحله‌ای آزاد می‌کنند. این بمب‌ها از آن رو به «بمب هیدروژنی» معروف شده‌اند که فرایند همجوشی هسته‌ ای با استفاده از هیدروژن انجام می‌شود.

اولین بمب اتمی، در لوس آلاموس نیومکزیکو آزمایش شد. این بمب اتمی نتیجه‌ی تلاش‌هایی بود که طی پروژه‌ی منهتن به رهبری ژنرال‌لزلی گروز و دانشمندانی نظیر رابرت اپنهایمر به‌بار نشسته بود. این پروژه طی سال‌های ۱۹۴۲ تا ۱۹۴۶ در خلال سال‌های اوج جنگ جهانی دوم انجام شد. مقدمات تشکیل تیم تحقیقاتی برای ساخت اولین سلاح هسته‌ ای تاریخ پس از تایید درخواستی آغاز شد که لئوزیلارد و آلبرت انیشتین طی نامه‌ای از فرانکلین روزولت تقاضا کرده بودند.

این عکس اولین بمب اتمی تاریخ در لوس آلاموس آمریکا را نشان می‌دهد. عرض دهانه‌ی آن هشتاد متر بوده و موفق شده تا گودالی سه متری را در محل انفجار ایجاد کند. ماسه‌های موجود در منطقه‌ی انفجار به شدت رادیو اکتیو شده و سوخته‌اند.

بمب هیدروژنی

اولین بمب هیدروژنی دنیا به نام Ivy Mike توسط ایالات متحده آمریکا ساخته شد و در سال 1952 میلادی در منطقه Enewetak Atoll اقیانوسه آزمایش گردید. بعد از این اتفاق  اتحادیه جماهیر شوروی آزمایشی مشابه به این را در سیبری انجام داد. یک سال بعد شوروی نیز این بمب را ساخت و در سال‌‌های بعد بریتانیا، فرانسه ، چین و کره شمالی نیز به تولید و آزمایش آن اقدام کردند.

نخستین بمب هیدروژنی دنیا Ivy Mike

امروزه تقریبا تمام بمب‌های هسته‌ ای این پنج کشور که در حالت عملیاتی و فعال قرار دارد از این نوع است. در این نوع بمب، با ایجاد یک انفجار اورانیومی یا پلوتونیومی، دمایی معادل چندین میلیون درجه سلیسیوس ایجاد می‌شود. ایزوتوپ‌های هیدروژنی که در بمب بکار رفته‌اند، تحت این شرایط با یکدیگر جوش می‌خورند و به هلیم تبدیل می‌شوند و در این همجوشی، انرژی بسیار زیادی را آزاد می‌سازند. بنابراین در این نوع بمب، ترکیبی از شکاف هسته‌ای و همجوشی هسته‌ای بکار رفته‌ است.

بمب اتمی نسبتا کوچکی که شهر ژاپنی هیروشیما را نابود کرد، قدرت انفجاری معادل ۲۰۰۰۰ تن TNT که یک ماده انفجاری عادی امروزی است، داشت. در مقابل، بزرگترین بمب هیدروژنی‌ که تاکنون برای آزمایش، منفجر شده، معادل ۵۰ مگاتن تی‌ان‌تی قدرت انفجاری داشته‌است. نام این بمب بمب تزار بود که اتحاد جماهیر شوروی آن را در سال ۱۹۶۱ آزمایش کرد. این قدرت انفجاری ۲۵۰۰ برابر قدرت انفجاری بمب هیروشیماست.

بمب تزار «Tsar» قوی‌ترین بمب اتمی آزمایش شده تاکنون است.

حالا دانش بشر پیشرفت کرده و بمب‌های هسته‌ای یا به عبارت درست‌تر بمب هیدروژنی که در آماده شلیک هستند صدها برابر قدرتمند‌تر از پسرک و مرد چاق شده‌اند. در جهان اکنون حداقل 9 حکومت تسلیحات و بمب‌های هسته ای در اختیار دارند. در مقایسه با بمب اتمی، ساخت بمب هیدروژنی به فناوری پیشرفته‌تری نیاز دارد و قدرت تخریب آن هم به مراتب بیشتر است.

در بمب‌های هیدروژنی هیچ از یک مواد رادیواکتیو نظیر اورانیوم، پلوتونیوم یا توریوم دلیل اصلی ایجاد چرخه‌ی انفجار نیستند؛ بلکه سنگین‌ترین ایزوتوپ از ماده‌ای که به وفور روی کره‌ی زمین یافت می‌شود، دلیل اصلی ایجاد انفجاری مهیب است. در بمب‌های هیدروژنی فرآیندی برعکس آنچه که در بمب‌های اتمی کلاسیک شاهد آن هستیم، روی می‌دهد؛ یعنی به جای شکافت هسته‌ای، شاهد همجوشی هسته‌ای هستیم.

مقایسه قدرت تخریب بمب تزار نسبت به بمب‌های دیگر

داخل بمب‌ های هیدروژنی راکتور کوچک همجوشی هسته‌ای قرار گرفته که طی فرآیند درون آن، اتم دو ایزوتوپ هیدروژن که یکی دیتوریوم و دیگری تریتیوم است، در طی یک واکنش همجوشی قرار می‌گیرند و فشار وارد شده برای پیوند این دو ایزوتوپ به اندازه‌ای است که منجر به انفجار می‌شود. در مورد بمب‌ های هیدروژنی نیز باید به این موضوع اشاره کرد که تفاوت با راکتورهای همجوشی، در خلوص موادی است که درون راکتور قرار گرفته و منجر به ایجاد انفجار می‌شوند.

به‌طور کلی انرژی موجود در هسته به 2 روش آزاد می‌شود:

شکاف هسته ای: در آن یک اتم سنگین مانند اورانیم تبدیل به دو اتم سبک‌تر می‌شود وی ا به عبارتی دیگر وقتی که هسته‌ای سنگین به دو یا چند هسته با جرم متوسط تجزیه می‌شود می‌گویند شکاف هسته ای رخ داده است و وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، مقداری از جرم آن ناپدید و به انرژی تبدیل می‌شود. (براساس قانون نسبیت).

همجوشی (گداخت هسته‌ای): در آن دو اتم سبک مانند هیدروژن تبدیل به یک اتم سنگین مانند هلیم می‌شود. درست همانند اتفاقی که در حال حاضر در خورشید می افتد، که در هر دو حالت انرژی قابل توجهی آزاد می‌شود.

در هر دوی این فرآیندها مقدار قابل توجهی انرژی آزاد می‌گردد. نخستین مانع در ساخت یک بمب هسته ای پیدا کردن سوخت هسته ای است. انواع انگشت‌شماری از اتم‌ها در طبیعت وجود دارند که هم اندازه مناسب دارند و هم به اندازه کافی فراوانند که بشود با آنها بمب هسته ای تولید کرد. در بمب های شکافتی یا از اورانیم استفاده می شود یا پلوتونیم و یا ترکیبی از دوتریوم و تریتیوم (که هر دویشان اشکال کم‌یابی از هیدروژن هستند) تا همجوشی هسته ای اتفاق بیافتد. تهیه اورانیوم برای ساخت تسلیحات هسته ای نیز کار آسانی نیست و برای این منظور به توده های غنی شده از شکل کمتر پایدار اورانیوم 235 نیاز است که آن نیز تنها یک درصد از میزان اورانیوم موجود در طبیعت را تشکیل می‌دهد.

99 درصد باقی مانده از اورانیوم موجود در طبیعت نیز از نوع 238 است که برای ساخت بمب های هسته ای به کار نمی‌آید، چراکه به راحتی نمی‌توان اتم‌های آن را دچار شکافت هسته ای کرد. تفکیک این دو نوع اورانیوم که تقریبا از هر لحاظ به غیر از وزن با هم شبیه هستند نیز کار دشواری است و به زمان و انرژی زیادی نیاز دارد.

نیروگاهی که اورانیوم مورد نیاز برای ساخت نخستین بمب اتمی را غنی‌سازی کرد در حدود 161 کیلومتر لوله‌کشی و هزاران هیتر و کمپرسور داشت تا اورانیومم را به گاز تبدیل کرده و بتواند ایزوتوپ‌های آن را از هم جدا کند. مشکلی که در مورد تریتیوم (یکی از ایزوتوپ‌های هیدروژن وجود دارد) از این هم بزرگ‌تر است. این ماده به شکل طبیعی تقریبا وجود خارجی ندارد و به همین خاطر لازم است که با استفاده از رآکتورهای خاصی تولید شود که کار ساختشان نیز ساده نیست و هر بار نیز میزان اندکی تریتیوم تولید می‌کنند.

بنابراین اغلب کشورها نمی‌توانند سوخت هسته ای مناسب برای ساخت بمب را تامین کنند و در نتیجه توان تولید این بمب‌ها را هم ندارند. با در اختیار داشتن سوخت کافی می‌توان یک بمب هسته ای ابتدایی تولید کرد و آنچه برای این منظور نیاز دارید ایحاد شرایطی است که بتواند رشته‌ای از واکنش‌های شیمیایی را رقم بزند. در تسلیحاتی که با شکافت هسته ای کار می‌کنند، وقتی یک اتم اورانیوم 235 تقسیم می‌شود دو نوترون آزاد می‌گردد.

اگر هر کدام از این نوترون‌ها با یک اتم اورانیوم 235 دیگر برخورد کند، آن دو اتم دچار شکافت شده و دو نوترون دیگر تولید می‌شود و این روند همچنان ادامه پیدا می‌کند. این اتفاق البته تنها در صورتی رخ میدهد که به مقدار کافی اورانیوم 235 در یک بخش وجود داشته باشد تا هر کدام از نوترون ها شانس آن را داشته باشند که با اتم دیگر برخورد نمایند.

بعد از آنکه مقدار کافی از اورانیوم 235 به دست آمد، کار ساده خواهد بود. تنها کافیست که با دو توده کوچک از اورانیوم کار خود را آغاز نمایید و آنها را با سرعت بالا با هم برخورد دهید. تسلیحات نوع همجوشی پیچیدگی بیشتری دارند.

همجوشی هسته‌ای نیازمند شرایطی است که تنها درون خورشید وجود دارد و آن دما و فشار بسیار بالاست (میلیون‌ها برابر چیزی که ما روی زمین داریم). سوخت هسته‌ای نیز باید برای مدتی طولانی در چنین شرایطی نگهداری شود تا همجوشی آغاز گردد. البته جزئیات تکنیکی این کار سری است اما یکی از روش‌های ایجاد شرایط دمایی نظیر خورشید است که ابتدا یک شکافت هسته‌ای رخ دهد، به بیان دیگر لازم است که یک بمب هسته ای بسازید و از طریق آن، بمب هیدروژنی‌تان را آماده نمایید. اثرات انفجار یک بمب اتمی از نوع شکاف هسته‌ای را می‌توان به چهار دسته تقسیم‌بندی کرد:

موج انفجار

این اثر از انفجار بمب هسته ای موجب افزایش ناگهانی فشار هوا و سپس کاهش آن می‌شود که در فاصله هزارمتری از محل انفجار مقدار فشار هوا به ۲۰۰۰۰ تن می‌رسد. این فشار می‌تواند ساختمان‌های مستحکم آجری را ویران سازد و با فاصله گرفتن از محل انفجار تا شعاع دو کیلومتری ساختمان‌های با استحکام کمتر در اثراین موج انفجار تخریب می‌شوند و قطعات به‌جامانده را با سرعت چند صدکیلومتر در ساعت به اطراف پرتاب می‌کند.

تابش گرمایی

در فاصله دو کیلومتری از محل انفجارشدت تابش گرمایی معادل انفجار ۲۰۰۰۰ تن TNT است که در زمان کمتر از دو ثانیه فاصله دو کیلومتری ازمحل انفجار را طی می‌کند و موجب آتش سوزی‌های شدید در ساختمان‌های اطراف می‌شود. همین اثر از انفجار بمب اتمی پدیده‌ای به نام طوفان آتش را ایجاد می‌کند که در آن گرمای آتش بادهایی سوزان با سرعت ۸۰ تا ۱۶۰ کیلومتر در ساعت را بوجود می‌آورد.

انفجار بمب اتمی در هیروشیما موج گرمایی ایجاد کرد که حرارت آن به ۴۰۰۰۰ درجه سانتیگراد رسید و ناحیه‌ای به شعاع ۵/۴ کیلومتر را فرا گرفت. بمب اتمی هیروشیما که پسرک کوچک یا پسر کوچولو لقب داشت از نوع طرح تفنگی بود، در این بمب مقدار ۱۰ کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ خالص (به شدت غنی شده) به کار گرفته شد،‌ که تأثیرات ویران ساز آن تنها ناشی از شکاف ۱۰ درصد از اورانیوم آن بود یعنی تنها یک کیلوگرم از ده کیلوگرم اورانیوم غنی شده در این بمب قبل ازخارج شدن توده اورانیوم از حالت ابر بحرانی با انجام واکنش زنجیره‌ای شکافت اتم‌هایش دچار واپاشی شد و ۹ کیلوگرم اورانیوم دیگر در تولید انرژی این انفجار شرکت نکرد.

تابش هسته‌ ای مستقیم

این اثر که ناشی از نوترون‌ها و پرتوهای گاما است در فاصله یک‌کیلومتری از انفجار بمب هسته ای سوختگی‌های کشنده ایجاد می‌کند که بلافاصله باعث مرگ افرادی می‌شود که در تماس مستقیم با پرتوهای گاما و بارش نوترون‌های پراکنده شده حاصل از انفجار قرار می‌گیرند و افرادی که در فاصله دورتر قرار دارند با دریافت دز کمتر از تابش‌های مضر دچار سرطان خون و سرطان استخوان و نقص‌های ژنتیکی می‌شوند.

تابش های هسته‌ ای

این اثر از انفجار بمب های هسته ای نوع شکافتی از واپاشی محصولات رادیواکتیو شکافت حاصل می‌شوند در این اثر محصولات رادیواکتیو با عمر طولانی شکافت تبخیر شده و به صورت بارش‌های رادیواکتیو به روی زمین می‌ریزند ممکن است جمعیت‌هایی که دهها یا صدها کیلومتر دورتر از محل انفجار و واقع هستند، تحت تأثیر این بارش‌ها قرار گیرند و دچار صدمات جبران‌ناپذیری شوند که شایع‌ترین آن ها سرطان استخوان است.

بمب دومی که در روز ۹ اوت ۱۹۴۵ ناکازاکی را ویران ساخت از نوع بمب انفجار داخلی بود، در این طرح از بمب اتمی ماده شکاف‌پذیر برخلاف طرح تفنگی که اورانیوم ۲۳۵ است پلوتونیوم ۲۳۹ می‌باشد. در این نوع بمب هسته ای، انفجار ماده منفجره معمولی باعث تراکم قلب پلوتونیوم ۲۳۹ شده و آن را به حالت ابربحرانی که در آن واکنش مرگبار زنجیره‌ای شکافت آغاز می‌شود، می‌رساند.

یک چکاننده در مرکز کره نوترون‌های لازم را برای شروع واکنش زنجیره‌ای تامین می‌کند. هرچه بمب شکافتی در فاصله بیشتری از سطح زمین منفجر شود، اثرات زیانبار ناشی از ایجاد موج انفجار و گوی آتشین آن افزایش می‌یابد و تخریب در سطح وسیع‌تری رخ می‌دهد اما اگر انفجار در فاصله کمتر از سطح زمین روی دهد قدرت تخریب در یک  نقطه متمرکز شده و آن مکان ویژه را با حداکثر قدرت تخریب می‌سازد. از این نوع انفجارها در نابود ساختن انبارها و تسیسات زیرزمینی استفاده می‌شود.

بمب های نمکی

نوع دیگری از بمب‌ها که بسیار نوپا هستند مربوط به Salted Bomb با بمب‌های نمکی است. هدف اصلی از ساخت این نوع بمب‌ها انتشار امواج رادیواکتیو به طریقی است که ناحیه‌ی گسترده غیرقابل سکونت شود. نام این نوع بمب برگرفته از اصطلاح Salt the Earth است که به معنای تبدیل منطقه‌ای از زمین به جایی است که خالی از سکنه باشد.

با توجه به اینکه ازدیاد نمک در یک ناحیه مسکونی می‌تواند منجر به خالی شدن آن منطقه از سکنه شود، از این‌رو نام این بمب نیز با توجه به قابلیتی که دارد، بمب نمکی انتخاب شده است. براساس اطلاعات ارائه شده هنوز نمونه‌ای از این بمب خطرناک ساخته و مورد آزمایش قرار نگرفته است.