بمب هیدروژنی

بزرگترين و مخرب ترين بمب جهان، بمب هيدروژني است . . .

همجوشی هسته‌ای بنیاد اصلی بمب هیدروژنی را تشکیل می‌دهد. همان‌طور که از شکافته شدن هسته‌های سنگین[1]، مقدار عظیمی انرژی حاصل می‌شود، از پیوند هسته‌های سبک نیز انرژی بیشتری به­ دست می‌آید. در هر یک از دو حالت، هسته‌هایی با جرم متوسط تشکیل می‌گردد که جرم آن‌ها کمتر از جرم اولیه‌اي است كه برای تشکیل شدن آن ها به کار رفته است. در حالی که در روش شکافتن، ماده اولیه منحصر به اورانیوم و توریم است، در روش پیوند هسته‌ای از هر اتم سبکی مثلاً اتم هیدروژن مي‌توان استفاده نمود.

هیدروژن موجود در تمام آب‌های اقیانوس‌ها یکی از مواد اولیه روش پیوند هسته‌ها براي توليد بمب هيدروژني خواهد بود. هیدروژن سنگین که نسبت به هیدروژن معمولی فوق العاده نایاب است (در هر 6400  اتم هیدروژن  فقط یک اتم آن هیدروژن سنگین می‌باشد) برای پیوند هسته‌ها بسیار نامناسب است.

برای انجام عمل پیوند اتم‌ها، بايد هسته دو اتم را به شدت به هم بزنیم تا به هم پیوند خورده و با هم تركيب شوند. دافعه الکترواستاتیکی هسته، مانع بزرگی در این راه است. در فواصل بینهایت نزدیک، این دافعه فوق العاده بيشتر خواهد شد. راه حل ساده‌ای برای رفع این مانع وجود دارد و آن سرعت دادن به هسته‌ها است بطوری که بتوانند از این مانع رد شوند. می‌دانیم که سرعت ذرات در هر گازی به درجه حرارت آن بستگی دارد. پس کافی است درجه حرارت را آن ‌قدر بالا ببریم تا سرعت لازم برای عبور از این مانع به دست آید.

درجه حرارت لازم برای این کار چندین میلیون درجه سانتی‌گراد است و چنین حرارتی در کره زمین وجود ندارد. اما اگر یک بمب اتمی در وسط توده‌ای از هسته‌های سبک منفجر شود، حرارت فوق العاده‌ای ايجاد مي‌كند كه منجر به بالا رفتن حرارت هسته‌های سبک شده و در نتيجه پیوند آن‌ها را امکان‌پذیر مي‌سازد. این موضوع اساس ساختمان بمب حرارتی و هسته‌ای است.

همان‌طوری که در کبریت عادی هنگام آتش گرفتن، ابتدا فسفر موجود در آن بر اثر مالش محترق می‌شود و گوگرد را روشن می‌کند، در بمب‌های  حرارتی و هسته‌ای نیز ابتدا یک بمب اتمی معمولی منفجر می‌شود و سبب می‌شود توده‌ای از اجسام سبک به حرارت فوق العاده‌ای برسند، به طوری که هسته‌های آن‌ها به هم ‌پیوند می‌خورد و آن‌گاه انفجار مهیب تری صورت خواهد پذيرفت.

بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی، عمل سرد شدن به سرعت انجام می‌گیرد. بنابراین، باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آن‌ها عمل پیوند به سرعت انجام پذيرد. اگر یک بمب اتمی را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور کنیم و مجموعه را در یک محفظه با مقاومت مکانیکی زیاد قرار دهیم، پس از انفجار بمب اتمی محیط مساعدی برای یک فعل و انفعال ترمونوکلئور[2] بوجود می‌آید كه در اثر آن عمل پیوند هسته‌ها انجام شده و هلیوم بوجود خواهد آمد. 

در نتیجه این فعل و انفعال، حدود هفده میلیون الکترون ولت، انرژی آزاد می‌شود. این میزان انرژی نسبت به واحد وزن ماده قابل انفجار، حدود چهار برابر انرژی است که از شکسته شدن اورانیوم حاصل می­گردد. به عبارت دیگر در موقع پیوند هسته‌های دوتریم و تریتیوم، انرژی بیشتري بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هسته‌های اورانیوم رها خواهد شد.  در اين ميان تهیه بمب هیدروژنی دو اشکال عمده دارد که عبارتند از:

 

1.      باید دوتریوم و تریتیوم را به حالت مایع به کار برد. چون این دو عنصر در حالت معمول به صورت گاز هستند و نيز در حرارت فوق العاده زیاد با کندی به هم پیوند می‌خورند، بنابراین باید آن‌ها را در حرارتی معادل 250 درجه سانتیگراد زیر صفر نگهداری کنند. این عامل موجب سنگین شدن تجهیزات شده و پرتاب آن با هواپیما را بسیار مشکل خواهد نمود

2.     اگر چه تهیه دوتریوم آسان است، اما تهیه تریتیوم فوق العاده مشکل و پر هزینه می‌باشد و برای تهیه آن باید در کوره اتمی عنصر لیتیوم را به وسیله نوترون بمباران کنند درحالي‌كه از تجزیه آب سنگین دوتریوم  به دست می‌آید.

 

برگرفته از كتاب: " مديريت بحران در حوادث هسته اي " نوشته ي مهندس رضا بدريان




[1]   شکافت هسته‌ای

[2]  – فعل و انفعال هسته‌ای گرمازا