تصميم السلاح النووي: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
اضافة لشريط البوابات : أسلحة + طاقة نووية (131536) |
ط تهذيب باستخدام أوب |
||
سطر 1:
[[ملف:HD.4G.054 (10540205205).jpg|200px|تصغير|يسار|بالرغم من ضخامة وتعقيد الأسلحة النووية البدائية، فإنها وفرت القواعد الأساسية لتصميم القنابل النووية الاحقة. يظهر في الصورة الجهاز الأول الذي استعمل في أول اختبارات الإنفجارات النووية المسماة: ترينيتي.]]
'''تصميم السلاح النووي''' هو عبارة عن التنسيق الفيزيائي والكيميائي والهندسي والذي يتسبب في عملية تفجير المحتوى الفيزيائي <ref>المحتوى الفيزيائي هو المتفجرات النووية الموجودة داخل غلاف المتفجرة، أو رأس الصاروخ الحربي أو قذيفة المدفعية التي توصل القذيفة إلى الهدف.</ref> للقنبلة النووية ( nuclear weapon). هناك اربع تصاميم رئيسية [[سلاح نووي|للاسلحة النووية]]. في كل التصاميم باستثناء التصميم الرابع فان الطاقة المتفجرة من الاجهزة الموزعة للقنابل النووية تٌستمد أساسا من [[انشطار نووي|الانشطار النووي]] وليس [[اندماج نووي|الاندماج]].
* ''' أسلحة الإنشطار النووي التام''': أول أسلحة نووية تم صنعها، وحتى الآن فهي النوع الوحيد الذي تم استخدامه في الحروب. المادة النشطة في هذا النوع هي [[يورانيوم|اليورانيوم]] القابل للانشطار (يورانيوم ذو نسبة عالية من U-235) او [[
** تجميع السلاح :هي قطعة من مادة اليورانيوم الانشطاري تطلق على الهدف في نهاية السلاح، و تشبه إطلاق رصاصة من ماسورة البندقية ؛ و تكّون حجم ضخم عند الجمع بينهم.
** [[الانبجار (عملية ميكانيكية)|الانبجار]]: كتلة المادة الانشطاريه لإحدى (U-235 - Pu-239 أو الإثنان سوية) و تكون محاطة بمواد شديدة الإنفجار التي تقوم بالضغط على الكتلة و تسبب التدمير.
سطر 86:
الاسلحة المدمرة -المواد القابلة للانشطار وأي عمليات عكسية أو عابثة مرتبطة به- تعرف بمسمى الحفرة (the pit). بعض هذه الأسلحة اختبرت خلال العام 1950م باستخدام أنواع مصنّعة من U-235 أو مركب البلوتنيوم<ref name="fact">[http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/rdd-7.html "Restricted Data Declassification Decisions from 1945 until Present"] – "]دليل غلى إمكانية دمج الأورانيوم والبلاتينيو في نواة الأسلحة النووية.."</ref>، لكن الأنواع المصنّعة من البلوتنيوم كان الاصغر قطراً وأصبحت الأسلحة الرئيسية منذ بداية 1960.
صب البلوتنيوم و قطعه صعب، ليس لأنه سام فقط، بل لأن للبلوتونيوم مراحل فلزيّة تسمى كذلك بالشكل المتأصل <nowiki>{{إنك|Allotrope}}</nowiki>. عندما يبرد البلوتونيوم، يحدث تغير في المرحلة مما ينتج عنه تشويه وتكسير. فعادة، يتم التغلب على هذا التشويه بمزجه مع 3 - 3.5 مول (0.9% - 1.0% من الوزن) من الغاليوم، مشكلاً سبائك البلوتونيوم الغاليوم والذي يؤدي إلى رفع مرحلتها دلتا الخاصة بها على نطاق حراري واسع<ref name="fact" />. عند تبريدها من انصهارها يكون لديها تغير مرحلي واحد فقط بدلاً من أربعة تغيرات التي كان من المفترض أن تمر بها، ويكون هذا التحول من أيـبيلسون إلى دلتا. يمكن للمعادن ثلاثية التكافؤ أن تعمل أيضاً، لكن الغاليوم يمتلك نيوترون صغير بقطاع عرضي و يساعد على مقاومة الأكسدة و التآكل. يبقى العائق في أن مركبات الغاليوم قابلة للتآكل، وكذلك ألمر بالنسبة للبلوتونيوم إذا تم استرداده من الأسلحة المفككة لتحويله إلى ثاني أكسيد البلوتونيوم لمفاعلات الطاقة، هناك صعوبة في إزالة الغاليوم.
لأن البولتونيوم يعتبر تفاعلاً كيميائيًا، فأنه من الشائع طلي الحفرة النهائية مع طبقة خفيفة من المعدن الخام، والتي بدورها تقلل من المخاطر السامة. وفي قنبلة ترينيتي تم استعمال طلاء الفضة المعدني، وبعد ذلك، وضع النيكل داخل أبخرة (النيكل رباعي الكربونيل) ولكن حاليًا يتم تفضيل الذهب.
سطر 108:
يوجد رسوم توضيحية مشابهة في المؤلفات المتاحة من البرنامج الفرنسي، الذي أنتج مستودع أسلحة. تركيبة العدسة شديدة الانفجار (العنصر 6 في الرسم البياني ) لم تظهر في الرسم التوضيحي السويدي، لكن العدسة المعيارية المصنوعة من انفجار شديد سريع وبطيء كما في قنبلة "فات مان" ستكون أكثر طولاً عنها في الشكل المبين. وحتى تستطيع عدسة منفردة شديدة الانفجار تكوين موجة مقعرة لتغطي نصف الكرة الأرضية كاملاً يجب أن تكون إمّا أكثر طولاً أو ان يتم إبطاء جزء الموجة الذي يسير بخط مستقيم من المفجر إلى الحفرة يجب بشكل كبير.
الإنفجار الشديد البطيء سريعٌ للغاية، لكن الطبق الطائر من "عدسة الهواء" ليس كذلك. طبق معدني، على شكل كتلة، والدفع بإتجاه مساحة فارغة من الممكن أن يصمم ليتحرك ببطء كافي. يستعمل نظام الإنفجار الداخلي ذو النقطتين تقنية عدسات الهواء الذي من الممكن أن يحصل على طول لا يتجاوز ضعفي قطره، كما هو موضح في الرسم التخطيطي السويدي بالأعلى).
السطر 149 ⟵ 148:
لقد تم اختبار مفهوم الانفجار النووي لأول مره في شهر مايو 9 من عام 1951 في جورج شوت لعمليات المنازل الخضراء في مدينة إينويتوكوالتي انتج عنه 225 كيلو طن. ولكن الاختبار الشامل الاول قد تم في الاول من نوفمبر من عام 1952 في مايك شوت لعمليات اللبلاب في اينويتوكو والذي نتج عنه 10.4 ميجا طن.
في العلاج الإستفزازي بالأشعة، تصدر طاقة الأشعة السينية من الإنفجار الأساسي الذي يقع ويتم احتوائه داخل قنوات إشعاعية معتمة التي تحيط بعناصر الطاقة النووية الثانوية. تتحول الاشعه إلى رغوة بلاستيكية بشكل سريع الذي كان يُعبئ القناة ويتحول إلى بلازما تميل إلى شفافة ثم إلى أشعة سينية، ويتم امتصاص الأشعة في الطبقات الخارجية من الدافع / المدك المحيط بالجزء الثانوي، الذي يُجتذ ويضغط بشكل هائل(أشبه بمحرك صاروخي داخلي خارجي) مما يتسبب في اندماج كبسوله الوقود إلى انفجار داخلي تماماً كالتجويف الرئيسي. كما في انفجار داخلي قابل للإنشطار" الولاعة" يشتعل مركزها ويطلق حرارة تتسبب في دمج الوقود الذي يشتعل أيضاً. الانشطار والانصهار هما سلسلة من تبادل تفاعلات النيترونات مع بعضها بعضا وتدعم كفاءة تفاعل العنصرين. وتعزز قوة الدفع الأكبر من كفاءة الانشطار "الولاعة" نتيجة للتعزيز الناتج عن جمع النيترونات، وانصهار الانفجار نفسه يتسبب في حدوث انفجار أكثر وضوحاً ثانوي بالرغم من كونه أكبر بكثير من الرئيسي.
[[ملف:TellerUlamAblation.png|center|تصغير|400بك|ألية تسلسل إطلاق الت٫رية. <br />{{Ordered list |رأس حربي قبل التفجير الكرويات المتداخلة في الأعلى هي الإندماجات الرئيسية أما الأسطوانات السفلية فهي أجهزة التبغثر الثانوية|إنفجار المندمجات الأساسية وانزلقت إلى النواة.|إكتمال الإنفجار واصبحت درجة حرارة النواة الأساسية ملايين الدرجات وانبعاث الإشعاعات الصينية والغاما مما يرفع حرارة داخل الهولاروم والمؤثر الثانوي.|إنتهاء المرحلة الأولى وتمددت. وبهذا، يتحلل سطح ويتمدد ليدفع بقية القسم الثانوي وتبداء شمعة الإشتعال بالتبديد. |يبداء الحارق الثانوي بالإشتغال. بدء تكون الكرة الملتهبة.}}]]
السطر 160 ⟵ 159:
كما هو الحال زيادة الإنتاج، فإن فوائد التصميم النوويات الحرارية على مرحلتين عظيمة مما يقلل من مساؤئ عدم استخدامها، بمجرد اتقان الأمة لتقنية صناعتها.
ومن الناحية الهندسية، وقد يسمح الإنهيار النووي بإستغلال عدة مميزات معروفة من مواد القنبلة النووية اللتي وحتى الان لم تُطبق على أرض الواقع،، وعلى سبيل المثال:
* إن أفضل طريقه لتخزين الديوتيريوم (الهيدروجين الثقيل) بكثافة معقولة هي ربطه كيميائيا مع الليثيوم، ويعرف المركب بديوتيرايد الليثيوم. ويُعد النظير السادس لليثيوم ماده خام لإنتاج التريتيوم أيضاً، والقنبلة المتفجرة هي مفاعل نووي. ويحفظ الإنفجار الإشعاعي بجميع الأشياء معاً مدة تكفي لتحول النظير السادس لليثوم إلى تريتيوم، يحدث كل ذلك في وقت انفجار القنبلة. ولذلك تسمح المواد المستخدمة لربط للديوتيريوم باستخدام تفاعل D-T fusion وهي الدورة اللتي يتم فيها تفاعل الإندماج من دون تخزين أي كمية من التريتيوم غير المصنع. ولا يتبقى من إنتاج التريتيوم أي شيء و يختفي.
السطر 169 ⟵ 168:
* أخيرًا، فإن الحرارة التي تشعل الاندماج النووي لا تأتي من المرحلة الابتدائية بل تأتي من قنبلة المرحلة الثانوية، والتي تُسمى قابسة الشرارة، وهي جزء لا يتجزأ من المرحلة الثانوية. وانبجار (انفجار من الداخل) المرحلة الثانوية يتضمن قابسة الشرارة مما يتسبب في اشتعال الاندماج النووي حول المادة نفسها، ولكن قابسة الشرارة تستمر في اشتعالها حتى أن تستهلك كامل مادة النيترون الموجودة بكثرة، وهذا الشيء يزيد من قوة النووي بشكل كبير<ref name="CLR"/>.
في البداية مرحله خلف سلاح قوه الدفع كان الرئيس ترومان 1950 وعد لبناء 10 ميغا طن من قنبله الهيدروجين كرَد من أمريكا على تجربة الاتحاد السوفيتي لأول قنبلة ذربة في كما في أمريكا الاستجابات إلى 1949 اختبار قنبله السوفيات لكن نتائج الاختراع تحول خارج لتكون أرخص واكثر اندماج بعيد لبناء ذره صغيره منفجره جيده وكبيره منها. مسح اي معنى يميز بين قنبله أ وقنبله h وبين العزز والقفير. جميع أفضل التقنيات لإنشطارات وانصهارات الانفجار ادرجت إلى واحده شامله كامل مبدأ تصميم التحجيم. كل 6 انش (152
في الخمسين سنة التي تلت ذلك، لم يبتكر أحد أي طريقة أفضل لبناء قنبلة نووية. فقد كان التصميم المفضل لدى كل من الولايات المتحدة، روسيا، المملكة المتحدة، الصين و فرنسا، القوى الخمس النووية الحرارية. أما الأمم النووية المسلحة الأخرى كإسرائيل، الهند، باكستان، وكوريا الشمالية، قد يكون لديها اسلحة احادية single-stage weapons و ربما اقوى.
السطر 217 ⟵ 216:
الثلاثي( 3مراحل) التصميم مثل يوآس ب41 سلاح نووي وقنبلة السوفييت تسار (تمت مناقشتها سابقاً) التي تم تطويرها في اواخر 1950 م وأوائل 1960م، التي تم الاستغناء عنها جميعها، مثل النموذج لمنتجات عديده قوية كالقنابل الثلاثيه التي لا تدمر الاهداف بكفاءه. عندما تهدر الطاقة في المجال فوق الأرض وتحتها. لذا، تُتيح جميع الأسلحة الثلاثيه وسيلة في الترسانات النوويه الحديثة لاستخدام عدة تكتيكات صغيره لاسلحة المرحلتين (على سبيل المثال ام أي آر في) بعض هذه القنابل ذو مرحلتين، حتى في المجال الأقل فعاليه، ومع ذلك فهو مدمر بشكل أكبر نظراً لمجموع وزن القنبله، حيث يمكنها أن توزع مايقارب بعدين من الأراضي عن النقطة الهدف.
كل مايسمى باسلحة " الانشطار-الانصهار-الانشطار النووي" (كالرؤوس الحربية النووية الحرارية المتقدمة التقليدية) توظف الخطوة الاضافية لغطاء الانشطار، باستخدام نيترونات الانصهار. التي تعمل كالتالي: نيترونات عالية الطاقة او سريعة متولدة بالانصهار تستخدم لتشطر الغطاء القابل للنصهار المُغلف لمنطقة الانصهار. كان يُصنع هذا الغطاء في الماضي باستخدام اليورانيوم الطبيعي او المنضب. ولكن أسلحة اليوم الاستثنائية في الحجم والوزن (كالاسلحة الاستراتيجية الحديثة) تستخدم اليورانيوم المتوسط إلى عالي التخصيب كمادة غطاء (انظر في الاسفل قسم الرؤؤس الحربية النووية الحرارية الاوراللويه). الانشطار السريع للغطاء الثانوي في قنابل الانشطار-الانصهار-الانشطار النووي في بعض الاحيان تعود إلى كونها مرحلة ثالثة في القنبلة، ولكن يجب أن لا تخلط مع التصميم النووي الحراري ثلاثي المرحلة المهمل، حيث انه يوجد مرحلة انصهار اخرى ثالثة كاملة.
تم إلغاء غطاء الإنشطار في فترة اختبار القنبلة الذرية في الهواء الطلق وذلك لصنع ما يسمى بـ"القنابل النظيفة" (ارجو الاطلاع على ما ذُكر سابقاً)، أو لتقليل كمية الغبار الذري المتساقط من نواتج الانشطار في انفجارات هائلة بقوة كبيرة من الميغا طن. حدث ذلك غالباً عند اختبار تصاميم كبيرة جداً من القنابل ذات الثلاث مراحل مثل قنبلة القيصر والاختبار الزوني من سلسلة الاختبارات النووية كما ذكر أعلاه. كان من المفترض عند اختبار مثل تلك الأسلحة (بل كان يظهر ذلك بشكل عملي أحياناً) أن يكون غطاء اليورانيوم الطبيعي أو اليورانيوم المخصب قابل للإضافة دائماً في حال الرغبة في ذلك لأي قنبلة معطاة بدون غطاء، وذلك لزيادة الانتاجية من مرتين إلى خمس مرات.
السطر 308 ⟵ 307:
الانابيب تطلق إلى السقف. التي يبدو أنها تدعم، هي أنابيب ضوء التشخيصية. الانابيب الثمانية في النهايات اليمنى (1) أرسلت معلومات حول التفجير الابتدائي. اثنين في الوسط (2) لوحظ الوقت عندما وصل الإشعاع في النهاية البعيدة لقناة الإشعاع، والفرق بينهم (2) و (3) يكون وقت عبور الإشعاع للقناة<ref>Chuck Hansen, ''The Swords of Armageddon'', Volume IV, pp. 211–212, 284.</ref>.
[[ملف:Castle Bravo Shrimp composite.png|600 بك|centre]]
من كابينة الاطلاق، تم تحويل الأنابيب بشكل أفقي واتجهت مسافة 7500 قدم (2.3 كم)، على طول الجسر المبني على الشعاب المرجانية في جزيرة بيكيني، إلى بنك جمع البيانات للتحكم عن بعد في جزيرة نامو.
السطر 330 ⟵ 329:
لأن الانتخابات التمهيدية تميل إلى أن تكون ضخمة، وخاصة في القطر، البلوتونيوم هو المادة الانشطارية المختارة للحفر، مع عاكسات البريليوم. أنه يحتوي على كتلة حرجة أصغر من اليورانيوم. تم بناء شقق بالقرب من محطة روكي بولدر، كولورادو، في عام 1952 لإنتاج حفرة، وبالتالي أصبح منشأة لتصنيع البلوتونيوم والبريليوم.
قام معمل (واي-12) Y-12 plant الموجود بمدينة [[أوك ريدج (تينيسي)|أوك ريدج بولاية تينيسي]] بتخصيب اليورانيوم بواسطة جهاز [[مطيافية الكتلة|مطياف الكتلة]] يدعى كلوترونس {{إنك|Calutrons}} لاستخدامه في [[مشروع مانهاتن]]، وتم اعادة تصميم المعمل أيضا لصنع اجهزة المرحلة الثانية. اليورانيوم-235 القابل للانشطار يشكل أفضل شمعة احتراق لكون كتلته الحرجة أكبر، خاصة في احهزة المرحلة الثانية التي صنعت في بدايات القنابل النووية الحرارية ذات الشكل الاسطواني. في التجارب الاولية تم استخدام مادتي الانشطار مع بعضهما كمزيج من بيو-أوي في التجويف وكشمعة احتراق، ولكن في حالة الانتاج بكميات كبيرة كان من الاسهل جعل المصانع متخصصة: حيث يكون تجاويف البلوتونيوم في الاولي، و شمعات احتراق اليورانيوم والدوافع في المرحلة الثانية (الثانوي).
قام معمل (واي-12) بتصنيع وقود الاندماج ليثيوم-6 ديوترايد و أجزاء يورانيوم-238، وهما المكونان الاخران لجهاز المرحلة الثانية (للثانوي).
السطر 356 ⟵ 355:
في حين ان إطلاق متفجر واحد من العديد من المتفجرات لن يسبب حفرة جوفاء لتكون خطيرة، وخاصة الحفرة الجوفاء قليلة الكتلة والتي تتطلب تعزيز. أدى ادخال نظم الانفجار ذو النقطتين تلك الإمكانية والتي شكلت قلق حقيقي.
في النظام ذو النقطتين، اذا أطلق متفجر واحد، سوف ينهار نصف الحفرة كاملاً كما تم تصميمه. الشحنة شديدة الانفجار والتي تحيط بالنصف الآخر للحفرة سوف تنفجر تدريجياً من خط الاستواء باتجاه القطب المعاكس. من الناحية المثالية، هذا سوف يضغط على خط الاستواء ويضغط على نصف الكره الثاني بعيدا عن الاول، مثل معجون الأسنان في الأنبوبة. عندما يغلفهاالانفجار، الانهيار الداخلي سوف ينفصل في الوقت والفراغ معا من الانهيار الداخلي لنصف الكره الاول.
الناتج شبيه الدمبل، مع كلا النهايات يصل الكثافة الأقصى عند وقت مختلف، ربما لن يصبح خطير.
لسوء الحظ لايمكن أن نصِف كيفية العمل على لوحة المخطط او الرسم كما لايمكن استخدام حفرة لاختبار ال يو -٢٣٨ بسرعة عالية باستخدام الاشعة السينية ومثل هذه التجارب عادةً مفيدة. بالنسبة للتصميم الاخير الاختبار بحاجة لمواد حقيقية. وبالتتابع ابتداء من 1957 وبعد سوان كل المختبرات اصبحت تطلق اختباراتها من مبدأ سلامة واحد.
من ٢٥ نقطة سلامة اجريت فيها الاختبارات عامي 1957 و 1958 سبع منها سجلت رقم صفر في النشاط النووي بنجاح وثلاث سجلت نسبة عالية جدا أما الباقي فكانت النتائج غير مقبولة بين النتيجتين.الاهتمامات المعينة ب w47 لليفرمورز والتي ولدت طاقة غير متوقعة وعالية في إحدى النقاط ولمنع أي حوادث مميتة قررت ليفرمورز استخدام ميكانيكية السلامة في w47. مخططات السلامة الموصوفة كانت هي القرار.
بعد استئناف التجارب عام 1961 واستمرارها لثلاثة عقود كان هناك وقت كاف لجعل كل حاملات الصواريخ مصممة بنقطة سلامة واحدة دون الحاجة لميكانيكا السلامة.
===طريقة سلامة الأسلاك===
السطر 366 ⟵ 365:
===الوصلة القوية الوصلة الضعيفة===
تفجير الرابط الضعيف/القوي و آلية التفجير النووي في المنطقة المحظورة هو شكل من أشكال قفل الأمان.
===وصلة العمل الاختياري===
| |||