ويكيبيديا

تصميم السلاح النووي: الفرق بين النسختين

تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
إضافة بتصرّف من مقالة قنابل الكتلة الحرجة للمستخدم:Classic 971؛ للمزيد انظر تاريخ التحويلة.
ZkBot (نقاش | مساهمات)
2٬140٬655 edits
ط بوت التصانيف المعادلة (26.1) +عنوان+تدقيق+ترتيب+تنظيف (12.5): + تصنيف:أسلحة نووية
سطر 3:
 
== الأتماط ==
* ''' 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 [[بلوتونيوم]] (Pu-239) يتم تجميعها لتشكل كتلة حرجة قابلة لبدء سلسلة بإحدى طريقتين:
** 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.
:طريقة الانبجار تكون باستخدام اليورانيوم او الپلاتونيوم كمصدر وقود؛ في البنادق يستخدم اليورانيوم عادة لان الپلاتونيوم يعتبر غير عملي و ذلك بسبب تفعيل الزناد المبكر بسبب تلوث Pu-240 بالإضافة إلى أن الوقت الضروري لإجراء عملية الانشطار أقصر من الموجود في U-235.
* [[أسلحة نووية انشطارية|الأسلحة الانشطارية المعززة]] تقوم بتحسين تصميم الانفجار الداخلي. فالضغط العالي ودرجة حرارة البيئة في مركز انفجار الأسلحة الانشطارية تقوم بضغط ورفع درجة حرارة خليط غازات [[تريتيوم|التريتيوم]] و[[ديوتيريوم|الديوتيريوم]]. (نظائر ثقيلة للهيدروجين). يندمج [[هيدروجين|الهيدروجين]] ليشكل [[هيليوم|الهيليوم]] و[[نيوترون|نترونات]] حرة. تكون الطاقة المنبعثة من هذا التفاعل الاندماجي ضئيلة نسبياً، ولكن يبدأ كل نترون سلسلة تفاعلات انشطارية جديدة، حيث تقوم بتسريع الانشطار وتخفيض كمية المواد الانشطارية بشكل كبير والتي لولاها ستكون مبددة عندما يوقف تمدد المواد الانشطارية سلسلة التفاعلات. التعزيز ممكن أن يكون أكثر من ضعف الطاقة المنبعثة من الأسلحة الانشطارية.
* [[قنبلة هيدروجينية|الأسلحة النووية الحرارية]] ذات مرحلتين هي أساساًًًأساساًً من أسلحة الانشطار المعززة للانصهار وتتكون عادةً من مرحلتين فقط في السلسلة. تتفجر المرحلة الثانوية بفعل طاقة الأشعة السينية من المرحلة الأولى وتسمى الابتدائية. هذا الانفجار الإشعاعي يكون ذو كفاءة أكبر من الانهيار شديد الانفجار الابتدائي. ونتيجة لذلك، فإن الانفجار الثانوي قد يكون أقوى بمرات عديدة من الانفجار الابتدائي دون أن يكون أكبر. يمكن للانفجار الثانوي أن يُصمّم لتحقيق أقصى قدر من الطاقة الإنصهارية المنبعثة ولكن في اغلب التصاميم يُوظّف الانصهار لكي يدفع أو يعزز الانشطار كما هو الحال في الانفجار الابتدائي. يمكن إضافة مراحل أكثر في السلسة، لكن النتيجة ستكون سلاح ذو قوة انفجارية تعادل عدة ملايين طن ([[مكافيء تي إن تي|ميجاطن]]) يمكن استخدامها في أهداف معقولة. [2] قامت الولايات المتحدة لفترة وجيزة بنشر قنبلة B41 ذات ال 25 ميجاطن من ثلاثة مراحل في بدايات في 1961. كذلك في عام 1961، قام الاتحاد السوفيتي بعمل تجربة دون نشر قنبلة ذات ثلاثة مراحل تعادل قوتها 50 - 100 ميقاطون أطلقوا عليها اسم [[قنبلة القيصر|القيصر بومبا]].
* [[أسلحة نووية اندماجية|الأسلحة النووية الإندماجية]] هي التي لم تُخترع بعد، إلا أنه من المُعتقد أنها قد تنتج كميات أقل بكثير من الإنبعاثات النووية والمواد المشعه مقارنة بالأسلحة الحالية، بالإضافة لإطلاقها كميات ضخمه من النيوترونات.
 
تم صنع أولى أنواع الأسلحة النووية الإندماجية تاريخياً في الأمم المتحدة. حيث تمتلك الدول الصناعية الكبرى ذات الترسانات النووية المتطورة أسلحة نووية من مرحلتين، والتي تُعد الخيار الأكثر فعالية وتمتاز بالحجم والشكل المدمج و والقابل للتطوير وذات تكلفة مادية أقل، حيث لا تحتاج إلا لبنية تحتية قوية فقط في المنشات الصناعية ولمرة واحدة فقط.
 
ظهرت أغلب ابتكارات الاسلحة النووية من الولايات المتحدة الأمريكية، بالرغم من تطوير تصاميم أخرى من قبل دول غيرها لاحقاً. [3] ويميز الوصف التالي التصاميم الأمريكية كانت تسمى الأسلحة الانشطارية في حساب صحفي في وقت مبكر بالقنبلة الذرية أو قنبلة أي نسبة لكلمة الذرة بالإنجليزية، ويمكمن الخطأ في التسمية من نشاط طاقة الذرة نفسها. تسمى الاسلحة المشمولة في عملية الاندماج بالقنبلة الهيدروجينية وهناك سبب آخر للخطأ في التسمية وهو الاعتقاد بالقوة التدميرية لطاقة القنبلة نظراً لعملية الاندماج. يفضل العاملون في هذا المجال استخدام مصطلحات مثل النووية والنووية الحرارية على التوالي.
يعود مصطلح النووية الحرارية إلى الطاقة الحرارية العالية المطلوب استخدامها لبدء عملية الانصهار أو الاندماج.والتي تتجاهل عامل مهم وهو الضغط والذي كان سراً في ذلك الوقت وبقي هذا المصطلح حتى وقتنا الحاضر. ولا تصف مصطلحات عديدة مستخدمة في مجال الأسلحة النووية بشكل دقيق بسبب اصل العملية وتصنيفات بيئة حدوث العملية داخل القنبلة.
{{الأسلحة النووية}}
== ردات الفعل النووية ==
يقسم الانشطار النووي الذرات الأثقل إلى ذرات أخف. ويربط الاندماج النووي الذرات الأخف مع بعضها لتكوين ذرات أثقل. وتعطينا كلا ردتي الفعل طاقة اقوي مليون مرة من ردات الفعل الكيميائية المشابهة، تكون الانفجارات النووية أقوى مليون مرة مقارنة بالانفجارات غير النووية، التي طالبت ببراءة اختراع فرنسية في مايو 1939 م.<ref>{{Citation
|title=Perfectionnements aux charges explosives (Improvements to explosive charges)
|url=http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC{{%7B%7B=}}FR&NR{{=}}971324&KC{{=}}&FT{{=}}E
|inventor1-last=[[المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي]]
|publication-date=16 January 1951
سطر 29:
 
في بعض الطرق، تكون ردات الفعل للانشطار والالتحام متكاملة ومتعاكسة، مع خصائص فريدة في كل منهما. لنفهم كيفبة تصميم السلاح النووي، من المفيد ان نفهم آلية التشابه والاختلاف بين الانشطار والالتحام. الشرح النالي يستخدم ارقاما تقريبية.<ref>المرجع الرئيسي له٫ا القسم هو كتاب "تأثيرات الأسلحة النووية"، {{إنج|The Effects of Nuclear Weapons}} لسامويل غلاستون و وفيليب دولان، النسخة الثالثة لعام 1977، نشر دائرة الطاقة في الولايات المتحدة الأميركية.</ref>
=== الانشطار النووي ===
عندما يصدم نيوترون حر نواة ذرة انشطارية مثل اليورانيوم-235 ( 235 يو)، ينشق اليورانيوم إلى ذرتين أصغر تسمى شظايا الانشطار ،بالإضافة إلى نيوترونات أكثر. الانشطار يمكن أن يكون مكتفي ذاتيا أنه ينتج نيوترونات اكثر من السرعة اللازمة لحدوث انشطارات جديدة.
 
سطر 39:
 
ودرجة السخونة هذه تصل إلى مرحلة كافية لينبعث [[أشعة الجسم الأسود]] في الطيف الإشعاعي للأشعة السينية (أشعة اكس). هذه الأشعة السينية تُمتص بواسطة الهواء المحيط، فينتج النار والصوت العالي للانفجار النووي. معظم المنتجات الناتجة من الإنشطار النووي لها العديد من النيترونات فلا تكون مستقرة، فتكون مشعة بواسطة إنحلال بيتا، تحول النيترونات إلى بروتونات بواسطة [[اضمحلال بيتا]] (إلكترونات و أشعة غاما. مدى العمر النصف لها يتراوح من جزء من ألف من الثانية إلى حوالي 200،0000 سنة. العديد يتحلل إلى نظائر تكون مشعة بنفسها، إذا من 1 إلى 6 ( متوسط 3) تحللات قد تكون متطلبة للوصول إلى الاستقرار<ref>Glasstone, ''Sourcebook'', p. 503.</ref>. في المتفاعلات، المنتجات المشعة تكون الفضلات النووية في الوقود المستهلك. في القنابل تصبح نثار ذري مشع، كلا المحلي والعالمي.
في غضون ذلك، في داخل القنبلة المتفجرة تحمل النيوترونات المنطلقة من الانشطار تقريبا 3٪ من طاقة الانشطار الأولي. الطاقة الحركية للنيوترون تزيد من طاقة انفجار القنبلة لكنها ليست بفعالية الطاقة التي من الشظايا المشحونة، لأن تباطؤ النيوترونات لا يتم بشكل سريع. أهم تأثير لانشطار النيوترونات على قوة القنبلة هو البدء في انشطارات أخرى. ينبعث من قلب القنبلة أكثر من نصف النيوترونات، و الباقي يضرب بالقرب من الأنوية U-235 ليتسبب في انشطارها أضعاف مضاعفة بسلسلة متزايدة ( 1، 2، 4، 8، 16، الخ). بدءا من واحد، عدد الانشطار نظرياً يمكن أن يتضاعف مئة مرة في جزء من مليون من الثانية، مما قد يؤدي إلى استهلاك كل اليورانيوم أو البلوتونيوم إلى مئات الأطنان من الرابط الرقم مئة في السلسلة. عملياً، القنابل لا تحتوي على هكذا مقدار من اليورانيوم أو البلوتونيوم، و عادة ( في سلاح حديث ) نحو 2 إلى 2.50 كيلوغرام من البلوتونيوم تمثل 40الى 50 كيلوطن من الطاقة، تخضع للانشطار قبل أن تفجر النواة نفسها إلى أجزاء.
تركيب قنبلة انفجارية معا هو أعظم تحدي في تصميم سلاح الانشطار. حرارة الانشطار توسع تجويف اليورانيوم بسرعة لتفصل هدف النواة فتشكل مساحة للنيوترونات لتنبعث بدون أن تقبض. فتتوقف سلسلة ردات الفعل.
 
سطر 46:
نظير اليورانيوم الاكثر شيوعا، اليورانيوم إحدى النظائر المشعة الأكثر انتشارا. U-238، قابل للإنشطار لكنه ليس انشطاري (بمعنى أنه غير قادر على حمل سلسلة السلسلة من ردود رد الفعل بنفسه و لكن يستطيع الانقسام مع النيترونات السريعة.) أسمائه المستعاره تضمن اليورانيوم الطبيعي أو اليوارانيوم الغير مخصب، اليورانيوم المستنفذ du. سبائك الأنبوب و 28. غير قادرة على حمل الرقم التسلسلي من ردود الفعل، لأن انقسام النيترونات ليس بالقوه الكافية لجهد u-238اكثر. النيترونات مصد للإنصهار إلى الانشطارu-238. هذا u-238 الانشطار ردة فعل المنتجات معظمها طاقة في مرحلتين سلاح نووي حراري مثالي.
 
=== اندماج النوى الذرية ===
{{مفصلة|الاندماج النووي}}
الاندماج النووي ينتج النيوتيرونات التي تحمل طاقة من خلال تفاعلها<ref>"تحمل النيوترون معظم طاقة التفاغل," Glasstone and Dolan, ''تأثيرات'', ص. 21.</ref> فاغلب تفاعلات الاندماج في الأسلحة تسمى بتفاعل D-Tوتستخدم فيها الحرارة و ضغط الانشطار النووي أو هيدروجين -2 او الديوتريوم D2. تندمج مع هيدروجين -3، أو تريتيوم لإنتاج هيليوم -4 و نيوتيرون و طاقة. بحسب المعادلة التالية:
سطر 55:
مجموع الطاقة التي تنتج هو 17.6 ميجا إلكترون فولت، وهو عشر الانشطار لكن كثافة المكونات بنسبة واحد إلى خمسين، لذلك فالطاقة الناتجة لكل وحدة كتلية تكون أكبر. هي أعظم. في تفاعلات الانشطار 80 بالمائة من الطاقة وهو ما يعادل 14 ميجا إلكترون فولت تكون لحركة النيوتيرون الذي لا يحمل شحنة إلكترونية ويكون غالبا بكثافة ذرة الهيدروجين التي تصنعه مكثف بأنوية الهيدروجين التي تصنعه، إمكانية خروجه عن موقعه أو محوره مع استمرار احتفاظه بطاقته يساعد على استمرار التفاعل أو إنتاج الاشعة السينية التي تستخدم للانفجارات و الحرائق. الطريقة العلمية الوحيدة للاستفادة من معظم طاقة الانشطار هي بحصر النيوترون داخل زجاجة ضخمة من المواد الثقيلة مثل:الرصاص، اليورانيوم أو البلوتونيوم. فإذا حصرنا 14 ميجا فولت نيترون بمادة اليورانيوم (أما نوع:235 أو 238) أو بمادة البوتونيوم، النتيجة التي سوف تظهرلنا هو انشطار و إطلاق طاقة قدرها 180 ميجا فولت من طاقة الانشطار، أي إنتاج طاقة بعشرة أضعاف الطاقة المدخلة. الانشطار النووي هذا ضروري لبدء عملية الانشطار الأصلية، كما أنه يساعد على تحمل قوة الانشطار، ويحصر ويضاعف الطاقة التي أُنتجت في نيوترون الانشطار. وفي حالة انفجار النيوترون (أنظر في الأسفل)، فإن عملية الانشطار لا تتم بعد ابتعاد النيوترونات عن الهدف المنشود.
 
=== إنتاج التريتيوم ===
ثالث الأشياء المهمة في التفاعل النووي هو حين يتم إطلاق التريتيوم الضروري لنوع من الانصهار في الأسلحة. يصننع التريتيوم، أو هيدروجين 3 (يحتوي على بروتون و 2 نيوترونات، عن طريق قذف عنصر الليثيوم -6 مع نيوترونات (n). هذه العملية تؤدي إلى انشطار نواة عنصر الليثيوم لينتج عنصرا الهيليوم و التريتيوم إضافة إلى الطاقة:
 
سطر 64:
انشطار ذرة واحدة من البلوتونيوم يطلق طاقة أكبر بعشر مرات من الطاقة الكلية لإنشطار ذرة واحدة من التريتيوم. لهذا السبب، يتم تضمين التريتيوم في مكونات الأسلحة النووية عندما تتسبب في انشطار أكبر من تضحيات إنتاجها، وتحديداً في حالة الانشطار المعزز بالانصهار. هناك أربعة أنواع رئيسية للأسلحة النووية، أولها الانشطار النقي و يستخدم التفاعل النووي الأول من الثلاث التفاعلات النووية المذكورة سابقاً. النوع الثاني هو الانشطار المعزز بالانصهار ويستخدم أول تفاعلين.النوع الثالث هو الانشطار النووي الحراري ذو مرحلتين و يستخدم جميع التفاعلات الثلاثة.
 
== أسلحة الانشطار النقي ==
المهمة الأولى لتصميم سلاح نووي هي تجميع كتلة فوق الحرجة بسرعة من انشطار اليورانيوم والبلوتونيوم. الكتلة فوق الحرجة هي نسبة النيترون الناتجة من الانشطار والتي تلتقطها نواة انشطارية أخرى كبيرة بما في الكفاية لجعل كل حالة انشطار تتسبب في أكثر من حالة انشطار أخرى.
عندما يتم تجميع الكتلة الحرجة وفي تواجد الكثافة القصوى، يتم ضخ موجة عالية من النيوترونات لتوليد أكبر عدد ممكن من سلاسل التفاعلات. الأسلحة الأولية استخدمت "مولد نيوترونات" {{إنج|urchin}} داخل التجويف الذي يحتوي كلاً من البولونيوم-210 والبريليوم يفصل بينهما حاجز رقيق. انهيار التجويف يسحق "مولد النيوترونات" و الحاجز داخله مما يؤدي إلى مزج المعدنين ببعضهما، مما يسمح لجزيئات ألفا من البولونيوم أن تتفاعل مع البريليوم وتنتج نيوترونات حرة. في الأسلحة الحديثة، مولد النيوترونات هو عبارة عن أنبوب فراغ عالي الجهد "طاقة كهربائية" يحتوي على [[مسرع جسيمات|مسرع جزيئات]]، والذي يسمح [[أيون|لأيونات]] الديوتيريوم والتريتيوم بالتصادم مع لوح معدني من هيدرايد الديوتيريوم والتريتيوم. [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] المصغر الحاصل ينتج نيوترونات في مكان محمي خارج الحزمة الفيزيائية ومن هناك لتخترق التجويف. هذه الطريقة تضمن تحكم أفضل في توقيت بداية سلسلة التفاعلات.
سطر 73:
'''قنابل الكتلة الحرجة''' عبارة عن نوع من [[الأسلحة النووية]] وبالتحديد يعتبر من أنواع [[الأسلحة النووية الأنشطارية]] ويعود فكرة اختراعها إلى عالم في [[الفيزياء]] من [[إيطاليا]] اسمه أنريكو فيرمي Enrico Fermi والذي حاز على [[جائزة نوبل]] في [[الفيزياء]] عام 1938 وقد غادر فيرمي [[إيطاليا]] بعد صعود [[فاشية|الفاشية]] على سدة الحكم في [[إيطاليا]] واستقر في [[نيويورك]] في [[الولايات المتحدة]] إلى ان توفى فيها عام [[1954]].
 
لتوضيح مفهوم [[كتلة حرجة]]'''الكتلة الحرجة''' تصور ان هناك كرة بحجم قبضة اليد مصنوع من مادة [[يورانيوم-235]]، بعد تحفيز اولي لعملية [[الأنشطار النووي]] بواسطة تسليط حزمة من [[نيوترون|النيوترون]] على الكرة سيتولد 2.5 [[نيترون]] جراء هذا الأنشطار الأول لنواة [[ذرة]] [[يورانيوم-235]] وهذا يكون كافيا لبدأ انشطار ثاني في كل الأجزاء المتكونة من الأنشطار الأول وأثناء هذه السلسلة المتعاقبة من الأنشطارات في [[نواة]] الذرات يفقد الكثير من [[نيوترون|النيوترونالنيوترونات]]ات المتكونة إلى سطح الشكل الكروي ولكن كمية [[نيوترون|النيوترونالنيوترونات]]ات المتكونة في الداخل كافية لادامة عمليات الأنشطار وهنا يأتي دور '''الكتلة الحرجة''' التي يمكن تعريفها بالحد الأدنى من [[كتلة]] مادة معينة كافية لتحمل سلسلات متعاقبة من الأنشطارات.
 
اذا كان العنصر المستخدم في عملية [[الأنشطار النووي]] ذو [[كتلة]] يتطلب تسليطا مستمرا ب[[نيوترون|النيوترونالنيوترونات]]ات لتحفيز [[الأنشطار]] الأولي للنواة فان هذه الكتلة تسمى '''الكتلة دون الحرجة'''.
 
اذا كان العنصر المستخدم في عملية [[الأنشطار النووي]] ذو [[كتلة]] قادرة على تحمل سلسلات متعاقبة من [[الأنشطار النووي]] حتى بدون اي تحفيز خارجي بواسطة تسليط [[نيوترون]]ات خارجية فيطلق على هذه الحالة '''الكتلة الفوق حرجة'''. وهذه الكتلة الفوق حرجة إذا تم استعمالها كقنبلة نووية فيجب أن يتم تجميعها بسرعة لان سلسلة الأنشطارات المتعاقبة سوف تستغرق مجرد ثواني وستكون [[الطاقة الحركية]] الناتجة من الضخامة مما يؤدي إلى انفجار [[القنبلة]] بسرعة فائقة.
 
يعتبر 15 غم من [[اليورانيوم-235]] أو 10 غم من [[البلوتونيوم-239]] في حالة كونهما بشكل كروي ومحاطين بمصدر يسلط عليهما [[نيوترون|النيوترونالنيوترونات]]ات كتلة كافية للوصول إلى مرحلة [[كتلة حرجة|الكتلة الحرجة]]. للكتلة الحرجة تناسب عكسي مع [[كثافة]] العنصر وتعتمد على شكل العنصر المستخدم ونقاءه وطول فترة تسليط [[نيوترون|النيوترونالنيوترونات]]ات عليه.
 
=== الأسلحة النووية التجميعية ===
'''الأسلحة النووية التجميعية''' هي أحد أنواع [[سلاح نووي|الأسلحة النووية]] التي تتم صناعتها بخطوتين، تكمن فكرة هذا النوع من السلاح في خلق مايسمى '''الكتلة الفوق حرجة''' ويتم هذا بدمج كتلتين تعتباران ذو '''كتلة دون الحرجة''' ولغرض عملية الدمج هذه يسلط ضغط هائل على الكتلتين لدمجهما في كتلة واحدة تعتبر فوق الحرجة وينشأ من عملية الدمج هذه كميات هائلة من [[طاقة حركية|الطاقة الحركية]].
 
المقصود بمصطلح '''الكتلة الحرجة''' لعنصر معين هو الحد الأدنى من [[كتلة]] مادة معينة كافية لتحمل سلسلات متعاقبة من الأنشطارات. إذا كان العنصر المستخدم في عملية [[انشطار نووي|الأنشطار النووي]] ذو [[كتلة]] يتطلب تسليطا مستمرا ب[[نيوترون|النيوترونالنيوترونات]]ات لتحفيز الأنشطار الأولي لل[[نواة (توضيح)|نواة]] فان هذه [[كتلة|الكتلة]] تسمى '''الكتلة دون الحرجة'''. إذا كان العنصر المستخدم في عملية [[انشطار نووي|الأنشطار النووي]] ذو [[كتلة]] قادرة على تحمل سلسلات متعاقبة من [[انشطار نووي|الأنشطار النووي]] حتى بدون اي تحفيز خارجي بواسطة تسليط [[نيوترون]]ات خارجية فيطلق على هذه الحالة '''الكتلة الفوق حرجة''' حيث يستعمل العنصر في هذه الحالة الطاقة المتولدة من الأنشطارات السابقة لتحفيز الأنشطارات اللاحقة.
 
بعد استكمال مرحلة '''الكتلة فوق الحرجة''' تاتي الخطوة الثانية وهي اشعال الفتيلة التي اما تكون على شكل تصويب طلقة من اليورانيوم كما هو الحال في القنابل ذو الأنشطار على شكل بندقية أو تفجير قنبلة تقليدة في وسط المادة ذو الكتلة فوق الحرجة كما هو الحال في قنابل الانشطار ذات الانضغاط الداخلي
 
=== أسلحة مشابهة لتجميع البندقية ===
[[ملف:Gun-type fission weapon en-labels thin lines.svg|تصغير|350بك|رسم لسلاح نووي مشابه لتجميع البندقية]]
 
استخدمت قنبلة هيروشيما [[الولد الصغير (قنبلة)|الولد الصغير]] 141 رطل (64 كيلوغرام) من اليورانيوم بمعدل تخصيب ما يقارب 80% أو 112 رطل (51 كيلوغرام) من يورانيوم-235 تقريباً مثل كتلة المعدن الخام. عندما تم تجميعها داخل العاكس المصنوع من [[كربيد التنجستن]] كانت كتلة اليورانيوم 141 رطل (64 كيلوغرام) أكثر من ضِعف الكتلة الحرجة. يتشكل اليورانيوم-235 قبل الانفجار لقطعتين من المفاعل دون الحرج الذي يُطلق أحداها لفوهة البندقية وينضم للقطعة الأخرى فيما بعد وبذلك يبدأ الانفجار النووي. خضع 1٪ من اليورانيوم للانشطار النووي<ref>غلاستون ودولان, ''Effects'' (التأثير), p. 12–13. عندما يتندمج 454 غرام من اليو-235 يولد طاقة بحجم 8 كيلوطن. وله٫ا، فعملية "الفتى السمين" استخدمت 907 غرام لإنتاج بين 13 و 16 كيلوطن في الهوة.</ref> بينما تناثر البقية منه دون جدوى وهي ما يمثل أغلب مردود وقت الحرب في المصانع الضخمة في مدينة أوك ريدج<ref>كومبير, أ. ل.، and Griffith, W.L. 1991. "The U.S. Calutron Program for Uranium Enrichment: History,. Technology, Operations, and Production. (برنامج كالوترون لتخصيب الأورانيوم. تاريخ، تقانة، تعميل وإنتاج. تقرير". ذكر في كتاب جون كوستر بعنوان Report," ORNL-5928, "Atom Bombs: The Top Secret Inside Story of Little Boy and Fat Man, (قنابل ذرية: أسرار في قصة "الولد السمين" و"الرجل النحيل". " 2003, footnote 28, ص. 18. "المنتج الكلي لأورايلي في أوك ريدج كان 174:68 كلغ بحيث انتشر 86٪ منها في هيروشيما.</ref>. عدم الكفاءه وعدم الفعاليه كان سببها السرعة التي تفك إنضغاط إنقسام اليورانيوم الممتد وتصبح تحت الحرجة بواسطه قوة تقليل الكثافة. على الرغم أنها غير فعاله، هذا التصميم، بسبب شكله ا، تم تكييفه للإستخدام في ذات القطر الصغير، القذائف المدفعيه الإسطوانيه ( بندقيه من نوع الرأس الحربي تطلق اشتعلت من البراميل التي لها بندقيه أكبر بكثير. هذه بعض الرؤؤس الحربية انتشرت تطورت بواسطة الولايات المتحدة حتى 1992. مع الاخذ في الاعتبار الجزء الهام ل U-235 في الترسانه محاسبة لأجل قسم مهم ل يو-235 في ترسانه. وكانت بعض الأسلحة الأولى المنتهيه بالتدريج لتستجيب مع معاهدة محدوده لأعداد من الرؤوس الحربية، الأساس المنطقي لهذا القرار كان لاشك فيه ضم إنخفاض العائد وقضايا السلامة الخطيره المرتبطة مع تصميم البندقيه.
 
ال'''سلاح إنشطاري من نوع بندقية''' عبارة عن أحد أنواع [[الأسلحة النووية]] وبالتحديد من نوع [[الأسلحة النووية التجميعية]] وهذه النوعية من القنابل هي التي إسقاطها على مدينة [[هيروشيما]] وسميت القنبلة ب[[قنبلة الولد الصغير]]. هذه النوعية من القنابل تعتمد على عملية [[الأنشطار النووي]] بالأضافة إلى فكرة [[قنابل الكتلة الحرجة]]. حيث يتم إطلاق رصاصة مصنوعة من اليورانيوم لايصال عنصر معين إلى مرحلة من التحمل حيث تستمر عمليات [[الأنشطار النووي]] حتى بدون تسليط [[نيوترون]]ات خارجية عليه والتي تسمى بحالة الكتلة الفوق حرجة. أحد مساوئ هذه القنبلة هي انها تتطلب كميات كبيرة من [[اليورانيوم-235]] ويتطلب بناء القنبلة وقتا كبيرا.
سطر 97:
في [[قنبلة الولد الصغير]] كانت الطلقة المستخدمة لتحفيز [[الأنشطار النووي]] والوصول إلى مرحلة الكتلة فوق الحرجة عبارة عن 24 كغم من [[اليورانيوم-235]] وكان طول الطلقة 16 سم وعرضها 10 سم واطلقت هذه الطلقة عبر برميل كان وزنه 450 كغم وطوله 180 سم وكانت سرعة الطلقة 300 متر في الثانية وعندما اصابت الطلقة هدفها المصنوع من [[اليورانيوم-235]] أدى هذا إلى تحفيز سلسلة من عمليات [[الأنشطار النووي]] وبلغت قوة القنبلة 15 كيلوطن من مادة [[تي إن تي]].
 
=== قنبلة انشطارية نمط الانضغاط الداخلي ===
[[ملف:Implosion Nuclear weapon.svg|يسار|350بك]]
 
[[الرجل البدين (قنبلة)|الرجل البدين]] (فات مان) قذيفة ناغازاكي، استخدمت 13.6 باوند ( 6.2 كيلوغرام، حوالي 12 أوقية سائله أو 350 في المقدار ) من بخصوص Pu-239، والذي يمثل فقط 41٪ من المجال النشط كتلة دون حرجة. (لرسم مفصل انظر مقال [[الولد الصغير (قنبلة)|فات مان]]) محاطة بعاكس U-238، الفجوة تتحول إلى كتلة فوق حرجة من قبل خصائص عاكس النيوترون فيU-238. في أثناء الانفجار، الحرجية تحدث بسبب الانفجار الداخلي. يتم ضغط عامود البلوتونيوم لزيادة كثافته من خلال تفجير موحد لمتفجرات تقليدية تم وضعها بشكل موحد في جميع أنحاء العامود. يتم تفعيل التفجير عن طريق سلك ممتد من المتفجرات. ويقدر أن 20٪ من البلوتونيوم يخضع للانشطار فقط و الباقي تقريباً 11 باوند (5.0 كيلوغرام) يتبعثر في الأجواء.
[[Fileملف:Implosion bomb animated.gif|leftيسار|175px]]
 
قد تكون موجات صدمة الانفجار الداخلي على مدى قصير ماهي إلا أجزاء من العامود تتعرض للضغط أثناء مرور الموجات خلالها. [[ملف:X-Ray-Image-HE-Lens-Test-Shot.gif|تصغير|يسار|إندماج الموجات الصادمة في إختبار نظام عدسات الإنفجارات الضخمة.]] يصنع هيكل القذيفة من معادن خفيفة الكثافة مثل الألومنيوم والبريليوم، أو سبيكة مصنوعة من كلا المعدنين إذا دعت الحاجة إلى ذلك لأن الألومنيوم سهل وآمِن في التشكيل، كما أنه في التصنيف الثاني من ناحية الأقل في القيمة؛ بينما يستخدم البريليوم لقدرته العالية في عكس النيوترونات، وتقع القذيفة بين عدسة المتفجر والعابث. يتم تشغيلها من خلال عكس بعض موجات الصدمة للخلف، وبالتالي يتم إطالة مدة الانفجار الداخلي. وقد تم استخدام الألومنيوم في صناعة هيكل القذيفة في الفات مان.
سبب لزيادة كفاءة فات مان يكمن في النشاط الداخلي من عابث U-238 (عابث اليورانيوم الطبيعي لا يخضع للانشطار من خلال النيوترونات الحرارية، ولكن يساهم تقريبا 20٪ في المحصول الكلي من الانشطار بواسطة النيوترونات السريعة). عند بدء تفاعل متسلسل في البلوتونيوم، يجب عكس نشاط الانفجار الداخلي قبل أن يوقف التوسع الانشطار. من خلال حبس كل شي معاً لبضع مئات من النانوثانية أكثر، فيتم زيادة الكثافة.
 
سطر 110:
تعتبر هذه القنبلة عالية الكفاءة لأن [[نيوترون|النيوترونات]] الناجمة من الأنشطار هي أكثر عددا وأكبر كثافة.
 
== الاسلحة النووية ==
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.
 
=== الانفجار الداخل مع رفع الحفرة ===
التحسين الأول على تصميم قنبلة "الرجل البدين" كان بوضع مجال جوي بين الحفرة والوقود النووي لإنشاء تأثير "المطرقة والمسمار". والحفرة دُعمت بمخروط مجوّف داخل الوقود النووي لتكون مرفوعة. وفي الاختبارات الثلاثة لـ"عملية الحجر الرملي" في عام 1948م، اُستخدمت تصاميم "الرجل البدين" مع رفع الحفر. والنتيجة الكبيرة كانت بالحصول على 49 كيلو طن مما يعني أكثر بضعفين من محصول "الرجل البدين" من دون رفع الحفر<ref>مصدر العلومات حول الأسلحة النووية هو متاب تشك هانسون، "سيوف القيامة: تطور الأسلحة النووية الأميركية من٫ عام 1945م، ياٌنكليزية ''The Swords of Armageddon: U.S. Nuclear Weapons Development since 1945'', أكتوبر 1995, Chucklea Productions, المجلد 8 , ص. 154, جدول A-1, "U.S. Nuclear Detonations and Tests, 1945–1962."</ref>. وقد اتضح فورًا أن "الانفجار الداخلي" كان أفضل تصميم لسلاح الانشطار النووي، ولكن العيب الوحيد فيها هو قطرها. فقنبلة "الرجل البدين" كان عرضها 5 أقدام (1.5 متر) مقابل قدمين (0 سم) لقنبلة "الولد الصغير".
 
بعد مرور 11 عام، التصميم الداخلي للمفجر تطور بشكل ملحوظ حيث ان قطر الكرة تغير من 11 قدم (1.5 م) Fat Man إلى 1 قدم (0.30م) و قطر الأنبوب كان يعادل قدمان (0.61 م) طولاً و اطلق عليه جهاز شان سوان {{إنج|Sean swan device}}.
 
جهاز فات مان بموديل Pu-239 بت كان قطره يساوي 3.6 انش (9 سم) اي انه بحجم كرة السوفتبول بيسبول. الجزء الاكبر منه كان في الية الانفجار و بالتحديد في طبقات U-238، الألمنيوم، و المتفجرات الشديدة. السبب من تقليل الحجم كان تصميم (انهيار، تفجير النقطتين) العامل المهم في تقليل الحجم هو التصميم الثنائي النقاط للمتفجرات.
 
=== انفجار خطي ثنائي النقاط ===
أحد التصامي و هو عباره عن اعادة تشكيل الشكل البيضاوي إلى شكل دائري مع قوة ضغط اقل. يوجد في داخل الانفجار الخطي ماده صلبه غير قابله للتغير و كتلة ممتدة من مادة Pu-239 و تكون أكبر من الكتلة الموجودة في الجسم الكروي محشورة داخل اسطونة مع مواد قابلة للانفجار مع وجود فتيل في كلا الطرفين.<ref>[http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq4-1.html#Nfaq4.1.6.3 أسئلة حول الطاقة النووية أسئلة حول القنابل النووية: 4.1.6.3 Hybrid Assembly Techniques], accessed ديسمبر 1, 2007. وتم تصميم الرسم من هذا المرجع.</ref> إن التفجير يجعل من الحفرة الكبيرة في الارض خطيرة عن طريق جعل النهايات عميقة، مما يشكل اشكال دائرية. ان الهزة ايضاً تعمل على تحويل البلوتونيوم -الذي هو عباره عن عنصر فلزي - من مرحلة الدلتا إلى الالفا بواسطة زيادة كثافته بنسبة 23٪ ولكن من دون ان ات يؤدي ذلك إلى تحويل القوة الدافعة الداخلية إلى انهيارحقيقي. ان الافتقار إلى الضغط يجعله غير كافي للاستخدام كقذائف مدفعية و ذخائر الهدم الذرية ولكن البساطة والقطر الصغير يجعله مناسباً لذلك. ان ذخائر الهدم الذرية (ADMs) والقذائف المدفعية معروفة أيضا بحقائب القنابل النووية؛ كمثال على ذلك القذائف المدفعية دبل يو ثمانية واربعين W48 اصغر سلاح نووي تم صنعه او نشره. كل الاسلحة ذات القيمة المنخفضة المستخدمة في المعارك سواء المسدس من نوع يو-235 ذات التصاميم المتفجرة او المنشطرة، يبقى تستوجب دفع اموال باهظة لانجاز اقطار بين 6 إلى 10 انش (254)مم.
 
=== النظام الفعالي الجديد هو استخدام نقطتان للانفجار الداخلي ===
المخطط الموضووع في عام 1945 بان يكون لمنفذ التفجير لكنه لم يكن في ذلك الوقت هناك اختبارات لتطوير التجربة البساطة في التصميم اعتبرت اكثر واقعية ومع الوقت اصبحت هناك قيود ولها احتياجات كثيرة وباستخدام الالمونيوم واستغلاله مكنهم من صنع ثلاثة طن من المتفجرات شديدة الانفجار. بعد الحرب، تم استعادة الاهتمام بتصميم التجويف. تكمن ميزته الواضحة في إمكانية حمل قذيفة مجوفة من البلاتينيوم، على شكل كتلة مسحوبة إلى الداخل باتجاه مركزها الفارغ، تحمل الزخم إلى مركز التجميع المصفح على شكل كرة صلبة. سيقوم بدفع نفسه إلى الداخل، مما يتطلب مدك U-238 أصغر، لا يتطلب استخدام دافع الألمنيوم و أقل قابلية للانفجار.
 
أمتلكت قنبلة فات مان قذيفتين متحدتي المركز على شكل جسم كروي يحتوي على متفجرات شديدة، يقارب سمكها 10 بوصات (25 سم). وتقذف القذيفة داخلية الإنفجار. احتوت القذيفة الخارجية على نمط يشبه كرة القدم يحتوي على 32 عدسة شديدة الانفجار، تحول كل عدسة الموجة المحدبة من مفجرها إلى موجة مقعرة مشابهة لشكل القذيفة الداخلية من الخارج. لو كان في الامكان استبدال هذه العدسات (32) باثنتين فقط، يُمكن للشكل الكروي شديد الانفجار أن يصبح إهليلجاً (كروي متتطاول) ذو قطر دائري أصغر بكثير.
سطر 138:
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).
 
== أسلحة الانشطار النووي المعززة ==
{{مفصلة|أسلحة نووية انشطارية}}
 
الخطوة التالية للتصغير بتسريع انشطار التجويف (pit) وذلك للحد من الوقت الأدنى المطلوب للاندماج في محفظة القصور الذاتي. قدم التجويف المفرغ موقعا مثاليا لحدوث الاندماج النووي لتعزيز عملية الانشطار النووي. مزيج من غازي الترايتيوم و الديتيروم بنسبة 50-50 يضخ إلى التجويف خلال مرحلة التسليح، ويندمج مع الهيليوم ومن ثم يطلق نيوترونات حرة حالما تبدأ عملية الانشطار. تبدأ النيوترونات بعدد كبير من التفاعلات المتسلسلة الجديدة بينما لايزال التجويف في المرحلة الحرجة او قريب من المرحلة الحرجة. هناك سبب لعدم التنشيط بمجرد إتقان التجويف. تم أول اختبار لفكرة الانصهار الانشطاري المعزز في 25 مايو 1951 في عملية "البيت الأخضر" في إنيويتوك (Eniwetok) والتي أنتجت 45.5 كيلوطن. التعزيز يقلل من طول القطر بثلاثة طرق جميعهم نتيجة لانشطار أسرع:
* بما أن التجويف الداخلي المضغوط للحفرة لا يحتاج لأن يبقوا معاً، فيمكن استبدال التلاعب الهائل ل U-238 بقذيفة البيريليوم خفيفة الوزن (لكي تعكس النيترونات الهاربة إلى الحفرة مرة أخرى) ويتم تقليل القطر.
* حجم تجويف الحفرة يمكن تقليله إلى النصف دون أن يقل الإنتاج. ويقل القطر مرة أخرى.
* بما أن كتلة المعادن المتفجرة تتناقص، فإنها تكون بحاجة إلى القليل من الشحن لانفجارات أعلى، مما يقلل القطر.
 
سطر 154:
تم تسليحها بتصميم "روبين الابتدائي" (Robin Primary) وأصبحت بهذا أول جهاز جاهز للاستخدام ذو استخدام ابتدائي متعدد ونموذج أولي لكل ما تبعه.
 
بعد نجاح "سوان" "البجعة" (Swan) أصبح القطر البالغ 11 أو 12 بوصة (300 مم) هو الطول القياسي المستخدم في الأجهزة المعززة ذات المرحلة الواحدة والتي تمت تجربتها في أواخر الخمسينات الميلادية 1950 م. كان الطول عادة يبلغ ضعف القطر، ولكن كان هناك جهاز واحد وهو الرأس النووي الحربي W54 ذو شكل اقرب إلى الدائري بطول 15 بوصة (380 ملم). تم اختباره أكثر من 24 مرة في الفترة مابين 1957 إلى 1962م قبل انتشاره. لم يسبق لأي تصميم أن واجه سلسلة طويلة من الإخفاقات في التجارب من قبل.
[[ملف:U.S. Swan Device.svg|centerمركز|تصغير|200بك|يسار]]
 
أحد تطبيقات الرأس الحربي (دبليو 54) W54 كانت بندقية ديفي كروكيت اكس ام-388 ذات القذيفة عديمة الارتداد Davy Crockett XM-388 recoilless rifle projectile. بلغ طولها 11 بوصة، وتظهر في الصورة بالمقارنة مع سابقتها الرأس النووي المعروف بالرجل البدين (Fat Man).
سطر 162:
بالاضافة إلى صناعة الاسلحة بحجم أصغر و أخف وزن او أقل استخداما للمواد الانشطارية بكمية معينة، من الفوائد الاخرى للتعزيز هو أنه يجعل الاسلحة في مأمن من تداخل الاشعاعات (radiation interference، RI) تم اكتشاف ذلك في منتصف الخمسينات من القرن العشرين 1950 حيث انه اذا أخرجت النوى من البلوتينيوم (plutonium ) سيكون عرضة للانفجار اذا ما تعرض لكميات كبيرة من الاشعاع من انفجار نووي قريب (قد تتلف الالكترونات أيضا و هذا يشكل مشكلة اخرى). تداخل الاشعاعات (RI) كان بحد ذاته مشكلة قبل ظهور انظمة (رادار الانذار المبكر الفعال effective early warning radar systems) حيث انها تجعل الضربة الاولى للسلاح غير مجدية. التعزيز يقلل من كمية البلوتينيوم اللازمة في السلاح إلى أقل كمية ستكون عرضة لهذا التأثير.
 
== لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل ==
{{مفصلة|قنبلة هيدروجينية}}
 
سطر 168:
 
[[ملف:IvyMike2.jpg|تصغير|يسار|[[أيفي مايك]]، أول تفجير ثنائي المراحل بقوة 10.4 ميغاطن يوم 1 نوفمبر 1952.]]
 
في الأربعينات الميلادية، أعتقد مصمموا القنبلة النووية في [[مختبر لوس ألاموس الأمريكي]] بأن المرحلة الثانية ستكون بواسطة مادة الديوتيريوم بوضعها على هيئة مادة منصهرة أو على هيئة مركب الهيدريد. وهذا يجعل ردة فعل الاندماج النووي D-D، وهو أصعب من الحصول على D-T، لكنه أقل تكلفة. والقنبلة الذرية حينها ستتركز على جهة واحدة فقط مما يسبب اصصطدام وانضغاط يتسببان بسخونة الجهة القريبة وببداية التكاثر مع الجهة البعيدة. ولكن المحاكاة الرياضية برهنت على عدم إمكانية عمل هذه الطريقة حتى مع إضافة كميات كبيرة من مادة التريتيوم المكلفة ماديًا.
 
سطر 177:
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|centerمركز|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.}}]]
 
فعلى سبيل المثال، بالنسبة لاختبار ردوينغ موهاوك في 03 يوليو 1956م، يطلق على الثانوي مسمى فلوت وكان مرتبطاً بسوان الرئيسية. وكان يبلغ قطر الفلوت 15 انشاً (38 سم) وطوله 23.4 انش (59 سم)، أي تقريبا بحجم السوان لكن وزنه أكبر بعشرة اضعاف و ينتج عنه 24 ضعف الطاقة (355 طن مقابل 15 كيلو طن )، وبنفس الأهمية ،فإن المكونات النشطة في الفلوت لا تكلف اكثر من التي في السوان.
سطر 183:
يحدث معظم الانشطار نتيجة استخدام النوع الرخيص من U-238، و يصنع التريتريوم في الموقع اثناء وقوع الانفجار. و تكون شمعة الاشتعال فقط "الولاعة" في محور الثانوية هي التي تكون قابلة للانشطار.
 
يمكن للثانوي الكروي أن يُحدث كثافات انفجارية أعلى من الثانوي الاسطواني ،لاندفاع الانفجار الكروي في كل الاتجاهات نحو نفس المكان. ومع ذلك يتم إنتاج أكثر من مليون طن في الرؤوس الحربية ،ويكون قطر الكروية الثانوية أكبر بكثير بالنسبة لمعظم التطبيقات. تعد الاسطوانة الثانوية ضرورية في مثل هذه الحالات. أما المركبات الصغيرة مخروطية الشكل التي تحتوي على رؤوس قذائف متعددة التي صُنعت بعد عام 1970م فقد مالت إلى رؤوس كروية ثانوية الشكل وتُنتج مئات الأطنان.
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:▼
 
▲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.
* وكي تنفجر الثانوية بالحرارة، الاشعاع الناتج عن البلازما المحيطة بها، يجب ان يظل بارد لاول جزء من الثانية، على سبيل المثال، يجب ان تغطى بطبقة هائلة وكبيرة من الاشعاع (حرارة حار). كبر الطبقة يسمح لها بان تضاعفها كمتدخل او متلاعب، مضيفا لها زخم ومدة لتنهار. لايوجد مادة أفضل ومناسبة لكل من هاتين العمليتين اكثر من اليورانيوم-238 العادي والرخيص، والذي يتحمل أيضا الانشطار عندما يضرب بالنيترونات المنتجة بانشطار دي-تي.
هذا الغطاء، يسمى المهرب، لهذا له لهو 3 وظائف: الحفاظ على برودة الثانوي محافظ ثانوي للبرودة، ليحجزه ويخمده في حالة ضغط عالي، واخيرا ليزوده كمصدر رئيسي بالطاقة لكامل القنبلة. المهرب القابل للاستهلاك يجعل القنبلة قنبلة اكثر يروانيومية انشطارية من كونها قنبلة هيدروجينية انشطارية. المطلعون ابدا لايستخدموا مصطلح قنبلة هيدروجينية<ref>Until a reliable design was worked out in the early 1950s, the hydrogen bomb (public name) was called the superbomb by insiders. After that, insiders used a more descriptive name: two-stage thermonuclear. Two examples. From Herb York, ''The Advisors'', 1976, "This book is about ... the development of the H-bomb, or the superbomb as it was then called." p. ix, and "The rapid and successful development of the superbomb (or super as it came to be called) . . ." p. 5. From National Public Radio Talk of the Nation, November 8, 2005, Siegfried Hecker of Los Alamos, "the hydrogen bomb – that is, a two-stage thermonuclear device, as we referred to it – is indeed the principal part of the US arsenal, as it is of the Russian arsenal."</ref>.
* 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"/>.
 
السطر 198 ⟵ 196:
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.
 
=== مابين الاطوار (أو المراحل): ===
تمر الطاقة في السلاح الحراري النووي في مرحلتين من التأثيرات من الأولية إلى الثانوية. هناك محول أساسي للطاقة يدعى بالمرحلة الداخلية، مابين المراحل الأولية و الثانوية، يقوم بحماية وقود الانصهار الثانوي من التسخين السريع ((أو إرتفاع درجة الحرارة بشكل سريع)) مالأمر الذي اقد يؤدي إلى انفجاره عند درجات حارة اعتيادية (والمنخفضة) قبل ان يكون هناك فرصة للانصهار و تفاعلات الانشطار.
 
لا تتوفر إلا معلومات قليلة واضحة في المقالات العلمية حول آلية عمل المرحلة الداخلية. صدر أول ما ذُكر عن المرحلة الداخلية عن الحكومة الأمريكية في وثيقة رسمية تحوي شرحا توضيحيا للجمهور برسوم بيانية حديثة لتعزيز برنامج ( البديل المعتمد للصواريخ الحربية {{إنج|Reliable Replacement Warhead Program}}. الذي اذا تم بناؤه، سيستبدل هذا التصميم الجديد " المواد الهشة والسامة" و "و المواد غالية التكلفة والخاصة" في المرحلة الداخلية<ref>[[commons:File:Reliable Replacement Warhead Features.jpg|"Improved Security, Safety & Manufacturability of the Reliable Replacement Warhead,"]] NNSA مارس 2007.</ref>. يشير هذا البيان إلى أن المرحلة الداخلية قد تحتوي على البريليوم ليهدئ من تدفق النيوترونات من الطور الأول، و قد يمتص شيئا منها و يعاد إشعاع الاشعة السينية x-rays بطريقة ما<ref>[[commons:File:Reliable Replacement Warhead Features.jpg|"Improved Security, Safety & Manufacturability of the Reliable Replacement Warhead,"]] NNSA March 2007.</ref>. و هناك أيضا بعض التكهنات بأن المواد المستخدمة في المرحلة الداخلية، والتي تُسمي بالكود فوجبانك {{إنج|FOGBANK}} قد تكون مادة الفضاء او الهلامة الغازية الايروجيل (aerogel)، قد يكون ممزوجا مع البريليوم أو مواد أخرى<ref>[http://www.fas.org/sgp/eprint/morland_image026.gif A 1976 drawing] والتي تدل على المراحل الداخلية التي تمتص تم تعيد بث الإشعاعات السينية. من هاوارد منلارد، [http://www.fas.org/sgp/eprint/cardozo.html "المقالة,"] '''مراجعة قانون كاردوس''', مارس 2005, p 1374.</ref> .
 
المستويين الداخلي والثانوي مغطيان معا داخل غشاء فولاذي مقاوم للصدأ لتكوين جمعية فرعية معلبة، هذا الترتيب والذي لم يتصوره أحد في أي رسم مفتوح المصدر. التوضيح الأكثر تفصيلا للانترستيج يظهر سلاح نووي حراري بريطاني مع مجموعة من العناصر بين الأساسية والثانوية الأسطوانية سميت "عدسات النهاية وتركيز النيترون" و "عاكس/ نيترون حامل السلاح" و"الغلاف العاكس".
 
== تصاميم خاصة ==
بينما تصب كل تصاميم القنابل النووية في أحد التصنيفات السابقة، تصبح بعض التصاميم الخاصة بين الفينة والأخرى مثار لتقارير جديدة ونقاشات العامة، غالباً بتوصيفات خاطئة حول كيفية عملها وماذا ستعمل. مثال:
=== القنابل الهيدروجينية ===
بينما كل القنابل النووية الحديثة (الانشطارية والالتحامية على السواء) تستخدم التحام ال D-T، القنابل الهيدروجينية في النظرة العامة هي أجهزة تستخدم عدة ملايين من الاطنان وأقوى بآلاف المرات من الابن الأصغر لقنبلة هيروشيما. هذه القنابل ذات النواتج العالية هي قنابل نووية حرارية ثنائية المرحلة ترتقي إلى مستوى العائد المطلوب مع انشطار اليورانيوم، كالعادة، مزودتها بمعظم طاقتها النووية.
 
السطر 215 ⟵ 213:
عندما حلت قاذفات الصواريخ الباليستية محل القنابل في الستينيات، تم استبدال معظم القنابل متعددة الأطنان برؤوس صواريخ -وهذا يتضمن القنابل النووية الحرارية- وقد تم تقليلها إلى واحد طن أو أقل.
 
=== ساعة النداء/سلويكا ===
شهِد العام 1940 أول محاولة لاستثمار العلاقة التكافلية بين وقود الانشطار والالتحام بتصميم متناوب بينهما في شكل طبقات رقيقة. وكجهاز مصمم من مرحلة واحدة، كان من الممكن أن يكون تطبيق تعزيز الانشطار بطيئاً. وأصبح عملياً للمرة الأولى حينما تم دمجه ثانوياً في الأسلحة النووية الحرارية ثنائية المرحلة<ref>"أصبحت "الساعة المنبه" مفيدة عمليا بعد إدخال الليثيوم16 ومكملاتها في عملية الإنفجار و٫لك عام 1950." في مفكرة لهانس حول تاريخ برنامج الحرارة النويية. Hans A. Bethe, [http://www.fas.org/nuke/guide/usa/nuclear/bethe-52.htm Memorandum on the History of Thermonuclear Program], 28 مايو, 1952.</ref>.
 
الاسم الأمريكي -ساعة النداء- كان اسماً رمزياً تافهاً وغير منطقي. الاسم الروسي لنفس التصميم كان أدّق وصفياً: سلويكا (بالروسي تعني النفخة)، كعكة حلوى الطبقات. السلويكا السوفيتية وحيدة المرحلة اختبرت في 12 اغسطس 1953. بينما لم يتم اختبار نسخة أمريكية أحادية المرحلة، ولكن تم اختبار الطلقة الأحادية لعملية القلعة في 26 ابريل 1954، والتي كانت نووية حرارية ثنائية المرحلة واطلق عليها اسم ساعة النداء. مداها كان في جزيرة بيكيني 6.9 ميجا طن. ولأن الاتحاد السوفيتي اختبر استخدام بطارية الليثيوم-6 ديوترايد الجافة قبل اختبار للولايات المتحدة الأمريكية لها بثمانية أشهر فإنه يُعتقد بأن الاتحاد السوفيتي فاز في السباق في صناعة القنبلة الهيدروجينية. في عام 1952 استخدم لفي مايك الديتريوم السائل المبرد لتبريد في عملية انصهار الوقود الثانية، ووظفها في عملية رد فعل لعملية الانصهار. كان ذلك كان أول تصميم منتشر للطائرات رغم أنه لم يتم نشرها أثناء الاختبارات. وكذلك، كان أول اختبار للسوفييت في استخدام الإشعاع الانفجاري الثانوي والذي يعتبر السمة الأساسية في صناعة القنبلة الهيدروجينية في 23 من نوفمبر 1955 أي بعد ثلاث سنوات من تجربة لفي مايك. وفي الحقيقة لم يبدأ العمل الحقيقي في الانفجار لداخلي بالاتحاد السوفيتي إلا في وقت مبكر من عام 1953، أي بعد عدة أشهر من نجاح تجربة السلويكا.
 
=== القنابل النظيفة ===
في 1 مارس عام 1954، اختبرت الولايات المتحدة قنبلة قلعة برافو ذات ال 15 ميجاتون كجزء من عملية القلعة في جزر البكيني والتي تعتبر أضخم انفجار نووي للولايات المتحدة. الانفجار ألقى فوراً جرعة قاتلة من الغبار النووي الناتج عن الانشطار على مدى أكثر من 6000 ميل مربع (16،000 كم<sup>2</sup>) من سطح المحيط الهادي<ref>See [[:File:Bravo fallout2.png|map]].</ref>. الإصابات الإشعاعية التي أصابت جزر المارشال و الصيادين اليابانيين صنعت تلك الحقيقة قضية عامة وكشفت عن دور الانشطار في القنابل الهيدروجينية.
 
السطر 227 ⟵ 225:
في التاسع عشرة من يوليو (تموز) 1956، قال لويس شتراوس رئيس وكالة الطاقة الذرية الدولية بأن ريدويج زوني اطلقت اختبار تفجير نظيف مما "انتج الكثير من الأهمية.... من الناحية الإنسانية" ومع ذلك وبعد أقل من يومين من هذا الاعلان تم اختبار النسخة القذرة من الباسون ويدعى الباسون الأولي مع عبث اليورانيوم 238على مركب قبالة سواحل جزيرة أتول بيكيني كمكان لأطلاق الرديدوينج تيوا. أنتج الباسون الأولي عائد يقدر بخمسة ميجا طن 87% منها جاء نتيجة الانشطار. البيانات التي جاءت من هذا الاختبار وغيره توجت في نهاية المطاف انتشار أعلى عوائد الأسلحة النووية الأمريكية المعروفة وأعلى نسبة ناتج إلى وزن لسلاح تم صنعه، وسلاح نووي حراري من ثلاث مراحل بأعلى ناتج قذر حيث يبلغ 25 ميجا طن صمم كقنبلة نووية بي 41، التي كان من المقرر أن يحملها سلاح الجو الأمريكي إلى أن تم تفكيكها ولذلك لم يتم اختبار هذا السلاح بالكامل.
 
وعلى هذا النحو تبدو القنابل النظيفة ذات العائد المرتفع مجرد تجارب في العلاقات العامة فالأسلحة المنتشرة فعليا هي الإصدارات القذرة التي ضاعفت العائد لنفس حجم الجهاز. تصاميم الجيل الرابع والخامس الحديثة من الأسلحة النووية بما في ذلك أسلحة الانصهار النقية وأجهزة دفع الذبذبة النووية للمادة المضادة المحفزة
وتجري حاليا دراستها من قبل أكبر الدول الخمس المالكة للأسلحة النووية<ref>[http://nuclearweaponarchive.org/News/INESAPTR1.html Fourth Generation Nuclear Weapons]. Nuclearweaponarchive.org. Retrieved on 2011-05-01.</ref><ref>[http://whyfiles.org/167new_nukes/4.html Never say "never"]. Whyfiles.org. Retrieved on 2011-05-01.</ref>.
 
=== قنابل الكوبالت ===
{{مفصلة|قنبلة الكوبالت}}
 
السطر 239 ⟵ 237:
=== قنابل إنقسام-إنشطار نووي مقارنه بقنابل ثلاثية المراحل ===
في عام 1954م لشرح الكمية المدهشه للمضاعفات الجانيه لمنتج الإنقسام النووي بواسطة القنابل الهيدروجينيه، ابتكر رالف لاب مصطلح إنقسام - إنشطار نووي لوصف العملية داخل ما أسماه بالثلاث مراحل للسلاح النووي الحراري. له عملية تفسر بشكل صحيح، لكن إختياره للمصطلحات سببت ارتباكاً في الأدبيات المفتوحة.
مراحل السلاح النووي لاتنقسم، لاتنشطر، فهي الأولية، والثانويه، وفي عدد قليل جدا من الأسلحة الإستثنائيه والقوية لم تعد بالخدمه،.
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.
 
السطر 248 ⟵ 246:
لا يستخدم غطاء الانشطار في الأسلحة الإشعاعية المطورة او القنبلة النيوترونية كما سيتم مناقشتها لاحقاً.
 
=== القنابل النيترونية ===
{{مفصلة|قنبلة نيوترونية}}
تعرف القنبلة النيترونية تقنياً بسلاح الإشعاع المكثف {{إنج|Enhanced Radiation Weapon، ويرمز لها اختصاراً بـ ERW}}، وهو نوع من الأسلحة النووية التكتيكية صُمم خصيصاً لإخراج طاقة هائلة كالطاقة الإشعاعية الكبيرة. هذا يتعاكس مع الأسلحة النووية الحرارية القياسية، والتي صُممت خصيصاً لالتقاط هذه الإشعاعات النيترونية المكثفة لزيادة الحصيلة المتفجرة الشاملة. بالنسبة للحصيلة، تنتج الأسلحة الإشعاعية المكثفة حوالي عُشر ما ينتجه السلاح النووي الانشطاري، وبالرغم من قلة قوتها التفجيرية إلا أن الأسلحة الإشعاعية المكثفة تظل قادرة على إحداث دمار أكبر بمرات من الدمار الذي تحدثه القنابل التقليدية. وفي الوقت نفسه تشترك مع الأسلحة النووية الأخرى في أن الضرر يكون متركزاً على المواد الحيوية أكثر من البنية التحتية المادية، على الرغم من أن الإنفجارات العنيفة والتأثيرات الحرارية لا يمكن استبعادها.
السطر 274 ⟵ 272:
إن القنبلة النيترونية ملائمة فقط إذا كانت المحصلة عالية بما فيه الكفاية لاشتعال مرحلة الانصهار الفعال، وإذا كانت المحصلة منخفضة بما فيه الكفاية لحالة السماكة التي لن تمتص نيترونات كثيرة. مما يعني أن قنابل النيترونات لديها مدى محصلة من 1 إلى 10 كيلوطن مع النسبة المنشطرة التي تتفاوت بين 50% في كيلو طن واحد إلى 25% في عشرة كيلو طن (كلها تأتي من المرحلة الاولية). إن إنتاج النيوترون في كيلو طن واحد عندما يكون من 10 إلى 15 مرة لهو أكبر من سلاح الانهيار الانشطاري الخام أو رأس قذيفة استراتيجي مثل الدبليو 87 او الدبليو88.
 
=== اسلحة اورالوي الحرارية ===
[[ملف:W-88 warhead detail.png|تصغير|رسم لدبليو 88]]
 
السطر 283 ⟵ 281:
 
يبين الرسم البياني اعلاه كافة المميزات القياسية للرؤوس الحربية للقذائف البالستية منذ عام 1960 مع اثنين من الاستثناءات والتي تعطيها انتاجية أكبر قياسا بحجمها.
* الطبقة الخارجية من الثانوية وتسمى الدافعة والتي تخدم في ثلاثة وضائف، الدرع الواقي من الحرارة، الوقود الانشطاري، العبث، مصنوع من 235-U بدلا من U-238، وبالتالي تسمى Oralloy (U-235) حرارة نووية وجود الانشطارية اكثر من القابلة للانشطار فحسب، سمح الدافعة للانشطار اسرع وبشكل كامل مما زاد في الانتاجية. هذه الميزة متوفرة فقط للدول مع ثروة كبيرة من اليورانيوم الانشطاري. ويقدر بأن الولايات المتحدة لديها 500 طن.
* يقع الثانوي في النهاية الواسعة مخروط اعادة الدخول، حيث يمكنه ان يصبح أكبر وبالتالي أقوى. الترتيب المعتاد ان يوضَع الأثقل، ثم الأكثر كثافة في النهاية الضيقة لمزيد من استقرار الهوائي خلال إعادة الدخول من الفضاء الخارجي، و ليسمح بمساحة أكبر للمواد الضخمة الأساسية في الجزء الاوسع من المخروط. (يظهر الرسم لسلاح دبليو 87 في المقالة W87 article الترتيب المعتاد.) بسبب هذا التركيب الهندسي الجديد، يستخدم دبليو 88 أوليا متفجرات مدمجة تقليدية لحفظ المساحة، <ref>Jonathan Medalia, "The Reliable Replacement Warhead Program: Background and Current Developments," [http://www.fas.org/sgp/crs/nuke/RL32929.pdf CRS Report RL32929], Dec 18, 2007, p CRS-11.</ref> بدل من المعتاد، وضخم لكنه أأمن، و متفجر عالي غير حساس (IHE). عند فتحة إعادة الدخول للمخروط قد يوجد ثقل في المقدمة للحفاظ على ثبات الهوائي<ref>Richard Garwin, [http://www.armscontrol.org/act/1999_04-05/rgam99.asp "Why China Won't Build U.S. Warheads"]{{وصلة مكسورة|تاريخ=أبريل 2014}}, ''Arms Control Today'', April–May 1999.</ref>. الطبقات المتتالية للانصهار و مواد الانصهار في الثاني عبارة عن تطبيق لمبدأ عمل المنبه/سوليكا.
 
=== رأس حربي بديل موثوق ===
المقالة الرئيسية: رأس حربي بديل موثوق
لم تنتج الولايات المتحدة اي رؤوس صواريخ نووية منذ عام 1989م، عندما اُغلق مصنع الإنتاج روكي فلانتس بقرب [[بولدر، كولورادو|بولدر]] في ولاية [[كولورادو]] لأسباب بيئية، وبعد انتهاء [[حرب باردة|الحرب الباردة]] بعامين تم تعطيل الخط الإنتاجي باستثناء الرقابة ووظائف الصيانة.
السطر 292 ⟵ 290:
قدمت [[الإدارة الوطنية للأمن النووي]]، آخر خليفة للأسلحة النووية اقتراح إلى [[هيئة الطاقة الذرية الأمريكية]]، [[وزارة الطاقة الأمريكية]] بناء منشأة حفر جديدة وبدء خط الإنتاج لصنع رأس نووي جديد يسمى رأس حربي بديل موثوق<ref>[http://www.nnsa.doe.gov/reliablereplacementwarhead.htm Home – NNSA]{{وصلة مكسورة|تاريخ=أبريل 2014}}</ref>. اثنين من تحسينات السلامة للرأس الحربي البديل الموثوق المعلنة ستكون بمثابة العودة إلى استخدام "المتفجرات العالية غير الحساسة التي هي أقل عرضة للانفجار العرضي بكثير "، والقضاء على "بعض المواد الخطرة، مثل [[بيريليوم|ال بيريليوم]]، الضارة بالناس والبيئة" <ref>[http://nnsa.energy.gov/news/1145.htm DoE Fact Sheet: Reliable Replacement Warhead Program]{{وصلة مكسورة|تاريخ=أبريل 2014}}</ref>. وبسبب تعليق الولايات المتحدة لاختبار التفجير النووي، فإن أي تصميم جديد سوف يعتمد على مفاهيم سبق اختبارها. [بحاجة لمصدر
 
== مختبرات تصميم السلاح ==
نشأت جميع الابتكارات في تصميم الاسلحة النووية المذكورة في هذه المقالة من المختبرات الثلاثة الـمُدونة أدناه. وقد قلدت مختبرات تصميم الاسلحة النووية في البلدان الأخرى هذه الابتكارات في التصميم بشكل منفرد، أو قامت بعكسها هندسياً من تحاليل التداعيات الناتجة عن الانفجار النووي، أو حصلت عليها عن طريق التجسس<ref>William J. Broad, "The Hidden Travels of The Bomb: Atomic insiders say the weapon was invented only once, and its secrets were spread around the globe by spies, scientists and the covert acts of nuclear states," ''New York Times'', December 9, 2008, p D1.</ref>.
 
=== معمل بركلي ===
تم عقد أول اجتماع تصنيفي لتصاميم الأسلحة النووية في منتصف عام 1942م ب[[جامعة كاليفورنيا، بركلي|جامعة كاليفورنيا في بركلي]] وقد تم العثور على إكتشافات مهمه مبكرة من قبل [[مختبر لورنس بيركلي الوطني]] القريب. ففي في عام 1940م، مثلاً، تم إنتاج جهاز تحطيم الذرة وعزل البلوتونيوم واكتشفوا للتو الجهود السرية لصناعة اسلحة وطنية، وفي هذه الأثناء تم توظيف البروفيسور [[روبرت أوبنهايمر]]، وكان أول عمل له الدعوة لعقد مؤتمر صيف عام 1942م.
 
بحلول الوقت الذي نقل فيه عمله إلى مدينة لوس ألاموس، نيو مكسيكو السرية الجديدة في ربيع عام 1943، كانت المعرفة المتراكمة عن تصميم الاسلحة النووية تتكون من 5 محاضرات لبروفيسور روبرت سيربر في بيركيلي، منسوخة و منشورة على أنها كتاب لوس ألاموس التمهيدي. تحدث الكتاب عن طاقة الانقسام، صناعة و اسر النيوترون، تفاعلات النيوترون التسلسليه، الكتلة الحرجة، العبث، و ما يحدث قل الانفجار، و ثلاثة طرق لتركيب قنبلة: تجميع السلاح الناري، الانهيار، و "الطرق المحفزة"، الطريقة الوحيدة التي تبين أنها ذات طريق مزدود.
=== مخبر لوس ألموس ===
في لوس ألموس، في شهر أبريل من عام 1944، لقد اكتشف العالم [[إميليو سيغري]] أن تركيب القنبلة المدفعية المقترحة بإسم "الرجل النحيل" لن يعمل باستخدام عنصر بلوتونيوم لمشاكل في وحدة الكتلة الذرية الذي تسببه الشوائب الموجودة في بي يو-240. إذ أن القنبلة الإنفجارية باسم "الرجل السمين" كان لها الأفضلية لأن تصبح الخيار الوحيد لإستخدام عنصر بلوتونيوم. لقد ولدت المناقشات في بيركلي احصائيات نظرية للكتلة الحرجة ولكن لم يُحسم شيء في هذا الأمر.
المهمة الرئيسية في زمن الحرب في ألموس كان الإختبار التجريبي لتحديد الكتلة الحرجة، والتي وجب عليها الإنتظار حتى وصول كمية كافية من المادة الإنشطارية من مصانع الإنتاج: عنصر يورانيوم من أوك ريدج، تينيسي، وعنصر بلوتونيوم من موقع هانفور في واشنطن.
السطر 309 ⟵ 307:
بسبب الموقف المبدئي لاوبنهايمر في الجدل بشأن القنبلة الهيدروجينية ومعارضته للأسلحة النووية الكبيرة، وعلى افتراض انه كان لا يزال ذو تأثير على لوس الاموس رغم رحيله، قرر الحلفاء السياسيين لادوارد تيلر بأنه بحاجة لمختبر خاص من أجل متابعة عمله على القنابل الهيدروجينية. وعند افتتاح المختبر عام 1952 في ليفرمور بكاليفورنيا، أنهت لوس الاموس مهمتها التي صممت وقد صممت ليفرمور للقيام بها.
 
=== ليفرمور ===
{{مفصلة|مختبر لورنس ليفرمور الوطني}}
 
مع انتهاء العمل على المهمة الأساسية للمختبر، حاول مختبر ليفرمور إجراء تغييرات جذرية في التصاميم لكنها فشلت. فقد أخفق المختبر في أول ثلاثة تجارب نووية: ففي عام 1953 كانت تجربة لجهاز انشطاري ذو مرحلتين مفردتين ونواة هيدريد اليورانيوم، وتجربة أخرى عام 1954 لجهاز نووي حراري ذو مرحلتين حيث اشتدت الحرارة في المرحلة الثانوية قبل أوانها بسرعة لا يمكن للانفجار الإشعاعي أن يعمل في ظرفها بشكل صحيح.
 
انقلبت الأدوار ووافق معمل ليفرمور بأخذ الأفكار التي وضعها معمل لوس الاموس على الرف والقيام بتطويرها للخدمة العسكرية والبحرية. دفع ذلك معمل ليفرمور للتخصص في الأسلحة التكتيكية صغيرة القُطر، خاصةً الأسلحة التي تستخدم أنظمة انفجار ذات اتجاهين مثل سلاح البجعة (The Swan). أصبحت للأسلحة التكتيكية صغيرة القُطر أولوية للأسلحة الثانوية صغيرة القطر. عندما أصبح سباق التسلح للقوى العظمى سباق في الصواريخ البالستية عام 1960، كانت رؤوس صواريخ ليفرمور مفيدة أكثر من رؤوس صواريخ لوس ألاموس الكبيرة والثقيلة. استخدمت رؤوس صواريخ لوس ألالموس في أول دفعة من القذائف البالستية متوسطة المدى {{إنج|intermediate-range ballistic missiles، اختصاراَ “IRBMs”}}، بينما استخدمت رؤوس صواريخ ليفرمور الصغيرة في أول دفعة من القذائف البالستية عابرة للقارات {{إنج|intercontinental ballistic missiles اختصاراً: “ICBMs”}} وفي القذائف البالستية التي تطلق من الغواصات إنك|submarine-launched ballistic missiles اختصاراً "SLBMs"}}، كما استخدمت في أول دفعة صواريخ ذات أنظمة الرؤوس المتعددة <ref>Sybil Francis, ''Warhead Politics: Livermore and the Competitive System of Nuclear Warhead Design'', UCRL-LR-124754, June 1995, Ph.D. Dissertation, Massachusetts Institute of Technology, available from National Technical Information Service. This 233-page thesis was written by a weapons-lab outsider for public distribution. The author had access to all the classified information at Livermore that was relevant to her research on warhead design; consequently, she was required to use non-descriptive code words for certain innovations.</ref>
 
السطر 320 ⟵ 318:
كانت هذه الفترة فترة الابتكار الحقيقي التي انتهت. اعتمد تصميم الرؤوس الحربية بعد عام 1960 على التغيير بحسب طبيعة النموذج، فمع كل صاروخ جديد يكون هناك رأس حربي جديد وذلك لأسباب تسويقية. شملت التغييرات الفنية الرئيسية تعبئة الصواريخ بالمزيد من اليورانيوم في الجزء الثانوي، حيث أنها أصبحت متوفرة مع استمرار [[تخصيب اليورانيوم]] القنابل ذات الإنتاجية العالية.
 
== تجربة المتفجرات ==
الاسلحة النووية صممت بشكل كبير عن طريق التجربة والخطأ، هذه التجارب عادة تتضمن اختبار الإنفجارات للنماذج الأولية. في التفجيرات النووية مثلاً عدد كبير من الاحداث المنفصلة تحصل مع عدد كبير من الاحتمالات، من المجموع حتى قصير الأجل.
هذه الطاقة تتدفق لداخل غلاف الجهاز (جسم السلاح) و تحتاج إلى العديد من النماذج الرياضية المعقدة لمعرفة العدد التقريبي لهذه العمليات، و في ظل غياب أجهزة الكمبيوتر في الخمسينيات (1950) لم تكن هناك الطاقة الكافية لإجراء هذه العمليات بشكل مناسب مع العلم انه حتى بوجود الكمبيوترات و أنظمة المحاكاة في الوقت الحالي الا انها لا تكفي<ref>Walter Goad, [http://www.fas.org/irp/ops/ci/goad.html Declaration for the Wen Ho Lee case], May 17, 2000. Goad began thermonuclear weapon design work at Los Alamos in 1950. In his Declaration, he mentions "basic scientific problems of computability which cannot be solved by more computing power alone. These are typified by the problem of long range predictions of weather and climate, and extend to predictions of nuclear weapons behavior. This accounts for the fact that, after the enormous investment of effort over many years, weapons codes can still not be relied on for significantly new designs."</ref>.
السطر 327 ⟵ 325:
كان من الصعب جداً فهم طريقة العمل او معرفة اسباب الفشل. و لذلك قام المصممون بجمع أكبر عدد من المعلومات خلال التفجير قبل ان يقوم الجهاز بإتلاف نفسه، وبهذه المعلومات تمكنوا من تعديل التصاميم، غالباً بواسطه ادخال عوامل fudge في المعادلات لجعل نتائج المحاكاة مطابقة لنتائج التجارب. و قد قاموا أيضاً بتحليل بقايا الاسلحة لمعرفة التفاعلات النوويه الحاصله.
 
=== أنابيب الضوء ===
الأداة المهمة لتحليل اختبار الأنبوب كان الضوء التشخيصي. مسبار داخل جهاز اختبار يمكن نقل المعلومات عن طريق تسخين صفيحة من المعدن إلى الاتقاد، وهو الحدث الذي يمكن أن يسجل في النهاية جدا من فترة طويلة، أنبوب مستقيم جدا.
يظهر في الصورة أدناه الجهاز الروبيان، انفجرت في 1 مارس 1954 في بيكيني، كاختبار قلعة برافو. كان لها انفجار 15 مليون طن أكبر من أي وقت مضى من قبل الولايات المتحدة. يظهر خيال رجل للمقياس. ويدعم الجهاز من الأسفل، في النهايات.
السطر 343 ⟵ 341:
وليس واضح من السجل العام مدى نجاح أنابيب الضوء. لقد كانت غرفة رصد المعلومات بعيدا في الخلف لتكون خارج نطاق-الميل لحفرة اللغم، لكن إنفجار الخمسة عشر ميغاطن،كان مرتين ونصف أكثر من المتوقع، و خرق غرفة الرصد بتفجير بابها الذي يزن 20 طنا وخلعه من مفاصله. ( أقرب الأشخاص من الحدث كانوا أبعد بعشرون ميلا (32 كيلومتر) من الغرفة التي تضررت وكانو في غرفة رصد أخرى والتي خرجت من الحادثة سليمة<ref>Dr. John C. Clark, as told to Robert Cahn, "We Were Trapped by Radioactive Fallout," ''The Saturday Evening Post'', July 20, 1957, pp. 17–19, 69–71.</ref>.
 
=== الاختبار تحت الأرض ===
دفع القلق العالمي من التداعيات المشعة الناتجة عن الانفجارات النووية، الذي بدأ مع حادثة كاسل برافو، الاختبارات النووية تحت الارض. حدث أخر اختبار أمريكي فوق الأرض في جزيرة جونستون المرجانية يوم 4 نوفمبر، 1962. خلال الثلاثة عقود التالية، حتى 23 سبتمبر، 1992، أجرت الولايات المتحدة 2.4 انفجارات نووية تحت الارض( في المتوسط) كل شهر، و كان معظمها في موقع اختبار نيفادا (أن تي أس) الواقع في شمال غرب [[لاس فيغاس]].
 
السطر 349 ⟵ 347:
بعد حد معاهدة حضر التجارب 1974 (TTBT)، والتي قيدت انفجارات تحت الارض إلى 150 كيلو طن او اقل، والرؤوس الحربية مثل نصف مليون طن دبليو 88 كان لابد من اختبارها تحت اقل من الانتاجية الكاملة. بما انه لزاما ان يتفجر الابتدائي بعنف للحصول على بيانات حول الانفجار الداخلي للثانوي، فان النقص في الانتاجية كان يجب ان يأتي من الثانوية. استبدال الكثير من ديوترايد الليثيوم 6 للوقود المنصهر مع هيدريد الليثيوم 7 قلص التريتيوم المتاح للاندماج، وبالتالي العائد النهائي، من دون تغيير ديناميت الانفجار الداخلي. بالإمكان تقييم اداء الجهاز باستخدام انابيب ضوء، واجهزة استشعار اخرى، وتحليل كتلة السلاح المحصور. ويمكن حساب العائد الكامل للأسلحة النووية المخزونة عن طريق القراءة.
 
== مرافق الانتاج ==
عندما أصبحت الأسلحة ذات المرحلتين قياسية في أوائل 1950، عزم على تصميم سلاح تخطيط جديد، على نطاق واسع فرقت مرافق الإنتاج الأمريكية الجديدة، والعكس بالعكس.
 
السطر 359 ⟵ 357:
قام معمل سافانا ريفر الموجود بمدينة ايكن بولاية كارولينا الجنوبية والذي تم بناءه أيضا عام 1952م، قام بتشغيل مفاعلات نووية والتي كانت تقوم بتحويل اليورانيوم-238 إلى بلوتونيوم-239 للتجاويف، وتحويل ليثيوم-6 (والذي يتم انتاجه في معمل واي-12 Y-12) إلى ترايتيوم لاستخدامه في الغاز المعزز. وبما ان مفاعلات المعمل كانت تعدل باستخدام الماء الثقيل و واكسيد الديتيريوم فقد قام أيضا بصناعة الديتيروم للغاز المعزز ولمعمل واي-12 لاستخدامه في تصنيع ليثيوم-6 ديوترايد.
 
== تصميم رأس صاروخ وقائي ==
بسبب أن رؤوس الصواريخ النووية حتى لو كان انتاجها ضعيفاً فإن لها قدرة تدميرية مذهلة، لقد أدرك مصمموا الأسلحة دائماً الحاجة لأليات مدمجة و مصحوبة بتدابير معدة لذلك لمنع أي إنفجار عرضي.
 
السطر 365 ⟵ 363:
من الخطورة أن يكون لديك سلاح يحتوي على كمية وشكل المواد الانشطارية التي يمكن أن تشكل كتلة حرجة خلا حادثة بسيطة نسبيا. بسبب هذا الخطر، تم إدراج الوقود في ليتل بوي (أربعة أكياس من الكوردايت) في انفجار قنبلة في الطائرة، بعد وقت قصير من إقلاعها في 6 أغسطس 1945. كانت هذه هي المرة الأولى على الاطلاق أن سلاح نووي من نوع بندقية قد تم تجميعه بشكل كامل. اذا وقع السلاح في الماء، الاثر الملطف للماء قد يسبب حادث حرج، حتى من دون أن يجري السلاح تضررا ماديا. وبالمثل، يمكن لحريق ناجم عن تحطم طائرة إشعال الوقود، مع نتائج كارثية. الاسلحة من نوع البنادق كانت دائما غير آمنة بطبيعتها.
 
=== اندماج الفجوات اثناء الطيران ===
لسس أحد من هذه التأثيرات متشابه والانهيار الداخلي للسلاح من خلال الانشطار الطبيعي الغير مرضي لامواد لتكوين كتلة خطيرة بدون هدسا انفجار صحيحة. على كل حال، الانهيار الداخلي المبكر للسلاح كان قريبا من الانتقاد لان الحوادث العرضية مع بعض النتائج النووية كانت مقلقة.
 
في 9، اغسطس، 1945، حمّل فات مان على طائرته شحنة كاملة، ولكن لاحقاً، عندما حلق في الهواء كونت الفحوة فراغاً بين الفجوة و المدك، وكان ذلك ملائماً لاستخدام اندماج الفجوات اثناء الطيران.منفذ العملية اقلع بدون مواد انشطار في القنبلة. بعض انواع اسلحة الانهيارات الداخلية القديمة مثل "يو أس مارك 4" و "مارك 5" {{إنج|US Mark 4 و Mark 5}} استخدمت هذا النظام. اندماج الفجوات اثناء الطيران لن يعمل مع الحفر المجوفة المتصلة بالمدك.
 
=== طريقة أمان الكرة الفولاذية ===
كما هو موضح في الرسم البياني في الاعلى، أحد الطرق المستخدمة لتقليل حوادث التفجير المحتملة بعمل الكرات المعدنية. الكرات افرغت الحفرة: هذا منع التفجير بزيادة كثافة الحفرة الفارغة، وبالتالي تمنع الانهيار المتناظر في حالة الحادث. هذا التصميم استخدم في سلاح العشب الأخضر، وايضا يعرف سلاح الميجاطن المؤقت، الذي استخدم في سلاح النادي البنفسجي و قنابل الشمس الصفراء.
 
[[ملف:One-Point Safety Test.svg|يسار|200بك|تصغير]]
 
=== طريقة سلسلة السلامة ===
بدلاً من ذلك، يمكن أن تكون حفرة "صفد" من خلال وجود جوهرها أجوف عادة مليئة بمادة خاملة مثل سلسلة معدنية رفيع، وربما المصنوعة من الكادميوم لامتصاص النيوترونات. في حين أن السلسلة في وسط الحفرة، لا يمكن ضغط حفرة في شكل مناسبة للانشطار، وعندما يكون السلاح مدعوم بالقوة المسلحة، تتم إزالة السلسلة. وبالمثل، على الرغم من أن النار الخطيرة قد تتمكن من تفجير المتفجرات، وتدمير الحفرة ونشر البلوتونيوم لتلويث البيئة المحيطة كما حدث في عدة حوادث للأسلحة، فإنه لا يمكن أن يؤدي إلى انفجار نووي.
=== نقطة سلامة واحدة ===
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.
السطر 386 ⟵ 384:
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 ===
كان أحد الرؤوس الحربية خطير بشكل خاص في ليفرمور W47، والمصمم لصاروخ الغواصة بولاريس. كان اخر اختبار قبل وقف النشاط 1958 اختبار نقطة واحدة من W47 الأولية التي كان لها مردود نووي مرتفع بشكل غير مقبول 400 رطل (180 كجم) من مادة تي ان تي أي ما يعادل (البسكويت الثاني تيتانيا). مع وقف الاختبار بالقوة لم يكن هناك وسيلة لصقل التصميم وجعله بطبيعته نقطة واحدة آمنة. وكان لوس ألاموس ابتدائي مناسب الذي كان نقطة واحدة آمنة، ولكن بدلا من مشاركة لوس ألاموس الفضل في تصميم أول رأس حربي "أس أل بي أم" (SLBM)، ليفرمور اختار لاستخدام الميكانيكية الآمنة من تلقاء نفسها الأولية كانت غير آمنة بطبيعتها. وكانت النتيجة نظام سلامة تتألف من سلك مغلف بالبورون إدراجها في حفرة مجوفة في التصنيع. كان الرأس الحربي مسلحاً عن طريق سحب السلك على بكرة مدفوعة بمحرك كهربائي. حالما يتم سحب السلك لا يمكن إعادة إدراجه.<ref>Chuck Hansen, ''The Swords of Armageddon'', Volume VII, pp. 396–397.</ref> السلك لديه قابلية ليصبح هش أثناء التخزين، و للكسر أو التعثر خلال التسليح، ومنع إزالة كاملة وجعله رأس حربي لم ينفجر. [52] وتشير التقديرات إلى أن 50-75٪ من الرؤوس الحربية سوف تفشل. وهذا يتطلب اعادة بناء كاملة لهيكلية دبليو 47 التمهيدية<ref>http://www.princeton.edu/sgs/publications/sgs/pdf/4_3harvey.pdf</ref>.
 
=== الوصلة القوية الوصلة الضعيفة ===
تفجير الرابط الضعيف/القوي و آلية التفجير النووي في المنطقة المحظورة هو شكل من أشكال قفل الأمان.
 
=== وصلة العمل الاختياري ===
بالاضافة إلى الخطوات السابقة للتقليل من احتمالية انفجار نوووي بالخطأ، آليات القفل المشار اليها من قبل دول التحالف حيث وصلة العمل الاختياري احيانا تكون متصلة بآليات التحكم للاسلحة النووية. وصلة العمل الاختياري تعمل فقط لتجنب الاستخدام الغير مخول له للأسلحة النووية.
 
== المراجع ==
{{مراجع|2}}
 
== روابط خارجية ==
{{تقانة نووية}}
{{شريط بوابات|أسلحة|طاقة نووية|تصميم}}
 
{{تصنيف كومنز|Nuclear weapons}}
 
[[تصنيف:أسلحة]]
[[تصنيف:تصميم أسلحة نووية]]▼
[[تصنيف:تصميم أسلحة نووية]]
[[تصنيف:علوم نووية]]
▲[[تصنيف:تصميم أسلحة نووية]]
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/تصميم_السلاح_النووي»