آشنایی با اثرات و مراحل انفجار سلاح های هسته ای - وبلاگ ماکارون

به گزارش وبلاگ ماکارون، در سلاح های هسته ای شکافت هسته ای، یا گداخت هسته ای برای تخریب استفاده می شود. بمب های اتمی که برمبنای گداخت کار می کنند نسل نوین بمب اتمی هستند و قدرتی بسیار بیشتر از بمب های شکافتی دارند.

به گزارش وبلاگ ماکارون در این گونه بمب های هسته ای از انرژی آزاد شده در فرایند شکافت هسته ای (Nuclear Fission) یا گداخت هسته ای (Nuclear Fusion) استفاده می گردد که قدرت مخرب سلاح ناشی از آن است. مبنای آزاد شدن انرژی در هر دو نوع بمب، تبدیل ماده به انرژی طبق معادله معروف اینشتین هم ارزی جرم و انرژی $$E=mc^{2}$$ است.

مدت کوتاهی پس از کشف رادیواکتیویته در اواخر قرن نوزدهم، ثابت شد که مقادیر زیادی انرژی در دوره های زمانی طولانی با تجزیه عناصر رادیواکتیو آزاد می گردد. حدس ها در مورد استفاده فنی و نظامی از این نوع نو انرژی به زودی مطرح شد. کلمه بمب اتمی از طریق اچ. جی. ولز در رمان خود به نام جنگی برای سرانجام دادن به تمام جنگ ها در سال 1914 سلاحی را توصیف کرد که از رادیواکتیویته القایی برای ایجاد یک انفجار پایدار استفاده می کرد. بنابراین مفهوم بمب اتمی دو دهه قبل از کشف شکافت هسته ای، پایه ای برای تسلیحات هسته ای که از دهه 1940 توسعه یافت، ظهور کرد، که در نهایت نامی را که قبلاً در ادبیات وجود داشت، تثبیت کرد. ولز کتاب خود را به فردریک سودی، همکار ارنست رادرفورد، فیزیکدان هسته ای برجسته زمان خود تقدیم کرد.

رادرفورد در سال 1911 ساختار اصلی اتم را با مدل اتمی خود که از یک هسته سنگین و یک پوسته الکترونی سبک تشکیل شده بود توضیح داد. در دوره پس از آن، فرآیندهای به اصطلاح اتمی-فیزیکی، که شامل واکنش های شیمیایی نیز می شوند و عمدتاً بر روی پوسته الکترونی تأثیر می گذارند، از فرآیندهای با انرژی بالاتر در هسته اتم (مانند رادیواکتیویته و شکافت هسته ای) متمایز شدند. ، که موضوع فیزیک هسته ای شد. در اصطلاحات فنی مدرن، اصطلاحاتی مانند سلاح اتمی یا سلاح اتمی (از هسته لاتین از هسته) و نیروگاه هسته ای اغلب به اصطلاحات بمب اتمی و نیروگاه هسته ای ترجیح داده می شوند. اصطلاح بمب اتمی در ابتدا فقط شامل سلاح های هسته ای مبتنی بر شکافت هسته ای می شد، در حالی که سلاح های همجوشی به عنوان بمب های هیدروژنی نامیده می شدند. علاوه بر این، پیشرفت های ویژه ای مانند بمب کبالتی و بمب نوترونی نیز وجود دارد. اصطلاحات سلاح های هسته ای هسته ای اصطلاحات عمومی برای همه انواع سلاح هایی هستند که از انرژی ناشی از واکنش های هسته ای استفاده می کنند.

اثرات و مراحل انفجار سلاح های هسته ای (حرارتی و هسته ای)

سیستم مورد استفاده برای رساندن یک سلاح هسته ای به هدف خود عامل مهمی است که هم بر طراحی سلاح هسته ای و هم بر استراتژی هسته ای تأثیر می گذارد. طراحی، توسعه و نگهداری سیستم های حمل یکی از گران ترین بخش های برنامه تسلیحات هسته ای است. به عنوان مثال، سیستم حمل و افجار به تنهایی 57 درصد از بودجه ای را تشکیل می دهند که ایالات متحده از سال 1940 برای پروژه های تسلیحات هسته ای هزینه کرده است.

ساده ترین راه برای حمل سلاح هسته ای بمب گرانشی است که از هواپیما پرتاب می گردد. این روشی بود که آمریکا علیه ژاپن استفاده کرد. این روش محدودیت های کمی برای مقدار سلاح ایجاد می کند. با این حال، برد حمله در زمان پاسخ به یک حمله قریب الوقوع و تعداد سلاح هایی که یک کشور می تواند به طور همزمان استفاده کند را محدود می کند. با کوچک سازی، بمب های هسته ای را می توان هم از طریق بمب افکن های استراتژیک و هم با جنگنده بمب افکن های تاکتیکی تحویل داد. این روش ابزار اصلی ارسال سلاح هسته ای است. به عنوان مثال، بیشتر کلاهک های هسته ای ایالات متحده، بمب های گرانشی سقوط آزاد هستند.

از نقطه نظر استراتژیک، سلاح هسته ای به موشکی که بتواند از یک مسیر بالستیک برای ارسال کلاهک افقی استفاده کند، ارجحیت دارد. اگرچه حتی موشک های کوتاه برد امکان حملات سریع تر و کمتر آسیب پذیر را فراهم می کنند، اما توسعه موشک های بالستیک بین قاره ای دوربرد و موشک های بالستیک زیردریایی به برخی کشورها امکان استفاده از موشک های بالستیک را داده است.

تشعشع هسته ای

این تشعشعات بسیار خطرناک و به محض انفجار بمب در تمام نقاط پخش می گردد که شامل چهار دسته اند:آلفا، بتا، گاما و نوترون.

در تشعشعات آلفا: هسته، یک ذره آلفا (شامل دو پروتون و دو نوترون) را روانه می کند. این ذره برد و قدرت نفوذ کمتری نسبت به سایر ذرات دارد و از طریق یک ورق کاغذ یا پارچه یا پوست انسان متوقف می گردد. در تشعشعات بتا: هسته به یک پروتون، یک الکترون و یک آنتی نوترون تبدیل می گردد. الکترون رها شده ذره بتا است. این ذره از ذرات آلفا قدرت نفوذ بیشتری دارد ولی دارای برد کمتری می باشد و از طریق یک صفحه فلزی با ضخامت بیش از سه میلی متر متوقف می گردد.

در تشعشعات گاما:هسته می تواند انفجاری از انرژی الکترومغناطیسی تحت عنوان اشعه گاما منتشر کند. این اشعه مانند امواج رادیویی دارای برد بسیار زیادی می باشد، قدرت نفوذ و تخریب این اشعه بسیار زیاد است. یک لایه 15سانتیمتری بتن یا یک لایه 20 سانتیمتری خاک فقط نیمی از این اشعه را می گیرد و همان نیمی دیگر اثرات زیانبار خود را بر جای می گذارد.

در تشعشعات نوترون: یک هسته به دو قسمت شکافته می گردد. نوترون های خارج شده می توانند اشعه های نوترونی ساطع کنند. نوترون نیز مانند گاما هم بسیار زیانبار است هم دارای برد بسیار زیادی می باشد و قدرت نفوذ و تخریب بسیار زیادی دارد با این تفاوت که نوترون ذره است و گاما اشعه. اثر تخریبی آن در موجودات زنده بیشتر است تا اشیاء. در صورت انفجار بسیار کشنده خواهد بود. یکی از راه های حفاظ سازی در مقابل شار نوترونی لایه ای از بتن به قطر 2متر می باشد.

تشعشع حرارتی

بمب های شکافت هسته ای از یک عنصر شبیه اورانیوم 235 برای انفجار هسته ای استفاده می کنند. این عنصر از معدود عناصری است که جهت ایجاد انرژی بمب هسته ای استفاده می گردد. این عنصر یک ویژگی کنحصربفرد دارد: هرگاه یک نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد کند، هسته به سرعت نوترون را جذب می کند و اتم به سرعت متلاشی می گردد. نوترون های آزاد شده از متلاشی شدن اتم، هسته های دیگر را متلاشی می کنند. زمان برخورد و متلاشی شدن این هسته ها بسیار کوتاه است (کمتر از میلیاردم ثانیه!) هنگامی که یک هسته متلاشی می گردد، مقدار زیادی گرما و تشعشع گاما آزاد می کند. مقدار انرژی موجود در یک پوند اورانیوم معادل یک میلیون گالن بنزین است. در روش رها کردن گلوله در بمب اتم یک گلوله حاوی اورانیوم 235 بالای یک گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) واقع شده است. هنگامی که این بمب به زمین اصابت می کند مواد منفجره پشت گلوله منفجر شده و باعث می شوند گلوله به پائین بیفتد. گلوله به کره برخورد می کند و واکنش شکافت هسته ای رخ می دهد. و سرانجام بمب منفجر می گردد. گوی آتشین تشکیل شده که دمای مرکز آن به چند میلیون درجه سانتیگراد می رسد (حتی از سطح خورشید هم بیشتر می گردد، هرچیزی را در نزدیکی خود به خاکستر سفیدی تبدیل می کند وجود باد هم می تواند به این عمل کمک نماید. در همان دو الی سه ثانیه اول تشکیل می گردد و با سرعتی معادل دو برابر سرعت صوت به راه می افتد و هرچه بر سر راهش باشد پرتاب و نابود می کند. اجسامی که از طریق موج انفجار متلاشی شده مانند گلوله به پرواز در می آیند و آثار ناشی از آن تهدید جدی برای انسان به شمار می رود. خود موج انفجار نیز بر اعصاب انسان تأثیر گذاشته و باعث عدم تعادل (موقت یا دائم) می گردد که به اصطلاح به آن موجی شدن گفته می گردد و همچنین باعث آسیب های شدید بر پرده گوش و دیافراگم قفسه سینه می گردد که به ترتیب در اثر برخورد موج با پرده گوش و دومی دراثر بازماندن دهان انسان یا تنفس هنگام آمدن موج است که عوارض آن ها کری و مرگ است.

آخرین بروزرسانی Jun 25, 2023 - یکشنبه 4 تیر 1402