مقالات الامنيات

القنبلة النووية .. قبل بداية الحرب العالمية الثانية استشعر العالم الفيزيائي الكبير (( ألبيرت أينشتاين )) خطر حصول ألمانيا النازية على القنبلة النووية , فما كان منه إلا أن يرسل رسالة تحذير الى الدولة المنافسة لها في ذلك الوقت ((الولايات المتحدة الأميركية))  رغم ندمه لاحقاً بعد أن قامت الأخيرة بضرب اليابان بنقبلتين على هيروشيما وناكازاكي .

القنبلة النووية

فقد كانت الماكينات الألمانية تعمل على هذا المشروع بجد , و نشاط علما أنهم كانوا السباقين للحصول على الأسلحة المتطورة , و المدمرة حتى لو كانت أسلحة دمار شامل , لأن ذلك يتوافق مع فكرهم النازي العنصري فهم لا يهتمون لأي جنس آخر , وبالتالي لابد من ابتكار سلاح فعال وجديد يسرع عمليات التطهير العرقي التي كانت تمارس .

وهذا ماجعل الرئيس الأميركي حينها ((فرانكلن روزفلت )) تسخير الكثير من المال والبشر لصناعة هذه القنبلة مهما كلف الأمر وكان ذلك بتاريخ 2/8/1939 , و هذا هو مفهوم القنلة النووية سياسياً , أما فيزيائيا سوف نستعرض طريقة عمل القنبلة النووية بالتفصيل .

مفهوم النواة 

أولاً :

لنفرض لدينا قطعة من الطباشير وقمت بسحقها بشكل كبير لا نهائي عندها ستحصل على ذرة من هذه الطباشير وبالتالي يكون تعريف الذرة هي أصغر جزء من المادة يمكن الحصول عليه دون أن تتغير خصائص الكيميائية او الفيزيائية .

وهذه الذرة بدورها تتألف من نواة موجبة ويدور حولها إلكترونات سالبة , و هذا يعني أن (( الذرة معتدلة كهربائيا )) , والنواة بدورها هي مركز الذرة الذي تتكثف فيه كتلتها , و التي تتألف من بروتونات موجبة  ونترونات معتدلة .

بالتالي مجمل شحنة النواة هي موجبة , وكما ذكرنا سابقاً أن الذرة معتدلة اي عدد البروتونات الموجبة داخل النواة يساوي عدد الالكترونات السالبة التي تدور حولها .

ثانياً :

تتواجد العناصر المشعة في الطبيعة على شكل نظائر مشعة أشهرها (( اليورانيوم)) , و هي عناصر غير مستقرة تطلق الطاقة على شكل إشعاع لكي تحصل في نهاية الامر على الاستقرار , و بالتالي أي إن نظير العنصر المشع , هو الذي يصدر الطاقة اي هو الشكل الغير مستقر للعنصر , و الطاقة تكون على شكل أشعة ((جسيمات ألفا , بيتا , و غاما )) .

بذلك نكون قد استخدمنا اليواريوم U235  لأنه عنصر مشعّ غير مستقر , إذا تم قذفه بنيترون سوف يمتصه بشراهة , وذلك يؤدي إلى الإنقسام السريع لنواته .

القنبلة النووية 

تعتمد في عملها على القوتين اللينة والقوية للنواة ,و اللتان هما مسؤولتان بدورهما عن تماسك مكونات النواة المستقرة والغير مستقرة .

ولذلك لصنع قنبلة نووية يجب أن نشطر نواة اليورانيوم , أو نحاول تحقيق دمج ذرتين من الهيدرجين , أو أحد نظائره ,و هذه الطريقة تحتاج الى طاقة كبيرة كطاقة الانشطار النووي لكي يحدث الاندماج ((بمفهوم آخر القنبلة الإندماجية تحتاج طاقة قنبلة نووية لكي تعمل )) .

• الإنشطار النووي Nuclear Fission :

وفيه  تنفصل نواة الذرة إلى نواتين إلى نواتين منفصلتين متماثلتين مع اصدار الطاقة  ونترونات , مثال على ذلك نظائر ذرة اليورانيوم 235  و 239.

• الإندماج النووي  Nuclear Fusion : 

تتم في هذه الطريقة عملية دمج ذرتين متشابهتين من الهيدروجين  , أو أحد نظائره مثال ((التريتيوم , الديتريوم )) معا لكي ينتج ذرة أكبر مثل الهيليوم أو نظيره , و مثال على ذلك  الشمس التي تنتج الحرارة عن طريق الاندماج النووي ,و منه نستنتج أنه لبناء قنبلة نووية يجب ان يتوفر لدينا:

1. وقود نووي  (( نظير اليورانيوم )) .
2. أداة التفجير .
3. أسلوب أو حيلة أو طريقة لجعل كامل مادة الوقود ينشطر , أو يندمج قبل حدوث الانفجار .

و سوف نتكلم عن القنبلة الانشطارية في هذا المقال , و هي القنبلة التي ضربت بها أميركا اليابان عام 1945 , حيث قامت أميركا بضرب اليابان بنوعين من القنابل .

1.  النوع الاول : (( Gun triggered))  : أطلقت على هيروشيما.
2. النوع الثاني : ((implosion triggered)) : أطلقت على ناكازاكي.

 التفاعل النووي

نقذف نواة اليورانيوم 235 بنيترون فتقتنصه , وتنشطر النواة الى نواتين أصغر منها , و ينطلق نيوترونين , أو ثالاث وتطلق النواتين الناتجتين عن الانشطار بدورهما طاقة على شكل أشعة غاما γ  .

و هي ناتجة عن فرق الكتلة بين النواتين الناتجتين عن الإنشطار و النواة  الأصلية ومن المهم أن نعلم أن هناك ثلاث وقائع هامة سوف تحدث  .

1. إحتمالية اقتناص نواة اليورانيوم 235 نيوترونين . فيحدث إنشطار للنواة وينطلق ثلاث نيوترونات تعمل على حوث المزيد من الإنشطارات في أنوية اليورانيوم 235 الموجودة . أي انشطارات متسلسلة , وهذا حالة فوق الحرجة super criticality .
2. تحدث عمليتي اقتناص النترون و إنشطار النواة لليورانيوم 235 بسرعة كبيرة خلال زمن قصير جدا . من مرتبة ((12-∧10)) اي من مرتبة البيكو ثانية . وهو زمن قصير جدا .
3. الطاقة الحرارية وأشعة غاما الناتجة هي بسسب فرق الكتلة بين النواة الأصلية و نواتج الانشطار النواتين والنيوترونات .

ملاحظة :

الفرق بين الكتل قبل الإنشطار , و بعده يتحول الى طاقة حسب معادلة أينشناين الشهيرة (( E=mc∧2)) . و بمعنى آخر الطاقة الناتجة عن انشطار ربع كيلو من اليورانيوم 235 . يكافء الطاقة الناتجة عن اشتعال مليون برميل من البينزين .

وحتى نحصل على هذه الخصائص لليورانيوم , يجب تخصيبه في العينة المراد استخدامها كوقود للقنبلة لكي تصبح نسبته 90% .

ولكي لا يحدث لدينا عملية انشطار تلقائية يجب أن يبقى الوقود النووي . كذلك يحفظ ضمن كتل منفصلة أقل من الكتلة الحرجة . و منهنا نذكر مفهوم :

الكتلة الحرجة Critical Mass :

هي أقل الكتلة للوقود النووي المطلوبة ,حتى يمكن الوصول إلى حالة التفاعل النووي الإنشطاري.

حيث أنه  لتحقيق هذه الشروط سوف تواجهنا عدة مشاكل يجب حلها و هي :

1. يجب ان نجمع الكتل المفصولة و التي هي أصغر من الكتلة الحرجة مع بعضها . فيتشكل لدينا كتلة أكبر بكثير من الكتلة الحرجة. و هي الكتلة فوق الحرجة  Supercritical  . لذلك لتوفير العدد الكافي من النيوترونات اللازمة لاستمرار سلسلة التفاعلات الإنشطارية ,و يتم ذلك بإحد الطريقتين (( implosion triggered _ Gun triggered )) .
2. لزوم توجيه النيوترونات الى الكتلة الفوق حرجة لبدء سلسلة الانشطارات النووية .

الحصول على النيترونات اللازمة للإنشطار النووي

نحصل على النيوترونات اللازمة للانشطار النووي على شكل مولد نيوتروني . و على شكل قطعة صغيرة تسمى الرصاصة . و هي من عنصري البولونيوم Polonium  , و البريليوم Beryllium مفصولة بشرائح معدنية رقيقة في قلب مادة الوقود النووي .

وهذا المولد النيوتروني يخلق سلسلة التفاعلات التالية :

1. عندما تتجمع الكتل الحرجة لمادة الوقود النووي يحدث تتمزق الشرائح المعدنية . و بشكل تلقائي يبدأ البولونيوم عمله بإطلاق جسيمات ألفا α .
2. تصتدم جسيمات ألفا بالبريليوم 9 , و يصبح يبريليوم 8 و عدد من النيوترونات الحرة .
3. مهمة هذه النيوترونات هي  البدء و استمرار الإنشطار النووي .

القنبلة النووية الإنشطارية  Gun triggered fission  

تستخدم تقنية قذف الكتل الحرجة ببعضها لتحقيق التصادم . و هذا أسهل عملية لتجميعها . فيتم ذلك تتألف هذه القنبلة من رصاصة يورانيوم 235 خلفها مادة متفجرة لإعطائها الطاقة الحركية اللازمة للوصول الى الهدف .

و الهدف عبارة عن كتلة حرجة من يورانيوم 235 محاط بالمولد النيوتروني ويحدث الانفجار على الشكل الآتي .

1. تنفجر المادة المتفجرة خلف الرصاصة ((اليورانيوم  235 )) , و تدفعها من خلال أنبوبة التوجيه ((الماسورة )) نحو الهدف ((الكتلة الحرجة من اليورانيوم 235 )) .
2. تصدم الرصاصة المولد النيوتروني والهدف الكتلة الحرجة من اليورنوم 235 .
3. بداية عملية الإنشطار وانفجار القنبلة .

القنبلة النووية الإنشطارية  implosion triggered fission   

وتكون هذه الطريقة بواسطة تجميع الكل الحرجة لعنصر اليورانيوم 235  وبلوتونيوم 239 في الوسط محاط بمادة شديدة الإنفجار وتعمل على الشكل الالي :

1. تنتج موجة صدمية Shock wave عن المادة المنفجرة .
2. تؤدي الموجةالى زيادة الضغط على قلب الكرة النووية ((البلوتونيوم _ يورانيوم )) .
3. بداية عملية الإنشطار وانفجار القنبلة .

مخاطر القنبلة النووية 

اذا سقطت القنبلة النووية على مدينة ما تسبب الدمار الشامل , يكون ذلك تبعا للبعد عن مركز الإنفجار للقنبلة الذي بعرف باسم ground zero , وذلك نتيجة الطاقة الحرارية الهائلة الصادرة عن القنبلة , و الضغط الكبير الناتج عن موجة الصدمة للقنبلة النووية ظهور الإشعاع الخطير الصادر , والأجسام المشعة التي تسقط على الأرض بعد لإنفجار .

و بمعنى آخر كل جسم قريب من مركز الإنفجار سوف يتبخر نتيجة الحرارة الهائلة 300 مليون درجة مئوية , و اذا ابتعدنا قليلا عن المركز ايضا الحرارة ستبقى مرتفعة إضافة للشظايا المتتطايرة ,و المشتعلة نتيجة موجة الصدمة ستكون جحيماً أخر , بلإضافة الإشعاع النووي الشديد الخطير.

وهذا الإشعاع يمتد الى مسافات بعيدة عن المركز وأيضا سوف يؤثر على المدى الطويل على كل خلية حية مهما كانت وسوف يلوث المياه والهواء .

وكما ذكرنا الاشعاع يؤثر على المدى الطويل على الخلايا الحية للإنسان والحيوان والنبات , ويسبب السرطانات و تشويه لأجنّة والإجهاض .

فتخيل عزيزي القارئ ماذا سوف يحدث لو انفجرت عدة قابل نووية في عدة أماكن من الكرة الأرضية ؟؟  .

لقد توقع العلماء نتيجة دراسة معمقة لآثار القنبلتين الأمريكيتين على اليابان , أنه سيحدث ما يسمى بالشتاء النووي Nuclear Winter .

و هو عبارة عن سحابة هائلة من المواد المشعة تخرب الغلاف الجوي . و تقف حائلا بين ضوء الشمش ,  و الأرض و أيضا يسقط على الارض  ما يسمى بالغبار الذري الذي سوف يمحي المظاهر الحية عليها , و يفنى الوجود بجميع أشكاله .

إقرأ أيضًا

ماذا سيحدث لو حصلت حرب نووية؟

العلاج الإشعاعي والعلاج النووي لمرضى السرطان

صرخة مواطن أوكراني يسمعها العالم