تبلیغات
همه چیز بدونید - بمب اتم چگونه کار می کند؟ – بخش اول
 
همه چیز بدونید
                                                        
درباره وبلاگ

هر روز بهتر از دیروز ، شعار نیست حقیقت است

مدیر وبلاگ : مهدی حیدری
نظرسنجی
در کدام قسمت هستید؟؟








آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
************* ************* *************

اولین بمب اتم با هدف کشتار انسانها، در تاریخ ۶ آگوست ۱۹۴۵، شهر هیروشیما در ژاپن را مورد هدف قرار دادسه روز بعد، یک بمب دیگر روی شهر ناکازاکی افتاد.مرگ و میر و خرابی های به بار آمده توسط این سلاح ها بی سابقه اند.

با اینکه این اتفاقات در ژاپن تاثیر زیادی در جریان جنگ جهانی دوم داشتند، اما از آن‌ ها به عنوان آغازگر جنگ سرد بین ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی یاد می شودبین سالهای ۱۹۴۵ و اواخر ۱۹۸۰، هر دو طرف پول زیادی را در سلاح های هسته ای سرمایه گذاری کردند و بیشتر به دلیل جلوگیری از وقوع جنگ، انبارهای خود را توسعه دادندتهدید مورد هدف بمب قرار گرفتن و به وجود آمدن خرابی های فاجعه بار، بر همه غلبه کرده بوددولت به ساخت پناهگاه در شهر و مردم به حفر آن در حیاط‌ های پشتی خانه‌ هایشان پرداختند.

در سالهای ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰ رفته رفته از تنش ها کاسته شدسپس، دیوار برلین در سال ۱۹۸۹ تخریب شد و ۲ سال بعد، دولت اتحاد جماهیر شوری سقوط کردجنگ سرد رسما خاتمه یافتبا توسعه روابط بین دو کشور، به تدریج تعهدی مبنی بر محدود کردن زرادخانه های اتمی شکل گرفت و معاهدات دیگری که عملی شدن آنها تا فوریه سال ۲۰۱۱ نیز ادامه داشت دنبال شدهدف پیمان کاهش اسلحه های استراتژیک جدید، مانند نسخه‌ های قبلی آن، این است که اسلحههای استراتژیک را بیشتر کاهش داده و محدود کنددر کنار دیگر اقدامات، این پیمان خواستار محدودیت در مجموع ۱۵۵۰ کلاهک هستهای بود

متاسفانه با وجود کناره گیری موقت روسیه و ایالات متحده از این عرصه، تهدید جنگ اتمی هنوز باقیستدر حال حاضر، ۹ کشور میتوانند کلاهک های هسته ای را به وسیله موشک های بالیستیک ارسال کنندحداقل ۳ تا از این کشور ها (ایالات متحده، روسیه و چین)، میتوانند هر هدفی را در هر جای دنیا مورد اصابت قرار دهندبمب هایی که ژاپن را مورد اصابت قرار داد، قطعا در مورد قدرت تخریب، حرفی برای گفتن در مقابل اسلحههای امروزی ندارنددر سال ۲۰۰۹، کره شمالی توانست یک سلاح هستهای با قدرت بمب اتمی که هیروشیما را نابود کرد با موفقیت آزمایش کندانفجار زیزمینی آن به قدری قوی بود که زلزلهای با قدرت ۴.۵ در مقیاس ریشتر ایجاد کرد

در حالی که چشم انداز سیاسی جنگ افزار هستهای در طی سالها به طور قابل توجهی تغییر کرده است، علم خود سلاح -پروسه اتمی که باعث آزاد شدن انرژی میشوداز زمان انیشتین شناخته شده بود.

در ادامه مطلب با ما همراه باشید تا نگاهی به نحوه کارکرد بمبهای اتمی، که شامل چگونگی ساخت و استقرار آنها میشود، داشته باشیم

ساختار اتمی و پرتوزایی

laser1

یک اتم، در سادهترین مدل، از یک هسته و الکترون‌ های در حال چرخش تشکیل می‌ شودپیش از آنکه بتوانیم به بمب ها بپردازیم باید با یک اتم کوچک آغاز کنیم.

همانگونه که می دانید، یک اتم از ۳ جزء ساخته شدهپروتون، نوترون و الکترون.مرکز یک اتم که هسته نامیده میشود از پروتون ها و نوترون‌ ها تشکیل شده است.پروتون ها دارای بار مثبت هستند، نوترون ها در کل فاقد بار بوده و الکترونها بار منفی دارندنسبت پروتون به الکترون همیشه یک به یک است به طوری که اتم به عنوان یک مجموعه، بار خنثی داردبه عنوان مثال، یک اتم کربن، ۶ پروتون و ۶ الکترون دارد

البته به این سادگی که تصور میشود نیستخصوصیات یک اتم می‌ تواند بر اساس تعداد هر یک از ذرات، به طور قابل توجهی تغییر کنداگر تعداد پروتونها را تغییر دهید، با عنصر کاملا جدیدی مواجه می شویدچنانچه تعداد نوترون‌ ها در یک اتم تغییر کند یه یک ایزوتوپ دست خواهید یافتمثلا، کربن ۳ ایزوتوپ دارد:

۱کربن ۱۲ ۶ پروتون ۶ نوترون )، پایدار و معمول

۲کربن ۱۳ ۶ پروتون +‌ ۷ نوترون )، پایدار ولی نادر.

۳کربن ۱۴ (۶ پروتون +‌ ۸ نوترون )، نادر و ناپایدار رادیواکتیو ).

همانطور که دیده می شود، بیشتر هسته های اتمی ثابت هستند اما تعدادی هم نهاین هسته ها خودبخود ذراتی منتشر می‌ کنند که دانشمندان به عنوان رادیاسیون پرتوزایی از آن یاد می کنندهسته‌ ای که اشعه ساطع می‌ کند رادیواکتیو بوده و عمل انتشار ذرات به عنوان تجزیه رادیواکتیو یا واپاشی شناخته می شود

اکنون، ۳ نوع واپاشی را با هم مرور میکنیم:

واپاشی آلفا:‌ هسته، یک ذره آلفا شامل دو پروتون و دو نوترون را گسیل می کند.

واپاشی بتاهسته به یک پروتون، یک الکترون و یک آنتی نوترون تبدیل می شود.الکترون رها شده ذره بتا است

شکافت خودبخودیک هسته به دو قسمت شکافته می شود. نوترون های خارج شده می‌ توانند اشعه های نوترونی ساطع کنندهمچنین هسته میتواند انفجاری از انرژی الکترومغناطیسی تحت عنوان اشعه گاما منتشر کند

بخش شکافت را به خاطر بسپاریدوقتی درباره بمبهای اتمی بحث میکنیم، به آن نیاز خواهیم داشت

شکافت هسته ای

fission-1

بمب های اتمی شامل نیروی هایی -قوی و ضعیف- هستند، که به ویژه در هسته های ناپایدار،‌ هسته اتم را به هم پیوسته نگه میدارد. دو راه اساسی وجود دارد که انرژی هسته ای می تواند از یک اتم آزاد شود

در شکافت هسته ای، دانشمندان هسته یک اتم را به ۲ جزء کوچکتر تقسیم می کنندهمجوشی هسته ای، فرایندی که خورشید به وسیله آن انرژی ایجاد می کند، شامل همجوشی ۲ اتم کوچکتر برای تشکیل اتمی بزرگتر استدر هر دو فرایند شکافت یا گداخت، منجر به تولید مقادیر عظیمی انرژی به صورت نور و گرما می شود.

در سال ۱۹۳۰، یک فیزیکدان ایتالیایی به نام انریکو فرمی، نشان داد که اجزاء می‌ توانند در معرض بمباران نوترونی به عناصر جدیدی تبدیل شونداین دست آورد به کشف نوترونهای آرام، عناصر جدیدی که در جدول تناوبی وجود نداشتند، انجامید.

پس از کشف فرنی، طولی نکشید که دانشمندان آلمانی، اوتو هان و فریتز استرسمن، اورانیوم را با نوترونها بمباران کردند که نتیجه آن تولید یک ایزوتوپ رادیواکتیو باریوم بود. آنها به این نتیجه رسیدند که نوترونهای با سرعت پایین باعث شکافت هسته اورانیوم و شکستن آن به دو بخش کوچکتر می‌ شونددر دانشگاه پرینستون،‌ نیلز بوهر و جان ویلر، برای ساخت یک مدل فرضی فرایند شکافت تلاش کردندآنها حدس می زدند آنچه که دستخوش شکافت میشود ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ است نه اورانیوم ۲۳۸.

تقریبا در همان زمان دانشمندان دیگری کشف کردند که فرایند شکافت منجر به تولید نوترون های بیشتری می‌ شوداین امر بوهر و ویلر را به سوالی مهم سوق دادآیا نوترون های آزاد ایجاد شده در شکافت می‌ توانند زنجیره ای از واکنش ها را ایجاد کنند که مقدار زیادی انرژی آزاد کند؟ در این صورت احتمالا ساخت یک جنگ افزار با قدرت غیر قابل تصور ممکن میشدو چنین نیز شد!

سوخت هسته ای

nuclear-bomb-2

در مارس ۱۹۴۰، گروهی از دانشمندان دانشگاه کلمبیا در نیویورک سیتی فرضیات بوهر و ویلر را تایید کردنداورانیوم ۲۳۵ یا U-235 مسئول شکافت هسته ای است.تیم کلمبیا تلاش کرد یک واکنش زنجیره ای با استفاده از اورانیوم ۲۳۵ آغاز کند اما شکست خوردپس از این، همه کارها به دانشگاه شیکاگو منتقل شد؛ جایی که در زمین اسکواش کنار استادیوم فوتبال آن، انریکو فرمی سرانجام به اولین واکنش زنجیره‌ ای هسته ای کنترل شده جهان دست یافتتوسعه یک بمب هسته ای با استفاده از اورانیوم ۲۳۵ به عنوان سوخت به سرعت پیش رفت

به دلیل اهمیت اورانیوم ۲۳۵ در ساخت یک بمب اتمی، اجازه دهید نگاهی به آن بیندازیماورانیوم ۲۳۵ یکی از موادی است که میتواند دستخوش شکافت شود.بجای انتظاری پیش از ۷۰۰ میلیون سال برای واپاشی طبیعی اورانیوم، این عنصر می‌ تواند در صورت وارد شدن یک نوترون به آن، بسیار سریع تر شکسته شود.هسته، نوترون را بی درنگ جذب کرده،‌ ناپایدار شده و بلافاصله شکافته می شود

به محض اینکه هسته نوترون را دریافت کرد، به دو اتم سبک تر تقسیم می‌ شود و دو یا سه نوترون جدید نیز رها می کندتعداد نوترون های استخراج شده به چگونگی شکافت اتم اورانیوم ۲۳۵ بستگی داردهنگامی که دو اتم سبک تر در وضعیت جدید تثبیت شدند، اشعه گاما ساطع میکنند

چند نکته در مورد فرایند شکافت القایی وجود دارد که آن را جالب توجه می سازد:

 احتمال دریافت یک نوترون توسط اورانیوم ۲۳۵ نسبتا بالاستدر بمبی که به درستی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر شکافت به وجود می‌ آید که سبب وقوع شکافت دیگر می شودتصور پروتون ها و نوترون‌ های یک اتم به عنوان دایره بزرگی از مهره ها، به درک این چرخه کمک می کنداگر شما یک مهره به میان این دایره بزرگ پرتاب کنید -به عبارتی یک نوترون واحدبه یک مهره برخورد خواهد کرد که به نوبه خود با مهرههای بیشتری مصادف می شود و به همین ترتیب یک واکنش زنجیره ای ادامه میباید

فرایند دریافت نوترون و شکافت بسیار سریع، در عرض پیکوثانیه (تریلیونیُم ثانیهرخ می دهدبه منظور اعمال این خاصیت اورانیوم ۲۳۵، باید نمونه ای از اورانیوم غنی شودجنگ افزارهای اورانیومی از حداقل ۹۰ درصد  U-235 تشکیل شده اند

در سال ۱۹۴۱، دانشمندان کالیفرنیا در برکلی، عنصر دیگری -عنصر شماره ۹۴- کشف کردند که ممکن بود به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گیردآنها عنصر را پلوتونیوم نامیدند و در طی سال های بعد آزمایشات کافی روی آن انجام دادندنهایتا، آن‌ ها مشخصات شکافت پلوتونیوم را ایجاد و دومین سوخت ممکن برای سلاح های هسته ای را شناسایی کردند.

 طراحی بمب‌ های شکافتی

nuclear-bomb-3

در یک بمب شکافتی، سوخت باید در توده ای جداگانه، در وضعیت زیر آستانه بحران نگه داری شود. توده بحرانی یا در آستانه بحران، عبارت است از حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته‌ ای لازم است. مجددا به شبیه سازی مهره‌ها بیاندیشید. اگر مدار مهره‌ ها بیش از حد دور از هم گسترده شود – توده زیر حد بحرانی – وقتی ‘مهره نوترون’ به مرکز برخورد کند، یک واکنش زنجیره‌ ای کوچک‌ تر رخ می‌ دهد. اگر مهره‌ ها در دایره  نزدیک‌ تر به یکدیگر قرار گیرند – توده بحرانی – شانس بیشتری برای به وقوع پیوستن یک واکنش زنجیره‌ ای بزرگ وجود دارد. 

نگه داری سوخت در توده تحت بحرانی حداگانه، منجر به چالش‌ های طراحی می‌ شود که باید برای عملکرد صحیح یک بمب شکافتی حل شوند. البته نخستین چالش، توده‌ های تحت بحرانی هستند که با یکدیگر یک توده فوق بحرانی را می‌ سازند تا نوترون‌ های مورد نیاز برای حفظ یک واکنش شکافتی را در زمان انفجار فراهم آورند. طراحان بمب‌ های شکافتی دو راه حل ارائه داده اند که در بخش‌ های بعدی آن‌ ها را پوشش خواهیم داد. 

مورد بعدی این است که برای آغاز شکافت، نوترون‌های آزاد باید به توده فوق بحرانی القا شوند. این امر توسط یک مولد نوترون انجام می‌ گیرد. این مولد یک گوی کوچک از پولونیوم و بریلیوم است که توسط یک پوسته درون محفظه سوخت جدا می‌ شود. وقتی توده‌های تحت بحرانی با هم جمع می‌ شوند، پوسته شکسته شده و پولونیوم خودبخود ذرات آلفا ساطع می‌ کند. سپس این ذرات آلفا با بریلیوم ۹ برخورد کرده، بریلیوم ۸ و نوترون‌ های آزاد تولید می‌کنند. آنگاه، نوترون‌ ها شکافت را آغاز می‌ نمایند. 

سرانجام، طرح باید اجازه دهد پیش از آنکه بمب منفجر شود، تا حد امکان مقدار بیشتری از مواد دستخوش شکافت شوند. این امر با محدود کردن واکنش شکافت به وسیله یک ماده متراکم، به نام تمپر، انجام می‌ شود که معمولا از اورانیوم ۲۳۸ ساخته می‌ شود. این ماده توسط فضای شکافت گرم شده، سپس منبسط می‌ شود. این اتساع تمپر، باعث بازگشت فشار به محفظه شده و انبساط محفظه را کند می‌ کند. تمپر همچنین نوترون‌ ها را به محفظه منعکس می‌ کند و کفایت واکنش شکافت را افزایش می‌ دهد.





نوع مطلب : عمومی، مطالب جالب و خواندنی، آیا میدانید؟، ایران، عکس، سیاسی، شیمی، فیزیک، ریاضیات، 
برچسب ها : بمب اتمی، جنگ افزار هسته ای، سلاح هسته ای، شکافت هسته ای، همجوشی هسته ای، چگونه ها،
لینک های مرتبط : منبع،




دوشنبه 11 دی 1396 03:51 بعد از ظهر
ممنون موفق باشید
چهارشنبه 8 دی 1395 09:16 قبل از ظهر
سلام ممنون از مطالبتون.
چهارشنبه 1 دی 1395 12:49 بعد از ظهر
باسلام و تشکر از سایت خیلی خوبتون. موفق باشید.
دوشنبه 1 آذر 1395 08:27 قبل از ظهر
سلام مطالبتون خیلی خوب بود. سپاس.
دوشنبه 17 آبان 1395 02:22 بعد از ظهر
سلام مطالب خوبی بود ممنون
شنبه 15 آبان 1395 11:39 قبل از ظهر
سلام ممنونم از سایت خوبی که دارید موفق باشید
شنبه 15 آبان 1395 08:41 قبل از ظهر
خیلی خوب بود من رشته ام شیمیه مطالبتون خیلی کمکم کرد
شنبه 1 آبان 1395 09:50 قبل از ظهر
سلام ممنونم از سایت خوبی که دارید
دوشنبه 25 مرداد 1395 10:22 قبل از ظهر
سلام
میشه لطفا طریقه ساخت نیتروگلسیرین خالص رو آموزش بدید
ممنون
سه شنبه 18 اسفند 1394 03:17 بعد از ظهر
الان اینقدر در مورد این بمب گفتن که دیگه عادی شده ولی درواقع این بمب یک سلاح کشتار جمی است و حتی آمریکا هم نباید داشته باشهبا این حال کسی به اسراییل با بیش از 800 کلاهک هسته ای کاری نداره
مهدی حیدریدرسته

مخصوصاً تبلیغات شما!!!
یکشنبه 16 اسفند 1394 07:33 بعد از ظهر
توضیحاتتون خیلی خوب بود
لطفا در مورد بمب هیدروژنی و حساسیت های اون هم کمی توضیح بدید!
تشکر
جمعه 5 تیر 1394 01:32 بعد از ظهر
سلام کمک های بشر دوستانه دست ساخته خشونتهاست. پس اجازه دهید ایران یک کار به تمام معنی‌ انقلابی را انجام داده و پرچمی‌ را بالا ببرد که بیان کننده این است "همه در خانه خود بمانید و در کار بقیه دخالت نکنید".
مهدی حیدریخیلی خب / به مسئولش می گم / عرض دیگه نداری ؟
جمعه 5 تیر 1394 01:22 بعد از ظهر
سلام کمک های بشر دوستانه دست ساخته خشونتهاست. پس اجازه دهید ایران یک کار به تمام معنی‌ انقلابی را انجام داده و پرچمی‌ را بالا ببرد که بیان کننده این است "همه در خانه خود بمانید و در کار بقیه دخالت نکنید".
مهدی حیدریعجب...................!
دوشنبه 7 اردیبهشت 1394 12:27 بعد از ظهر
دانلود کتاب فیزیک کالج؛ ویرایش دهم
http://booktolearn.com/?p=6101
دوشنبه 31 شهریور 1393 08:16 بعد از ظهر
سلام
دوباره به وبلاگت سرزدم
به وبلاگم سزبزنی
مهدی حیدریچه تبلیغ خوبی
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.