الأسلحة النوويةNuclear Weapons
مقدمة Introduction
الأسلحة النووية, هي أجهزة صممت لتحرير طاقة نووية على نطاق واسع, وتستخدم بشكل رئيسي في التطبيقات العسكرية. تم اختبار أول قنبلة نووية في 16 تموز عام 1945 في Alamogordo, في New Mexico, وكانت تمثل شكلاً جديداً من المتفجرات. فجميع المتفجرات قبل ذلك الوقت كانت تستمد طاقتها من الاحتراق السريع أو تفكك بعض المواد الكيميائية. هذا النوع من العمليات الكيميائية يحرر فقط طاقة الإلكترونات الخارجية للذرة.
ومن جهة أخرى فإن المتفجرات النووية تشمل مصادر طاقة ضمن نواة الذرة. اكتسبت القنبلة النووية الأولى طاقتها من انشطار نوى عدة كيلوغرامات من البلوتونيوم. وإن كرة بحجم كرة المضرب تولد انفجاراً يكافئ انفجار 20000 طن من الديناميت(TNT).
تم تطوير وبناء واختبار القنبلة النووية الأولى من قبل شركة أمريكية عملاقة تدعى Manhattan Project, وقد تم تأسيس هذه الشركة في آب عام 1942, خلال الحرب العالمية الثانية. وقد شارك في العمل عدد من العلماء الأمريكيين المشهورين ومنهم Enrico Fermi وJ.Robert Oppenheimer والكيميائي Harold Urey وكان يقود الفريق ضابط في الجيش الأمريكي هو Leslie R. Groves.
بعد الحرب, أصبحت لجنة الطاقة النووية الأمريكية مسؤولة عن الإشراف على جميع القضايا النووية, بما فيها أبحاث القنبلة الهيدروجينية. وفي هذا النوع من القنابل فإن مصدر الطاقة هو عملية الاندماج وفيها تندمج نظائر الهيدروجين لتشكل نوى ذرة الهيليوم الأكثر ثقلاً. أدت هذه الأبحاث على الأسلحة إلى إنتاج قنابل تتراوح طاقتها بين جزء من الكيلوطن من الديناميت(TNT) وحتى عدة ميغاطن من الديناميت(TNT). إضافة إلى ذلك فإن الحجم الفيزيائي للقنبلة النووية انخفض بشكل كبير مما سمح بتطوير قذائف مدفعية نووية وصواريخ نووية صغيرة يمكن إطلاقها من منصات إطلاق محمولة في الحقل. رغم أن القنابل النووية تم تطويرها بشكل أساسي كأسلحة إستراتيجية تحمل على منصات عملاقة فإن الأسلحة النووية تتوفر الآن بأشكال متنوعة للتطبيقات الإستراتيجية والتكتيكية. يمكن حمل القذائف النووية بكافة أنواع الطائرات كما يمكن إطلاقها بواسطة القذائف والصواريخ الموجهة بمختلف أحجامها والتي تستطيع حمل رؤوس نووية ويمكن إطلاقها من الأرض أو الجو أو من تحت المياه. وتستطيع الصواريخ الكبيرة حمل عدة رؤوس حربية وقذفها على أهداف منفصلة.
الأسلحة الانشطارية Fission Weapons
نشر Albert Einstein عام 1950 النظرية النسبية. ووفقاً لهذه النظرة فإن العلاقة بين الكتلة و الطاقة يتم التعبير عنها بالعلاقة E = mc2, والتي تنصُّ أن كتلة (m) ترتبط بطاقة مقدارها (E) تساوي الكتلة ضرب مربع سرعة الضوء (c). أي أن كتلة صغيرة من المادة تكافئ كمية كبيرة من الطاقة فعلى سبيل المثال إذا كان لدينا كمية واحد كيلوغرام من المادة تحول بالكامل إلى طاقة فإنه يكافئ الطاقة المتحررة من انفجار 22 ميغاطن من الديناميت(TNT).
في عام 1932 قام العالمان ألمانيان Otto Hahn و Fritz Strassmann بفصل ذرة اليورانيوم إلى جزأين متساويين تقريباً عن طريق قذفها بالنيوترونات. ونتيجةً لهذه التجارب, شرحت الفيزيائية النمساوية Lise Meitner مع ابن أخيها الفيزيائي البريطاني Otto Robert Frisch, عملية الانشطار النووي في عام 1939, وهذا جعل تحرير الطاقة النووية في متناول اليد.
سلسلة التفاعلات The Chain Reaction
عندما ينشطر اليورانيوم أو أية نواة مناسبة أخرى فإنه ينفصل إلى جزأين نوويين ويتم تحرير الطاقة. في نفس الوقت, فإن النوى تصدر بسرعة عدداً من النيوترونات السريعة وهي نفس الجزيئات التي سببت انشطار نواة اليورانيوم. وهذا يجعل من الممكن تحقيق سلسلة من الانشطارات النووية ذات التحريض الذاتي حيث أن النيوترونات الصادرة عن الانشطارات تنتج سلسلة تفاعلات مع تحرير مستمر للطاقة.
نظير اليورانيوم الخفيف اليورانيوم-235, ينشطر بسهولة بواسطة نيوترونات الانشطار, وعند انشطاره يصدر بشكل وسطي 2.5 نيوترون. وتحتاج كل عملية توليد لانشطار نووي إلى نيوترون واحد لاستمرارية سلسلة التفاعلات. النيوترونات الأخرى يمكن أن تضيع عن طريق الهروب من كتلة المادة التي تخضع لسلة التفاعلات، أو يمكن امتصاصها من قبل الشوائب أو من قبل نظير اليورانيوم الثقيل اليورانيوم-238, إذا كان موجوداً. أي مادة قادرة على إنتاج سلسلة تفاعلات انشطارية مستمرة يطلق عليها تسمية مادة انشطارية.
مقدمة Introduction
الأسلحة النووية, هي أجهزة صممت لتحرير طاقة نووية على نطاق واسع, وتستخدم بشكل رئيسي في التطبيقات العسكرية. تم اختبار أول قنبلة نووية في 16 تموز عام 1945 في Alamogordo, في New Mexico, وكانت تمثل شكلاً جديداً من المتفجرات. فجميع المتفجرات قبل ذلك الوقت كانت تستمد طاقتها من الاحتراق السريع أو تفكك بعض المواد الكيميائية. هذا النوع من العمليات الكيميائية يحرر فقط طاقة الإلكترونات الخارجية للذرة.
ومن جهة أخرى فإن المتفجرات النووية تشمل مصادر طاقة ضمن نواة الذرة. اكتسبت القنبلة النووية الأولى طاقتها من انشطار نوى عدة كيلوغرامات من البلوتونيوم. وإن كرة بحجم كرة المضرب تولد انفجاراً يكافئ انفجار 20000 طن من الديناميت(TNT).
تم تطوير وبناء واختبار القنبلة النووية الأولى من قبل شركة أمريكية عملاقة تدعى Manhattan Project, وقد تم تأسيس هذه الشركة في آب عام 1942, خلال الحرب العالمية الثانية. وقد شارك في العمل عدد من العلماء الأمريكيين المشهورين ومنهم Enrico Fermi وJ.Robert Oppenheimer والكيميائي Harold Urey وكان يقود الفريق ضابط في الجيش الأمريكي هو Leslie R. Groves.
بعد الحرب, أصبحت لجنة الطاقة النووية الأمريكية مسؤولة عن الإشراف على جميع القضايا النووية, بما فيها أبحاث القنبلة الهيدروجينية. وفي هذا النوع من القنابل فإن مصدر الطاقة هو عملية الاندماج وفيها تندمج نظائر الهيدروجين لتشكل نوى ذرة الهيليوم الأكثر ثقلاً. أدت هذه الأبحاث على الأسلحة إلى إنتاج قنابل تتراوح طاقتها بين جزء من الكيلوطن من الديناميت(TNT) وحتى عدة ميغاطن من الديناميت(TNT). إضافة إلى ذلك فإن الحجم الفيزيائي للقنبلة النووية انخفض بشكل كبير مما سمح بتطوير قذائف مدفعية نووية وصواريخ نووية صغيرة يمكن إطلاقها من منصات إطلاق محمولة في الحقل. رغم أن القنابل النووية تم تطويرها بشكل أساسي كأسلحة إستراتيجية تحمل على منصات عملاقة فإن الأسلحة النووية تتوفر الآن بأشكال متنوعة للتطبيقات الإستراتيجية والتكتيكية. يمكن حمل القذائف النووية بكافة أنواع الطائرات كما يمكن إطلاقها بواسطة القذائف والصواريخ الموجهة بمختلف أحجامها والتي تستطيع حمل رؤوس نووية ويمكن إطلاقها من الأرض أو الجو أو من تحت المياه. وتستطيع الصواريخ الكبيرة حمل عدة رؤوس حربية وقذفها على أهداف منفصلة.
الأسلحة الانشطارية Fission Weapons
نشر Albert Einstein عام 1950 النظرية النسبية. ووفقاً لهذه النظرة فإن العلاقة بين الكتلة و الطاقة يتم التعبير عنها بالعلاقة E = mc2, والتي تنصُّ أن كتلة (m) ترتبط بطاقة مقدارها (E) تساوي الكتلة ضرب مربع سرعة الضوء (c). أي أن كتلة صغيرة من المادة تكافئ كمية كبيرة من الطاقة فعلى سبيل المثال إذا كان لدينا كمية واحد كيلوغرام من المادة تحول بالكامل إلى طاقة فإنه يكافئ الطاقة المتحررة من انفجار 22 ميغاطن من الديناميت(TNT).
في عام 1932 قام العالمان ألمانيان Otto Hahn و Fritz Strassmann بفصل ذرة اليورانيوم إلى جزأين متساويين تقريباً عن طريق قذفها بالنيوترونات. ونتيجةً لهذه التجارب, شرحت الفيزيائية النمساوية Lise Meitner مع ابن أخيها الفيزيائي البريطاني Otto Robert Frisch, عملية الانشطار النووي في عام 1939, وهذا جعل تحرير الطاقة النووية في متناول اليد.
سلسلة التفاعلات The Chain Reaction
عندما ينشطر اليورانيوم أو أية نواة مناسبة أخرى فإنه ينفصل إلى جزأين نوويين ويتم تحرير الطاقة. في نفس الوقت, فإن النوى تصدر بسرعة عدداً من النيوترونات السريعة وهي نفس الجزيئات التي سببت انشطار نواة اليورانيوم. وهذا يجعل من الممكن تحقيق سلسلة من الانشطارات النووية ذات التحريض الذاتي حيث أن النيوترونات الصادرة عن الانشطارات تنتج سلسلة تفاعلات مع تحرير مستمر للطاقة.
نظير اليورانيوم الخفيف اليورانيوم-235, ينشطر بسهولة بواسطة نيوترونات الانشطار, وعند انشطاره يصدر بشكل وسطي 2.5 نيوترون. وتحتاج كل عملية توليد لانشطار نووي إلى نيوترون واحد لاستمرارية سلسلة التفاعلات. النيوترونات الأخرى يمكن أن تضيع عن طريق الهروب من كتلة المادة التي تخضع لسلة التفاعلات، أو يمكن امتصاصها من قبل الشوائب أو من قبل نظير اليورانيوم الثقيل اليورانيوم-238, إذا كان موجوداً. أي مادة قادرة على إنتاج سلسلة تفاعلات انشطارية مستمرة يطلق عليها تسمية مادة انشطارية.
Comment