تُستمد القوة التدميرية الهائلة للأسلحة النووية من التحرر المفاجيء للطاقة الناتجة من انشطار نواة العناصر القابلة للانشطار، والتي تُوجد بداخل قلب القنبلة. طوّرت الولايات المتحدة نوعين من القنابل الذرية أثناء الحرب العالمية الثانية:
الأولى: قنبلة الولد الصغير”Little Boy” تحتوي على قلب من اليورانيوم، قُذفت بها مدينة هيروشيما باليابان.
الثانية: قنبلة الرجل البدين “Fat Man” والتي قٌذفت على مدينة نجازاكي, تحتوي على قلب من البلوتونيوم.
الانشطار:
ينتقي علماء الذرة نظيري يورانيوم235 وبلوتونيوم 239 لأنهما يخضعان للانشطار النووي: حيث يحدث الانشطار النووي عندما يقوم نيوترون بضرب نواة النظيرين, حيث يتبع ذلك انشطارًا في نواة الذرة إلى شظايا وتتصاعد كمية هائلة من الطاقة، تصبح عملية الانشطار مكتفية ذاتيًا بينما يحدث إنتاج لنيترونات بفعل انشطار الذرة والتي تكون قريبة من النواة فتؤدي لمزيدًا من الانقسام أو الانشطار. يُعرف ذلك بالتفاعل المتسلسل والذي يسبب الانفجار الذري.
عندما يمتص يورانيوم 235 نيوترونًا وينشطر إلى ذراتٍ جديدة, يتصاعد ثلاثة نيوترونات جديدة وبعض من طاقة الربط، لا يٌكمل نيترونان التفاعل المتسلسل بسبب أنهما فٌقدا أو تم امتصاصهم بواسطة يورانيوم 238، وعلى رغم هذا فإنّ النيترون الثالث يتصادم مع يورانيوم235الذي ينشطر مُصاعدًا نيترونين آخرين وبعض من طاقة الربط أيضًا، فكلا النيترونين يتصادمان مع يورانيوم235. وهكذا يتم الانشطار ويتصاعد من واحد إلى ثلاثة نيونرونات محدثًا بذلك التفاعل المتسلسل بشكلٍ متناوب.
الحَرِجية النووية:
لكي يقوم السلاح الذري أو النووي بعمله- وهو التفجير أو الانفجار- يتطلب كتلة حرجة من المواد القابلة للانشطار، هذا يعني أنك تحتاج مزيدًا من يورانيوم 235 وبلوتونيوم 239 لكي تتأكد أنّ النيترونات الناتجة من الانشطار سوف تضرب نواةً أخرى وبالتالي انتاج تفاعل متسلسل، فكلما كان هناك مزيدًا من المواد القابلة للانشطار كلما كانت هناك احتمالية أكبر لحدوث التفاعل المتسلسل.
فالكتلة الحرجة هي كمية المواد التي عندها يٌنتج في المتوسط نيترون بسبب الانشطار محدثاً حدثاً انشطاريًا جديدًا.
الفرق بين القنابل:
بدأنا في بداية المقالة بنوعين من القنابل وفي هذا الجزء سنسرد الفرق بينهما، فذكرنا قنبلة الولد الصغير والتي تنفجر نتيجة لتفاعل المتسلسل الباديء بنظير يورانيوم 235، وبالمثل قنبلة الرجل البدين البادئة بنظير البلوتونيوم 239.
قنبلة الولد الصغير:
تعمل قنبلة الولد الصغير بالطاقة الناتجة عن انشطار اليورانيوم 235، حيث قام العلماء في مشروع منهاتن بعمل استخلاص وتخصيب لليورانيوم- راجع مقالة التخصيب- اليورانيوم المخصب يُوضع في مدفع القنبلة، ثم يتم دمج كتلتين من اليورانيوم235 معًا لتجنب الانشطار التلقائي للذرات، والتي من الممكن أنْ تتسبب في فشل انفجار القنبلة.
مواصفات قنبلة الولد الصغير:
– الوزن: 9700 باوند.
– الطول: 10 قدم وقطر 28.
– الوقود: يورانيوم عالي التخصيب.
– وقود اليورانيوم: حوالي 140 باوند، 85 للهدف و55 للقذيفة.
– كفاءة السلاح: ضعيف المستوى.
– 1,38 % تقريبًا من وقود اليورانيوم انشطر فعليًا.
– القوة التفجيرية: تكافيء القوة التفجيرية ل15000 طن من مادة التي إن تي( (TNT
قنبلة الرجل البدين:
تستخدم البلوتونيوم كوقود, ولكن لن يتم استخدام تصميم السلاح الموجود في قنبلة الولد الصغير, ففي التصميم الجديد يستخدم كتلة أكبر من البلوتونيوم حيث زيادة كثافة البلوتونيوم أدى للوصول للكتلة الحرجة وزيادة احتمالية ضرب ذرات أكثر بالنيترونات, وبالتالي نجاح القنبلة في التفجير.
مواصفات قنبلة الرجل البدين:
-الوزن :10800 باوند.
– الطول :10 قدم وقطر 60.
– الوقود: بلوتونيوم عالي التخصيب.
– وقود البلوتونيوم: 13,6 باوند.
-قلب البلوتونيوم محاط بحوالي 5300 باوند من المتفجرات.
– 1,176 كيلوجرام تقريبًا من البلوتونيوم تحولت إلى طاقة.
– كفاءة السلاح: أكثر كفاءة عشر مرات من قنبلة الولد الصغير.
– القوة التفجيرية: تكافيء القوة التفجيرية ل21000 طن من التي إن تي.
إعداد: Mustafa Ibrahim
مراجعة: إسراء حسن
تصميم:
المصادر: http://sc.egyres.com/m8v0I – http://sc.egyres.com/y4iyD
