بمب هیدروژنی چیست و چگونه کار می نماید؟ - مجله فازنما

بمب هیدروژنی چیست؟

انفجار بمب هیدروژنی رومئو در 15 آوریل 1954 در نزدیکی جزیره بیکینی در خلال عملیات قلعه

بمب هیدروژنی یا گرماهسته ای نوعی بمب اتمی است که انرژی آن ابتدا به وسیله فرایند شکافت هسته ای تامین می گردد و گرما و فشار حاصله از این انفجار باعث آغاز فرایند همجوشی هسته ای استفاده می گردد. به همین دلیل بمب های گرما هسته ای انرژی بسیار بیشتری از بمب های هسته ای تک مرحله ای آزاد می کنند. این بمب ها از آن رو به بمب هیدروژنی معروف شده اند که فرایند همجوشی هسته ای با استفاده از هیدروژن انجام می گردد. نخستین آزمایش این نوع بمب در سال 1952 توسط آمریکا انجام شد. یک سال بعد شوروی نیز این بمب را ساخت و در سال های بعد بریتانیا، فرانسه و چین نیز به فراوری و آزمایش آن اقدام کردند. امروزه تقریبا تمام بمب های هسته ای این پنج کشور که در حالت عملیاتی و فعال قرار گرفته است از این نوع است.

عملکرد بمب هیدروژنی به چه صورت است؟

در این نوع بمب، با ایجاد یک انفجار اورانیومی یا پلوتونیومی، دمایی معادل چندین میلیون درجه سلیسیوس ایجاد می گردد. ایزوتوپ های هیدروژنی که در بمب بکار رفته اند، تحت این شرایط با یکدیگر جوش می خورند و به هلیم تبدیل می شوند و در این همجوشی، انرژی بسیار زیادی را آزاد می سازند. بنابراین در این نوع بمب، ترکیبی ازشکاف هسته ای و همجوشی هسته ای بکار رفته است. بمب اتمی نسبتاً کوچکی که شهر ژاپنی هیروشیما را نابود کرد، قدرت انفجاری معادل 20000 تن، تری نیتروتولوئن (تی ان تی)، که یک ماده انفجاری عادی امروزی است، داشت. در مقابل، بزرگترین بمب هیدروژنی که تا به امروز برای آزمایش، منفجر شده، معادل 50 مگاتن تی ان تی قدرت انفجاری داشته است. نام این بمب بمب تزار بود که اتحاد جماهیر شوروی آن را در سال 1961 آزمایش کرد. این قدرت انفجاری 2500 برابر قدرت انفجاری بمب هیروشیماست.

معروف ترین بمب های اتم شلیک شده در تاریخ دنیا

نحوه انفجار بمب هیدروژنی

برای انجام عمل پیوند باید هسته دو اتم را به شدت به یکدیگر برخورد نموده تا با هم پیوند خورده و در هم ذوب شوند. اما دافعه الکترواستاتیکی بین دو هسته، مانع بزرگی در این راه محسوب می گردد و در فواصل بی نهایت نزدیک این دافعه فوق العاده زیاد است. بنابراین بایستی به هسته ها آنقدر سرعت داد که از این مانع عبور کنند. می دانیم که سرعت ذرات در هر گازی بستگی به درجه حرارت آن گاز دارد. پس کافی است درجه حرارت را آنقدر بالا ببریم تا سرعت لازم برای عبور از این مانع حاصل گردد. درجه حرارت لازم برای این کار چندین میلیون درجه سانتیگراد است و چنین حرارتی در کره زمین وجود ندارد. اما اگر یک بمب اتمی در وسط توده ای از هسته های سبک منفجر گردد، حرارت فوق العاده ای که از انفجار بمب حاصل می گردد، حرارت هسته های سبک را به قدری بالا می برد که پیوند آنها را امکان پذیر سازد. این موضوع اساس ساختمان بمب حرارتی و هسته ای (ترمونوکلئور) می باشد. همانطوری که در کبریت عادی برای آتش دریافت ابتدا گوگرد موجود در آن بر اثر مالش محترق می گردد و آنگاه باروت را روشن می سازد، در بمب های (حرارتی و هسته ای) نیز ابتدا یک بمب اتمی معمولی منفجر می گردد و در نتیجه انفجار توده ای از اجسام سبک را به حرارت فوق العاده ای می رساند، بطوری که هسته های آنها به هم می پیوندند و آنگاه انفجار مهیب تری انجام می گیرد. بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی، عمل سرد شدن به سرعت انجام می گیرد. بنابراین باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل پیوند به سرعت انجام گیرد. اگر یک بمب اتم را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور نموده و مجموعه را در یک محفظه با مقاومت مکانیکی زیاد قرار دهیم، پس ازانفجار بمب اتمی محیط مساعدی برای یک فعل و انفعال ترمونوکلئور (فعل و انفعال هسته ای گرمازا) بوجود می آید و در اثر آن عمل پیوند هسته ها اجرا شده و هلیوم بوجود می آید.

در نتیجه این فعل و انفعال، حدود هفده میلیون الکترون ولت، انرژی آزاد می گردد. این میزان انرژِی نسبت به واحد وزن ماده قابل انفجار، در حدود چهار برابر انرژی است که از شکسته شدن اورانیوم حاصل می گردد. به عبارت دیگر در موقع پیوند هسته های دوتریم و تریتیوم، انرژی بیشتر بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هسته های اورانیوم رها می گردد.

بمب تزار با نام مستعار بمب هیدروژنی AN602 و قوی ترین بمب اتمی آزمایش شده تا به امروز است. این سلاح به نام های Kuz`kina Mat`(به روسی: Кузькина мать، مادر کوزکا) نیز شناخته شده است. این بمب توسط اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی طراحی شده و میزان بازدهی آن را حدود 100 مگاتن تی ان تی پیش بینی کردند؛ ولی عملکرد واقعی بمب در آزمایش حدود 50 مگاتن، به منظور کاهش ذرات رادیوکتیو بود. این عملکرد یکی از پیروز ترین کوشش ها برای کاهش ذرات رادیواکتیو بود و این بمب پاک ترین بمب هسته ای از نظر ذرات خطرناک رادیواکتیو می باشد که تا به امروز ساخته شده است. تنها یک بمب از این نوع ساخته و در تاریخ 30 اکتبر سال 1961 در مجمع الجزایر نوایا زملیا آزمایش شد. نمونه های باقی مانده از روکش بمب در موزه تسلیحات هسته ای روسیه، ساروف(آرزاماس-16)، و موزه تسلیحات هسته ای و مؤسسه تحقیقات فنی فیزیک روسیه، سنژینسک (چلیابینسک-70)، نگهداری می شوند.