قنبلة هيدروجينية

تصميم القنبلة الهيدروجينية
قنبلة هيدروجينية اثناء انفجارها

القنابل الهيدروجينية عبارة عن أحد أنواع الأسلحة النووية وبالتحديد يعتبر من نوع الأسلحة النووية الأندماجية ويعرف أيضا باسم H-bomb أو القنبلة النووية الحرارية. تصنع هذه القنابل بواسطة تحفيز عملية الإندماج النووي بين نظائر عناصر كيميائية لعنصر الهيدروجين وبالأخص النظيرين التريتيوم (Tritium) والدوتريوم (Deuterium) حيث ينتج من اتحاد هذين النظيرين للهيدروجين ذرة هيليوم مع نيوترون إضافي ويكون الهيليوم الناتج من هذه العملية اثقل كتلة من الهيليوم الطبيعي ويبلغ القوة الأنفجارية لهذا النوع من القنابل مايقارب انفجار 1 مليون طن من مادة تي إن تي.


وتسريع هذا الاتحاد يتطلب كميات هائلة من الحرارة لذلك جاءت التسمية القنابل النووية الحرارية. ينتج عن انفجار القنبلة الهيدروجينية حرارة شديدة واهتزاز هائل ورياح عاتية شديدة السرعة وانبعاث هائل لأشعة جاما.


لا يزال هناك جدل حول من توصل أول مرة إلى اختراع هذا النوع من القنابل. حيث أنه في فترة زمنية متقاربة جدا في عام 1955 م زعم أندريه سخاروڤ (Andrei Sakharo) من الاتحاد السوفيتي وإدوارد تلر (Edward Teller) مع ستانيسلاڤ اولام (Stanislaw Ulam) من الولايات المتحدة باختراعهم لأول قنبلة هيدروجينية.


القنبلة الهيدروجينية تقوم على عكس القنبلة الذرية حيث ان القنبلة الذرية تعتمد على الانشطار بينما القنبلة الذرية تعتمد على الاندماج فعند دمج نظائر الهيدروجين (الديتيريوم التريتيريوم) ينتج طاقة هائلة و عملية الدمج تحتاج إلى تسخين بعدة ملايين من الدرجات و كان يستعمل قنبلة ذرية لتقوم بعملية التسخين هذه و سميت القنبلة بالقنبلة القذرة تم تصنيع قنبلة تقوم بالتسخين بالليزر سميت القنبلة النظيفة و اول تجربة للقنبلة الهديروجينية كان في المحيط الهاديء و يذكر ان صياد تآثر بالاشعاعات على بعد مئة كيلو متر توفي على اثرها بعد حوالي عشرة ايام و في يوم التفجير قامت القداسات في الولايات المتحدة على ارواح الاسماك مما استدعى تعليق ستالين على ذلك عجبا كيف يصلون على الاسماك في البحر و لا يصلون على البشر في اليابان مشيرا إلى القنبلتين التين رميتا على هيروشيما و ناكازاكي

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المبادئ الرئيسية

One possible version of the Teller–Ulam configuration.


ضغط البلازما الرغوية

Foam plasma mechanism firing sequence.
A. Warhead before firing; primary (fission bomb) at top, secondary (fusion fuel) at bottom, all suspended in polystyrene foam.
B. High-explosive fires in primary, compressing plutonium core into supercriticality and beginning a fission reaction.
C. Fission primary emits X-rays which are scattered along the inside of the casing, irradiating the polystyrene foam.
D. Polystyrene foam becomes plasma, compressing secondary, and plutonium sparkplug begins to fission.
E. Compressed and heated, lithium-6 deutheride fuel produces tritium and begins the fusion reaction. The neutron flux produced causes the U-238 tamper to fission. A fireball starts to form.

Tamper-pusher ablation

Ablation mechanism firing sequence.
1. Warhead before firing. The nested spheres at the top are the fission primary; the cylinders below are the fusion secondary device.
2. Fission primary's explosives have detonated and collapsed the primary's fissile pit.
3. The primary's fission reaction has run to completion, and the primary is now at several million degrees and radiating gamma and hard x-rays, heating up the inside of the hohlraum and the shield and secondary's tamper.
4. The primary's reaction is over and it has expanded. The surface of the pusher for the secondary is now so hot that it is also ablating or expanding away, pushing the rest of the secondary (tamper, fusion fuel, and fissile spark plug) inwards. The spark plug starts to fission. Not depicted: the radiation case is also ablating and expanding outwards (omitted for clarity of diagram).
5. The secondary's fuel has started the fusion reaction and shortly will burn up. A fireball starts to form.

التاريخ

الأسلحة النووية الاندماجية منذ نشوء فكرة خلق كميات هائلة من الطاقة خلال عملية الانشطار النووي أدرك العلماء أن خلق نفس الكمية الهائلة من الطاقة ممكنة من الناحية النظرية والعملية بإجراء عملية معاكسة تماما لعملية الانشطار النووي ألا وهي فكرة اندماج نواتين لذرتين خفيفتي الكتلة في عمليات اندماج متسلسلة تسمى بعملية الاندماج النووي وكانت ذرة الهيدروجين هو الاختيار الأنسب لكونها خفيفة الكتلة.

هناك 3 نظائر للهيدروجين، وهي الديوتريم deuterium والتريتيوم tritium والبروتيوم protium، وعندما يتحد الديتيريم مع التريتيم يتكون نتيجة لهذا الاندماج ذرة هيليوم ويتكون أثناء هذه العملية طاقة حركية هائلة ولكنها أقل بالمقارنة بعملية الانشطار النووي وتتطلب هذه العمليات الاندماجية كميات كبيرة من الحرارة تصل إلى ملايين الدرجات المئوية ولهذا السبب يطلق تسمية القنابل النووية الحرارية على هذا النوع من الأسلحة النووية.

يمكن تعريف السلاح النووي الاندماجي بأحد أنواع الأسلحة النووية التي تكمن مصدر قوتها مع عملية الاندماج النووي عندما تتحد أنوية خفيفة الكتلة مثل عنصر الديتريوم Deuterium وعنصر اللثيوم لتكوين عناصر أثقل من ناحية الكتلة حيث تتم تحفيز سلسلة من عمليات الاتحاد بين هذين العنصرين وتنتج من هذه السلسلة من عمليات الاندماج كميات كبيرة من الطاقة الحركية. ويطلق على القنابل المصنعة بهذه الطريقة اسم القنابل الهيدروجينية H-bombs أو القنابل النووية الحرارية Thermonuclear Bombs لأن سلسلة الاندماج المحفزة بين أنوية هذه العناصر الخفيفة تتطلب كميات كبيرة من الحرارة وتعتبر القنبلة النيوترونية والهيدروجينية من أهم انواع الأسلحة النووية الاندماجية.

التطوير الأمريكي

صورة اختبار القذفة النووية الحرارية العملية كاسل، كاسل روميو.

جربت هذه النوعية من القنابل لأول مرة عام 1951 م في الولايات المتحدة وكانت هناك مزاعم متبادلة بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي حول من توصل إلى تفجير أول القنابل من هذا الطراز حيث تزعم الولايات المتحدة أنها فجرت القنبلة الأولى تجريبياً في 1 نوفمبر 1952 م ثم تلاها الاتحاد السوفيتي في 1 مارس 1954 م وقد خلق الانفجار التجريبي السوفيتي ضجة إعلامية لم يحظى بها الانفجار التجريبي الأمريكي حيث تشكلت سحابة إشعاعية ضخمة فوق سفينة صيد يابانية كانت على بعد 160 كم من موقع الانفجار وقام العلماء اليابانيون بتحليل الغبار على ملابس الصيادين بعد عودتهم وانتشر بعد ذلك خبر امتلاك الاتحاد السوفيتي لهذا النوع من الأسلحة النووية.


التطوير السوفييتي

سحابة عش الغراب من القنبلة السوفيتية ذات 50 مـِگاطن تسار بومبا، أكبر سلاح تم تفجيره في التاريخ (1961)

في 12 أغسطس 1953، فجـَّر الاتحاد السوڤييتي قنبلته الهيدروجينية الأولى. بلغت قدرة تلك القنبلة أربعمائة كيلوطن ، وهذا أشد بعشرين مرة من القنبلتين الذريتين الأمريكيتين الأوليين. وكانت العواقب البيئية لتجريب القنبلة الهيدروجينية أشد أيضاً. فالتلوث الإشعاعي بقي في المنطقة أمداً طويلاً بعد التجربة. إلا أن أحدا لم يكن يعبأ بذلك. المهم ان الاتحاد السوفيتي سبق الولايات المتحدة في صنع الأنواع الجديدة من أسلحة الدمار الشامل. وأطلق على مصممي القنبلة الهيدروجينية نعت "منقذي الوطن".

البلدان الأخرى

The People's Republic of China developed their first Teller–Ulam device only 32 months after their first fission test, the shortest fission-to-fusion development time yet known.

إسرائيل

يـُشاع أن إسرائيل لديها أسلحة نووية حرارية من طراز تلر-اولام، إلا أنه من غير المعروف إذا كانت قد اختبرتها.

المعروف مشاعاً

Photographs of warhead casings, such as this one of the W80 nuclear warhead, allow for some speculation as to the relative size and shapes of the primaries and secondaries in U.S. thermonuclear weapons.

The Progressive case

Most of what is known to the public today about the Teller–Ulam design comes from a 1979 magazine article. This edition is available online.

تنويعات

W88 revelations

In 1999, information came out implying that in some U.S. designs, the primary (top) is prolate, while the secondary (bottom) is spherical.


المصادر

المبادئ الأساسية
  • "Engineering and Design of Nuclear Weapons" from Carey Sublette's Nuclear Weapons FAQ.
  • Chuck Hansen, U.S. nuclear weapons: The secret history, (Arlington, TX: Aerofax, 1988). ISBN 0-517-56740-7
  • Chuck Hansen, The Swords of Armageddon: U.S. nuclear weapons development since 1945, (Sunnyvale, CA: Chukelea Publications, 1995). [1]
تاريخ
  • DeGroot, Gerard, "The Bomb: A History of Hell on Earth", London: Pimlico, 2005. ISBN 0-7126-7748-8
  • Peter Galison and Barton Bernstein, "In any light: Scientists and the decision to build the Superbomb, 1942-1954" Historical Studies in the Physical and Biological Sciences Vol. 19, No. 2 (1989): 267-347.
  • German A. Goncharov, "American and Soviet H-bomb development programmes: historical background" (trans. A.V. Malyavkin), Physics—Uspekhi Vol. 39, No. 10 (1996): 1033-1044. Available online (PDF)
  • David Holloway, Stalin and the bomb: The Soviet Union and atomic energy, 1939-1956 (New Haven, CT: Yale University Press, 1994). ISBN 0-300-06056-4
  • Richard Rhodes, Dark sun: The making of the hydrogen bomb (New York: Simon and Schuster, 1995). ISBN 0-684-80400-X
  • S.S. Schweber, In the shadow of the bomb: Bethe, Oppenheimer, and the moral responsibility of the scientist (Princeton, N.J.: Princeton University Press, 2000). ISBN 0-691-04989-0
  • Gary Stix, "Infamy and honor at the Atomic Café: Edward Teller has no regrets about his contentious career," Scientific American (October 1999): 42-43.
تحليل الغبار المتساقط

وصلات خارجية

مبادئ
تاريخ