تحقیق سلاح های هسته ای

بمب هسته ای چگونه کار می‌کند؟

فیزیک هسته‌ ای

انرژی هسته‌ای به 2 روش تولید می‌شود:

1- شکافت هسته‌ ای: در این روش هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود.

2- گداخت هسته‌ای: در این روش که در سطح خورشید هم اجرا می‌شود، معمولاً هیدروژن‌ها با برخورد به یکدیگر تبدیل به هلیوم می‌شوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید می‌شود.

در شکل زیر نمونه ای از شکافت هسته اتم اورانیوم نمایش داده شده است:

و در شکل زیر گداخت هسته‌ای اتم‌های هیدروژن و تبدیل آنها به هلیوم 3 و الکترون آزاد نمایش داده شده است:

طراحی بمب‌های هسته‌ای:

برای تولید بمب هسته‌ای، به یک سوخت شکافت‌پذیر یا گداخت‌پذیر، یک وسیله راه‌انداز و روشی که اجازه دهد تا قبل از اینکه بمب خاموش شود، کل سوخت شکافته یا گداخته شود نیاز است.

بمب‌های اولیه با روش شکافت هسته‌ای و بمب‌های قویتر بعدی با روش گداخت هسته‌ای تولید شدند. ما در این بخش دو نمونه از بمب های ساخته شده را بررسی می کنیم:

بمب‌ شکافت هسته‌ای :

1- بمب‌ هسته‌ای (پسر کوچک) که روی شهر هیروشیما و در سال 1945 منفجر شد.

2- بمب هسته‌ای (مرد چاق) که روی شهر ناکازاکی و در سال 1945 منفجر شد.

بمب گداخت هسته‌ای : 1- بمب گداخت هسته‌ای که در ایسلند بصورت آزمایشی در سال 1952 منفجر شد.

بمب‌های شکافت هسته‌ای:

بمب‌های شکافت هسته‌ای از یک عنصر شبیه اورانیوم 235 برای انفجار هسته‌ای استفاده می‌کنند. این عنصر از معدود عناصری است که جهت ایجاد انرژی بمب هسته‌ای استفاده می‌شود. این عنصر خاصیت جالبی دارد: هرگاه یک نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد کند ، هسته به سرعت نوترون را جذب می‌کند و اتم به سرعت متلاشی می‌شود. نوترون‌های آزاد شده از متلاشی شدن اتم ، هسته‌های دیگر را متلاشی می‌کنند.

زمان برخورد و متلاشی شدن این هسته‌ها بسیار کوتاه است (کمتر از میلیاردم ثانیه ! ) هنگامی که یک هسته متلاشی می‌شود، مقدار زیادی گرما و تشعشع گاما آزاد می‌کند.  

مقدار انرژی موجود در یک پوند اورانیوم معادل یک میلیون گالن بنزین است!

در طراحی بمب‌های شکافت هسته‌ای، اغلب از دو شیوه استفاده می‌شود:

روش رها کردن گلوله:

در این روش یک گلوله حاوی اورانیوم 235 بالای یک گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد.

هنگامی که این بمب به زمین اصابت می‌کند، رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:

1- مواد منفجره پشت گلوله منفجر می‌شوند و گلوله به پائین می‌افتد.

2- گلوله به کره برخورد می‌کند و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد.

3- بمب منفجر می‌شود.

در بمب هیروشیما از این روش استفاده شده بود. نحوه انفجار این بمب در شکل زیر نمایش داده شده است:

روش انفجار از داخل:

در این روش که انفجار در داخل گوی صورت می‌گیرد، پلونیم 239 قابل انفجار توسط یک گوی حاوی اورانیوم 238 احاطه شده است.

هنگامی که مواد منفجره داخلی آتش گرفت رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:

1- مواد منفجره روشن می‌شوند و یک موج ضربه‌ای ایجاد می‌کنند.

2- موج ضربه‌ای، پلوتونیم را به داخل کره می‌فرستد.

3- هسته مرکزی منفجر می‌شود و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد.

4- بمب منفجر می‌شود.

بمبی که در ناکازاکی منفجر شد، از این شیوه استفاده کرده بود. نحوه انفجار این بمب، در شکل زیر نمایش داده شده است.

بمب‌ گداخت هسته‌ای: بمب‌های شکافت هسته‌ای، چندان قوی نبودند!

بمب‌های گداخت هسته‌ای ، بمب های حرارتی هم نامیده می‌شوند و در ضمن بازدهی و قدرت تخریب بیشتری هم دارند. دوتریوم و تریتیوم که سوخت این نوع بمب به شمار می‌روند، هردو به شکل گاز هستند و بنابراین امکان ذخیره‌سازی آنها مشکل است. این عناصر باید در دمای بالا، تحت فشار زیاد قرار گیرند تا عمل همجوشی هسته‌ای در آنها صورت بگیرد. در این شیوه ایجاد یک انفجار شکافت هسته‌ای در داخل، حرارت و فشار زیادی تولید می‌کند و انفجار گداخت هسته‌ای شکل می‌گیرد.در طراحی بمبی که در ایسلند بصورت آزمایشی منفجر شد، از این شیوه استفاده شده بود. در شکل زیر نحوه انفجار نمایش داده شده است.

اثر بمب‌های هسته‌ای:

انفجار یک بمب هسته‌ای روی یک شهر پرجمعیت خسارات وسیعی به بار می آورد. درجه خسارت به فاصله از مرکز انفجار بمب که کانون انفجار نامیده می‌شود بستگی دارد.

زیانهای ناشی از انفجار بمب هسته‌ای عبارتند از :

- موج شدید گرما که همه چیز را می‌سوزاند.

- فشار موج ضربه‌ای که ساختمان‌ها و تاسیسات را کاملاً تخریب می‌کند.

- تشعشعات رادیواکتیویته که باعث سرطان می‌شود.

- بارش رادیواکتیو (ابری از ذرات رادیواکتیو که بصورت غبار و توده سنگ‌های متراکم به زمین برمی‌گردد)

در کانون زلزله، همه‌چیز تحت دمای 300 میلیون درجه سانتی‌گراد تبخیر می‌شود! در خارج از کانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ایجادشده توسط گرماست و بخاطر فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسیسات خراب می‌شوند. در بلندمدت، ابرهای رادیواکتیو توسط باد در مناطق دور ریزش می‌کند و باعث آلوده شدن موجودات، آب و محیط زندگی می‌‌شود.

دانشمندان با بررسی اثرات مواد رادیواکتیو روی بازماندگان بمباران ناکازاکی و هیروشیما دریافتند که این مواد باعث: ایجاد تهوع، آب‌مروارید چشم، ریزش مو و کم‌شدن تولید خون در بدن می‌شود. در موارد حادتر، مواد رادیواکتیو باعث ایجاد سرطان و نازایی هم می‌شوند. سلاح‌های اتمی دارای نیروی مخرب باورنکردنی هستند، به همین دلیل دولتها سعی دارند تا بر دستیابی صحیح به این تکنولوژی نظارت داشته باشند تا دیگر اتفاقی بدتر از انفجارهای ناکازاکی و هیروشیما رخ ندهد.

در سیاره ما چه خبر است!

باران اسیدی:

وقتی به ابرها و آسمان آبی نگاه می کنیم، ذرّات معلق در هوا را نمی بنیم. اما در هوا ذراتی وجود داردکه برای کره زمین زیان آوراست. در اثر مصرف زغال سنگ برای تولید الکتریسیته در نیروگاهها و استفاده از بنزین به عنوان سوخت اتومبیلها، گازهای نامرئی با هوا مخلوط می شوند. بخشی از این گازها نیز با آب ترکیب می شوند و مخلوطی اسیدی، شبیه آبلیمو یا سرکه، می سازند. گاهی ممکن است که این گازها با نزدیک شدن به ابرهای باران زا، با باران و برف مخلوط شوند. در این صورت، اسیدها همراه برف یا باران بر زمین می بارند. به این نوع باران، ‹‹باران اسیدی›› می گویند.باران اسیدی برای درختان، رودخانه ها، دریاچه ها و جانورانی که در آنها زندگی می کنند، بسیار زیان آور است. زیرا باعث از بین رفتن جنگلها و آلوده شدن آبهای آشامیدنی می شود.وظیفه ما جلوگیری از تولید باران اسیدی است. استفاده محدودتر از اتومبیل، و مصرف کمتر از راه حلهای کاهش باران اسیدی هستند. مثلاً در نیروگاههایی که سوخت آنها زغال سنگ، نفت و یا گاز است، مصرف کمتر انرژی یعنی مصرف کمتر زغال سنگ، نفت و یا گاز..

آلودگی هوا:

تا 150 سال پیش،هوای کره زمین خالص و تمیز و برای تنفس مناسب بود. بتدریج صنعت وارد زندگی انسانها شد و ساختن کارخانه ها و راه انداختن تولیدات گوناگون مانند اتومبیل، باعث آلودگی هوا شد. امروزه هوای بعضی از مناطق به قدری آلوده شده است که قابل تنفس نیست. هوای بسیاری از شهرهای بزرگ جهان پر از مهی غلیظ و دود آلود است. میزان این آلودگی به حدی رسیده که آسمان آبی را به آسمان قهوه ای تبدیل کرده است!

هوای آلوده نه تنها برای انسانهاو حیوانات، بلکه برای درختان و گیاهان هم زیان آور است. حتی در برخی موارد به محصولات کشاورزی، که غذای ما را تشکیل می دهند، نیز آسیب می رساند. بنابراین ما باید در شیوه زندگی خود تجدید نظر کنیم و به پاکسازی هوایی که تنفس می کنیم بپردازیم.

هر کسی می تواند به نحوی در این پاکسازی شرکت کند، کارهایی مانند: کاشتن درخت، استفاده از دوچرخه به جای اتومبیل، کتاب خواندن و یافتن راه حلهای مناسب برای تمیز نگهداشتن هوا.....

نابود شدن حیوانات:

 وظیفه ما این است که تلاش کنیم تا کره زمین، سبز سالم و پر از میلیونها موجود شگفت انگیز باقی بمانند.

چقدر زباله:

 وظیفه ما این است که دست به کار شویم، و میزان تولید زباله هایمان را به شدت کاهش دهیم. مطمئن باشید که می توانیم این کار را انجام دهیم. ما می توانیم بازیابی و پیش باز یابی کنیم. بازیابی یعنی استفاده دوباره از مواد، به جای دور انداختن آنها، و پیش باز یابی یعنی نخریدن وسیله ای مانند لفافها و بسته بندی های پلاستیکی، که امکان استفاده دوباره از آنها وجود ندارد. در صورت اجرای باز یابی و پیش بازیابی، میزان زباله را کاهش می دهیم و به سبز ماندن سیاره مان کمک می کنیم. طرحهای باز یابی خود می تواند نوعی سرگرمی باشد.

اثر گلخانه ای:

گلخانه اتاقی شیشه ای است که در آن می توانید گلها و دیگر گیاهانی که نیاز به گرمای زیادی دارند، گلخانه بر اثر تابش آفتاب گرم می شود و سقف و دیوارها از خارج شدن گرما از گلخانه جلوگیری می کنند.

لایه ای از گازهای نامرئی (مانند دی اکسید کربن) کره زمین را احاطه کرده است. این گازها مانند سقف شیشه ای گلخانه عمل می کنند: یعنی لایه گازها، مانند سقف، گرمای حاصل از تابش خورشید را در خود حفظ می کند و آن را در مجاورت کره زمین نگه می دارد. این عمل خوب است زیرا ما نمی توانیم بدون گرما زندگی کنیم.

کارخانه ها، نیروگاههای برق، و اتومبیلها نیز مقدار زیادی گاز جدید تولید می کنند. حتی هنگامی که درختان بریده می شوند، از آنها گاز تولید می شود، و این گاز های جدید گرمای خورشید را بیشتر و بیشتر محبوس می کنند که به آن اثر گلخانه ای، یا گرم شدن جهان گفته می شود. اگر درجه حرارت زمین فقط چند درجه بیشتر شود، تغییرات آب و هوایی چشمگیری در سراسر کره زمین ایجاد می شود. مناطقی که آب و هوای گرم دارند گرمتر می شوند، به حدی که امکان زندگی در آن وجود نخواهد داشت و مناطق سرد، گرم خواهند شد. مناطقی که بیشتر مواد غذایی ما را تامین می کنند، به قدری گرم می شوند که دیگر امکانی برای رشد محصولات باقی نخواهد ماند.

 هر کودکی می تواند با کاشتن و حفاظت از درختان و نیز با مصرف کمتر انرژی به توقف اثر گلخانه ای کمک کند. در اثر باز یابی، کار شدید برخی از کارخانه ها نیز تعدیل می شود. البته تعدیل در کار شدید کارخانه به معنی کاهش تولید و کم کاری نیست.بازیابی به عدم مصرف سوخت و انرژی و دیگر ذخایر زیرزمینی کمک می کند و از میزان گازهای تولیدشده می کاهد. بازیابی و تعدیل در کار شدید کارخانه، به معنی توجه و نحوه مصرف سوخت و سایر انرژی هاست. زیرا استفاده نادرست و بی رویه از انرژی به تولید گازهایی منجر می شود که هم برای زمین زیان آورند و هم برای ساکنان زمین. توجه داشته باشید که صرفه جویی همیشه به معنی کم مصرف کردن نیست، بلکه درست مصرف کردن است.

حفره لایه ازون:

امروزه دانشمندان به شدت نگران لایه ازن هستند، زیرا مقدار زیادی از آن در همین سالهای اخیر از بین رفته است. بنبراین یاد گرفتن نکاتی در باره لایه ازون، بسیار مهم است. ما همگی می توانیم به توقف نابودی لایه ازن کمک کنیم! برای دستیابی به راهنماییهای بیشتر در مورد چگونگی انجام آن، به خواندن ادامه دهید.