کالبد شکافی بمب اتم


تاریخچه ی بمب اتم:

خب در ابتدا بیایید که ببینیم این بمب اتمی ایده اش از کجا آمده، چه کسانی مسئول این همه فجایعند و چرا؟

در ابتدا باید یک چیزی را کاملا مشخص کنم و آن هم این است که در واقع اینیشتین نه مخترع بمب اتم بوده و نه اولین پیش بینی کننده و طراح آن، خب شاید بگویید که چون اینشیتین اولین فردی بود که فرمول معروف $m= \frac{E}{c^2}$ را پیشنهاد داده و ایده ی بمب اتم هم همین تبدیل شدن جرم به انرژی هست پس او هم اولین پیشگوی بمب اتم بوده، ولی این جا یک ایرادی وجود دارد در واقع اینیشیتین اولین فردی نبوده که متوجه این وابستگی جرم و انرژی به هم شده بود بلکه سال ها قبل از او افرادی مانند رادرفورد و کسانی که روی فیزیک اتمی در سال های 1890 کار می کردند هم متوجه این موضوع شده بودند.

 

کار به جایی رسید که در سال 1914 H.G.Wells کتابی با عنوان”The World Set Free” نوشت که در آن صراحتا وجود بمب اتمی را پیش بینی کرد و در این زمان حتی جنگ جهانی اول هم تمام نشده بود و جالب آن که وینستون چرچیل هم در یکی از خطابه هاش در سال 1924 گفت: “آیا غیر ممکن نیست بمبی که از یک پرتقال هم کوچک تر است تبدیل به یک قدرت مخفی ای بشود که بتواند یک بلوک کامل از یک شهر را_که این معادل قدرت تخریب چند صد تن مهمات است_نابود کند؟” جالب تر آن که این قدرت وحشتناک مخرب مدت ها در کمدها خاک خورد و هیچ کس به آن توجه نکرد تا آن که هیتلر به قدرت رسید و چون هیتلر نیاز داشت تا ارتش آلمان را هرچه قوی تر کند، این قدرت وحشتناک به مزاقش خوش آمد و دستور داد تا تمام دانشمندان مطرح آلمان را جمع کنند تا با کمک آن ها به این قدرت لایزال دست پیدا کنند ولی اکثر آن دانشمندان یهودی بودند و بعد از آن که نازی های تندرو شروع به یهودی کشی کردند، آن ها هم دمشان را روی کولشان گذاشته و به کشورهای بریتانیا و آمریکا و کانادا و … فرار کردند و پروژه نازی ها به دست بزرگترین دانشمند آن ها یعنی هایزنبرگ افتاد ولی به  طرز کاملا مشکوکی محاسبات هایزنبرگ نشان دادند که برای ایجاد یک بمب اتم کارآمد باید صد ها تن اورانیوم با غنای بالا داشت و خب کاملا بدیهی ست که انسان حتی تا الآن هم آن مقداری که هایزنبرگ گفت نرسیده است، پس پروژه به حالت نیمه تعلیق درآمد ولی در آن سو دانشمندان فراری آلمانی که به آمریکا فرار کرده بودند به دولت امریکا فشار آوردند تا قبل از آن که آلمان ها به بمب اتم دست پیدا کند، بمب اتم بسازند تا از آن به عنوان وسیله ای برای جلوگیری از حملات اتمی احتمالی نازی استفاده کنند ولی دولت آمریکا مخالفت کرد تا جنگ جهانی دوم شروع شد و مقامات آمریکایی پروژه ای به نام منهتن که کشور های کانادا، بریتانیا و آمریکا حضور داشتند، را برای ساختن بمب اتمی قبل از آلمان ها شروع کردند و J. Robert Oppenheimer را مسئول این پروژه قرار دادند و در واقع کاری که کردند این بودکه دانشمندان

عکسی از اوپنهایمر
اولین بمب اتمی

فراری آلمانی و تمام دانشمندان مطرحی که در اختیار داشتند را روی این پروژه شوم متمرکز کردند و با صرف بودجه بسیار سرانجام در سال 1943 اولین بمب اتم تاریخ در نیومکزیکو و در 35 کیلومتری لوس آلاموس(Los Alomos) تست شد و دولت آمریکا متعهد شد که فقط از این وسیله برای جلوگیری از حملات اتمی آلمان نازی و یا تست کردن آن استفاده کند که بعد از تسلیم شدن آلمان و رسیدن نامه ی  تسلیم شدن مشروط ژاپن، اولین به ظاهر تست واقعی این سلاح روی مردم

بیچاره ی هیروشیما انجام گرفت و پس از آن یک بمب دیگر هم روی سر مردم شهر ناگازاکی انداختند. این “تست”ها باعث شد که شوروی هم به فکر ایجاد سلاح اتمی بیافتد و در مدت کوتاهیهم این کار را انجام داد و جنگی 50 ساله آغاز شد و به

هیروشیما قبل و بعد از بمباران اتمی

مرحمت همین بمب اتم حتی یک گلوله هم بین طرفین رد و بدل نشد، زیرا همین یک گلوله باعث می شد تا کلاهک ها و بمب های هر دو طرف تمام کره ی زمین را “تست” کنند و نسل بشر را صد بار از بین ببرند. این وضعیت تا دهه 1990 ادامه یافت تا قرارداد منع استفاده ی سلاح اتمی امضا شد و طبق آن آمریکا و شوروی و هر کشوری که به فناوری ساخت بمب اتمی دست یافته موظف است که از تعداد سلاح های اتمی خود بکاهد و طرفین قرار داد برای این که از انجام درست این کار اطمینان حاصل کنند مجمعی به نام IAEA(آژانس بین المللی اتمی) را تشکیل دادند که مراحل انجام این کار را در تمامی کشور های دارای فناوری هسته ای چک کند و یا از دست یابی کشور های دیگر به فناوری سلاح های اتمی جلوگیری کند.

 

 

 

 

نحوه کارکرد و انواع سلاح های اتمی

خب عموما طرفین یک جنگ دست به هر کار جنون آمیزی می زنند تا برتری خود را حفظ کنند و آمریکا و شوروی از این قاعده مستثنا نیستند و کار هایی را انجام دادند که به نظر ناظران فعلی جنون آمیز، بی مصرف و یا حتی احمقانه و خنده دار بیاید در این پست سعی شده تا کلیات این سلاح ها مورد بحث قرار گیرد و برای دریافت اطلاعات بیشتر به منابع مراجعه کنید:

۱-بمب هیدروژنی:

یکی از کارهای بسیار جنون آمیز آمریکایی ها که باعث شد حتی در انقلاب اتمی هم انقلاب بشود این بود که بمبی به مراتب قوی تر و وحشتناک تر و مخرب تر ساختند!! چیزی به مراتب قوی تر از بمب اتم! برای این که متوجه عمق جنون آمیزی این کار بشوید باید بگویم که در هنگام تست اولین بمب اتم(و قطعا ضعیف ترین بمب اتمی که تا به حال تست شده) شهر لوس آلاموس یک شب کاملا نورانی با شیشه های شکسته شده را سپری کرد(35 کیلومتر فاصله از محل انفجار!!) و یا هیروشیما و ناگازاکی که هر کدام شهر های بزرگ و مراکز اقتصادی ژاپن به شمار می رفتند هرکدام با بمبی که به سختی وزنش به صد کیلوگرم میرسید که بیش از 80% آن هم وزن قطعات بمب بودند در کسری از ثانیه با خاک یکسان شدند، خب آیا متوجه شدید که چه کار جنون آمیزی بود که آمریکا انجام داد و بمب هیدروژنی یا در واقع بمب گرمایی ساخت.

حال این بمب ساختارش چه بود؟ 

این بمب درواقع تلفیقی از بمب هسته ای و گداخت هسته ای ست. در ابتدا قسمت شکافت هسته ای فعال شده و دما را تا چند صد میلیون درجه افزایش می دهد(سر بالا در شکل) و سپس گداخت روی داده و ایزوتوپ های هیدروژن به یک دیگر یورش برده و تبدیل به هلیم می شوند و در این حین انرژی بسیار زیاد آزاد شده و انفجار روی می دهد.

۲-موشک انداز اتمی:

این سلاح یکی از خنده دارترین سلاح های ساخته شده تا به حال است و حتی محققین این سلاح را در زمره ی بدترین سلاحی که توسط بشر ساخته شده قرار می دهند و این سلاح دارای برد کم و تخریب بسیار بیشتر از برد داشت به طوری که در دستور عمل استفاده از سلاح آمده بود:

“ابتدا یک خندق بکنید به طوری که سرتان از سطح حداقل 10 سانتی متر فاصله داشته باشید و سپس شلیک کرده و در درون خندق بپرید و تا زمان اتمام انفجار در خندق باقی بمانید!”

خب کاملا بدیهیست که در صورت وقوع یک جنگ واقعی این حمله بیشتر به جای آن که به دشمن صدمه وارد کند، نیروهای خودی را قلع و قمع می کند.

۳-گلوله ی توپخانه ی اتمی!!

این یکی کمی جای تامل دارد و در نگاه اول ایده ی خوبی میرسد”به جای آن که میلیون ها دلار صرف ساخت یک موشک اتمی کنیم که احتمال عدم موفقیت آن بالاست بیاییم و از یک توپ استفاده کنیم تا پدافند دشمن قادر به انهدام آن نباشد” ولی این هم مثل قبلی به نیروهای خودی صدمات جدی وارد می کرد ولی در حد این که کل نیروهای حاضر در اون منطقه از اثرات شدید پرتوهای حاصل از انفجار رنج ببرند که این آسیب در صورت انهدام صدها هزار تانک و ادوات نیروهای دشمن هیچ چیزی به حساب نمی آید، ولی خب استفاده از این گلوله یک توپخانه مخصوص می خواهد و خب قطعا هیچ کس جرئت نمی کند به گلوله ای که هر آن امکان انفجارش وجود دارد نزدیک بشود و این ایده با پیشرفت کردن موشک های بالستیک کنار گذاشته شد ولی هنوز هم این گلوله ها در ارتش های کشورهای هند و پاکستان و چین استفاده می شود.

انرژی صلح آمیز هسته ای:

خب معمولا آلمان ها به خاطر جنگ جهانی اول و دوم سرزنش می شوند ولی هیچ کس حواسش نیست که همین آلمان های جنگ افروز، همان هایزنبرگی که سرپرست پروژه اتمی آلمان بود هدیه ای گرانبها به دنیا دادند؛ آن ها کمی بعد از جنگ یعنی در دهه 50 میلادی انرژی اتمی صلح آمیز اتمی را به دنیا هدیه دادند البته قبل از آن آمریکایی ها راکتور اتمی ساختند ولی از آن برای ساخت بمب اتمی استفاده کردند و ایده ی نیروگاه اتمی اولین بار توسط هایزنبرگ مطرح و اجرا شد و تا دهه 90 میلادی 31 کشور از این تکنولوژی صلح آمیز استفاده می کردند.البته این تکنولوژی هم معایب و هم منافعی دارد.

نحوه کارکرد:

خب در این جا دو دیدگاه مطرح می شود ،کلاسیک و مدرن یا بهتره به دیدگاه کلاسیک بگیم دیدگاه عامه یا ساده و بنده می خواهم دیگاه ساده را برایتان شرح بدهم و در نهایت گریزی هم به دیدگاه مدرن یا کوانتومی میزنم.

خب همانطور که میدانید اتم ها از الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده اند و الکترون به دلیل نبروی الکترو مغناطیسی بین الکترون و هسته در حال چرخش به دور هسته است و پروتون ها هم به وسیله ی چسب های قوی ای به نام نوترون به یک دیگر وصل شده اند به نیروهای داخل هسته، هسته ای قوی و ضعیف گفته می شود و این جاست که بمب اتم وارد می شود؛ اگر شما بتوانید ذره ای به اندازه ی کافی پرجرم(و صد البته بنیادین(از لحاظ فیزیک کلاسیک)) پیدا بکنید و به آن آن قدر انرژی جنبشی بدهید که بتواند این پیوندهای هسته ای قوی و ضعیف را بگسلد، اتم ما تبدیل به دو اتم دیگر به همراه یک نوترون می شود به این پدیده شکافت هسته ای می گویند و طبق آزمایشات و تئوری مجموع جرم اتم های آزاد شده از جرم اتم اصلی کمتر است و طبق معادله ی E=mC2 جرم از دست رفته تبدیل به انرژی می شود و نوترون یا نوترون های آزاد شده فرآیند های بعدی را می سازند. خب تا این جای کار فرآیند ها در بمب اتم و راکتور های هسته ای یکسان بود ولی از این جا تفاوت ها آشکار می شود، در بمب اتمی این فرآیند کنترل نشده است و همینطور زنجیره وار این فرآیند تکرار شده و شدت میابد و سرانجام منجر به انفجار می شود ولی ما که نمی خواهیم در نیروگاه چند صد میلیارد دلاریمان هم این اتفاق روی بدهد پس از کنترل کننده هایی استفاده می کنیم که فرآیندها را از نطفه کنترل کنند یعنی مقدار معینی نوترون را جزب کرده و یا از سرعتشان بکاهند تا دیگر باعث واکنش نشوند و فقط چند ماده خاص توانایی های لازم را برای این کار دارند و عبارتند از گرافیت، هیدروژن، دوتریوم(هیدروژنی با یک نوترون) و برلیم که چون برلیم سمی است از آن کمتر به عنوان خنک کننده استفاده می کنند. خب حتما تا به حال اسم نیروگاه آب سنگین را شنیده اید این نیروگاه در واقع از دوتریوم به عنوان خنک کننده(یا کند کننده) استفاده می کند ولی خب شما که نمی توانید از دوتریوم به دلیل گازی بودنش و کمیاب بودنش استفاده کنید پس میایید و از ترکیب دوتریوم و اکسیژن به نام آب سنگین استفاده می کنید و در نیروگاه هایی هم که از هیدروژن به عنوان کندکننده استفاده می شود هم به همین صورت است و در آن از آب به عنوان خنک کننده استفاده می شود و به نیروگاه آب سبک معروفند. و از فواید این نیروگاه ها میتوان به پزشکی، دارو و سلامت، ضد عفونی، درمان بیماری های مختلف من جمله سرطان، کشاورزی(ایجاد بذرهای مقاوم در برابر خشک سالی،گرما،آفات و …) اشاره کرد و خب برای ایجاد عدالت بنده فقط یکی از خطرات استفاده از این انرژی خدادادی را می گویم و خواننده می تواند با مراجعه به منابع اطلاعات بیشتری کسب کند. همانطور که در بند قبل دیدیم کارکرد نیروگاه اتمی و بمب اتمی بسیار شبیه به هم است و در صورت عدم کنترل مناسب نیروگاه منفجر شده و تمام محیط اطراف را تا چند صد کیلومتر آن سوتر آلوده کرده ویا شاید تبعات جهانی داشته باشد و چه مثالی از فاجعه ی چرنوبیل بهتر که به دلیل مشکلات سازه ای و اشتباهات انسانی و سیاسی، یکی از بزرگترین فجایع کل بشریت روی داد و نیروگاه چرنوبیل منفجر شد، در واقع زمانی که یک نیروگاه منفجر می شود خود انفجار به جز آن که کل نیروگاه را با خاک یکسان می کند مشکل دیگری ندارد و در واقع مثل انفجار انبار مهمات می ماند و اصل فاجعه میلیارد ها میلیارد ذره میکروسکوپی حاوی تشعشع و رادیواکتیویته است و در واقع چرنوبیل برای همین وحشتناک بود چون برخلاف هیروشیما یا ناگازاکی یک شهر یا یک استان آلوده نشد، بلکه تمام جهان از روسیه و آسیا گرفته تا آمریکا و آفریقا و اروپا آلوده شدند و تا سال ها و حتی همین الآن هم کشور های دنیا با این مشکل دست و پنجه نرم میکنند و منطقه چرنوبیل هم تا صد ها سال آینده هیچ انسانی را نخواهد دید.

خب تقریبا به پایان این پست رسیده ایم و تنها یک چیز مانده که نگفته ایم و آن دیدگاه نوین برای پدیده ی شکافت و گداخت هسته ای هست.

همان طور که می دانید در هسته ی خورشید همجوشی هسته ای رخ میدهد و برای همجوشی هسته ای دمای بسیار بالایی لازم است در واقع دمایی به مراتب بیشتر از دمای هسته ی خورشید! خب پس چگونه همجوشی رخ می دهد؟ جواب این سوال در مکانیک کوانتومی نهفته است:

۱- خاصیت موج-ذره بودن نوترون و هسته ی اتم(یعنی در همه جا احتمال حضور دارند و در صورت مشاهده شدن تبدیل به ذره می شوند)

۲- تونل زنی کوانتومی که یکی از نمودها و مثال های آن کاتالیزگرها در شیمی هستند که انرژی مورد نیاز برای واکنش را بسیار کاهش می دهند و درواقع تونل زنی کوانتومی هم همین است و انگار یک کاتالیزگری در معادلات ریاضی ست که انرژی مورد نیاز برای رخ دادن یک پدیده را بسیار کاهش میدهد.

به پایان آمد این دفتر حکایت همچنان باقی ست.

دوستان امیدوارم که از این پست خوشتان آمده باشد و کمی به اندوخته های ذهنیتان افزوده باشد.

حال شما را با این سوال تنها می گذارم: آیا بمب اتم یا فناوری هسته ای خوب است یا بد؟

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_nuclear_weapons                                      ویکی پدیای انگلیسی_تاریخچه ی سلاح های اتمی

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%85%D8%A8_%D9%87%DB%8C%D8%AF%D8%B1%D9%88%DA%98%D9%86%DB%8C

https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_artillery   توپ خانه ی اتمی ویکیپدیای انگلیسی

http://www.mashreghnews.ir/news/315432/%D8%A2%D8%B4%D9%86%D8%A7%DB%8C%DB%8C-%D8%A8%D8%A7-5-%DA%AF%D9%84%D9%88%D9%84%D9%87-%D9%85%D8%AA%D8%AF%D8%A7%D9%88%D9%84-%D8%AA%D9%88%D9%BE%D8%AE%D8%A7%D9%86%D9%87-%D8%A7%D8%B2-%D8%A7%D8%AA%D9%85%DB%8C-%D8%AA%D8%A7-%D9%85%D9%86%D9%88%D8%B1-%D8%B9%DA%A9%D8%B3

https://en.wikipedia.org/wiki/The_World_Set_Free

http://www.aparat.com/v/QUY83  فیلم انفجار بمب اتم

https://en.wikipedia.org/wiki/Effects_of_nuclear_explosions

https://en.wikipedia.org/wiki/Peaceful_nuclear_explosion

https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design

مستند “آلمانی خوب” (بیوگرافی هایزنبرگ)

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D8%B1%D9%86%D8%A7%D9%85%D9%87_%D9%87%D8%B3%D8%AA%D9%87%E2%80%8C%D8%A7%DB%8C_%D8%AF%D8%B1_%D8%A7%DB%8C%D8%B1%D8%A7%D9%86  برنامه ی هسته ای در ایران

http://rasekhoon.net/article/show/132601/%D8%B1%D8%A2%DA%A9%D8%AA%D9%88%D8%B1-%D9%87%D8%B3%D8%AA%D9%87-%D8%A7%DB%8C-%D9%88-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DA%A9%D8%B1%D8%AF-%D8%A2%D9%86/  توضیحات کامل در رابطه با راکتور هسته ای

 

علیرضا غضنفری

نویسنده: علیرضا غضنفری

بنده علیرضا غضنفری هستم متولد اسفند 1379، کلا به چالش کشیده شدن رو دوست دارم برا همین تو هرچیزی که تونستم یه سرکی کشیدم، کامپیوتر ، فیزیک نوین، فیزیک سرد ، والیبال و همینطور در شطرنج که توش حریف می طلبم و همینطور برای شما آرزوی خفن بودن دارم(کلا سعی کنید توی حداقل یه چیز خفن بشید)

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *