أول اختبار للأسلحة النووية ، أطلق عليه اسم “الثالوث“أقيم في صحراء نيو مكسيكو في الساعة 5:30 صباحًا في 16 يوليو 1945. كان هذا الاختبار دليلًا على المفهوم للعلوم النووية السرية التي تحدث في لوس ألاموس كجزء من مشروع مانهاتن خلال الحرب العالمية الثانية وستؤدي إلى إسقاط القنابل الذرية هيروشيما وناغاساكي، اليابان ، بعد بضعة أسابيع فقط.
منذ تلك التفجيرات ، تسارع تطور الأسلحة النووية. قامت البلدان في جميع أنحاء العالم ببناء خاصة بها المخزونات النووية، بما في ذلك أكثر من 5000 من الرؤوس النووية التي تحتفظ بها الولايات المتحدة
ومع ذلك ، على الرغم من أن المكونات الأساسية لهذه التكنولوجيا لم تعد سرية ، إلا أن تطوير الأسلحة النووية لا يزال يمثل تحديًا علميًا وهندسيًا. ولكن لماذا لا تزال الأسلحة النووية صعبة للغاية؟
جزء كبير من الصعوبة يأتي من اشتقاق العناصر الكيميائية المستخدمة داخل هذه الأسلحة لإنشاء انفجار ، هانز كريستنسن، قال مدير مشروع المعلومات النووية في اتحاد العلماء الأمريكيين ، لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني.
وقال “هذه الفكرة الأساسية للانفجار النووي هي أن المواد النووية (الانشطارية) يتم تحفيزها لإطلاق طاقتها الهائلة”. “إن إنتاج مادة الانشقاق ذات الطهارة الكافية والكمية الكافية يمثل تحديًا (و) هذا الإنتاج يتطلب قدرة صناعية كبيرة.”
متعلق ب: كم عدد القنابل النووية التي استخدمت؟
يسمى الإفراج الهائل للطاقة أ رد فعل الانشطار النووي. عند حدوث رد الفعل هذا ، يبدأ تفاعل السلسلة حيث ذرات يتم تقسيمها لإطلاق الطاقة. هذا هو نفس نوع رد الفعل الذي يجعل الطاقة النووية ممكن.
إثراء اليورانيوم والبلوتونيوم
المادة الانشطارية داخل قنبلة نووية هي في المقام الأول نظائر اليورانيوم والبلوتونيوم ، وهي عناصر مشعة ، ماثيو زيرفيوقال أستاذ الممارسة في الهندسة النووية في ولاية بنسلفانيا ، لعلم لايف العلوم. يتكون اليورانيوم الطبيعي من نظائر مختلفة ، بما في ذلك كمية كبيرة من اليورانيوم 238 (U-238) وكمية أقل من اليورانيوم 235 (U-235) ، والتي يمكن بسهولة الانشطار. للوصول إلى هذا النظير القابل للانشطار ، يتم استخراج خام اليورانيوم ثم يمر بعدة عمليات “للإثراء” الذي يتم فيه زيادة تركيز U-235 بحيث يمكن استخدامه للأسلحة النووية.
وقال زيريفي: “إحدى طرق إثراء اليورانيوم هي تحويلها إلى غاز وتدويرها بسرعة كبيرة في الطرد المركزي”. “بسبب الاختلاف في الكتلة بين U-235 و U-238 ، يتم تقسيم النظائر ، ويمكنك فصل U-235.”
وقال زيريفي إن هذا الانفصال عن اليورانيوم على مستوى الأسلحة ، يستمر هذا الانفصال عن تركيزات تزيد عن 90 ٪ من U-235. الجزء الأكثر تحديا من هذه العملية ، والذي قد يستغرق أسابيع إلى شهور ، هو التحول الكيميائي للعنصر نفسه ، والذي يتطلب طاقة مكثفة ومعدات متخصصة. واحد خطر كيميائي خلال هذه العملية ، هناك إمكانية إطلاق سراح اليورانيوم سداسي فلوريد (UF₆) ، أ مادة شديدة السمية هذا ، إذا تم استنشاقه ، يمكن أن يلحق الضرر بالكلى والكبد والرئتين والدماغ والجلد والعينين.
وقال إن عملية إنتاج البلوتونيوم على مستوى الأسلحة أكثر صعوبة ، لأن هذا العنصر لا يحدث بشكل طبيعي مثل اليورانيوم. بدلاً من ذلك ، يعد البلوتونيوم نتيجة ثانوية للمفاعلات النووية باستخدام وقود اليورانيوم ، مما يعني إنتاج البلوتونيوم ، ويحتاج العلماء إلى التعامل مع الوقود النووي الإشعاعي ، والمعالجة من خلال المعالجة الكيميائية “المكثفة”. يمكن أن تشكل معالجة هذه المادة أيضًا خطر السلامة إذا أ الكتلة الحرجة وقال Zerphy إنه يتم جمعه عن طريق الخطأ ، وهو أصغر كمية من المواد الانشطارية اللازمة للحفاظ على رد فعل الانشطار ذاتيًا.
وقال: “لن تكون حريصًا جدًا على عدم حدوث ذلك أثناء قيامك بصدد صنع هذه المكونات للتأكد من أن الأمور لا تجمع عن غير قصد ودخول نوع من الأهمية” ، مما قد يؤدي إلى انفجار عرضي.
متعلق ب: لماذا تركت القنبلة الذرية على هيروشيما ظلال الناس المحفورة على الأرصفة؟
على الرغم من أن المبادئ العلمية لجمع هذه المكونات معًا أمر مفهوم جيدًا ، إلا أن إنشاء هذا التفاعل والتحكم فيه في جزء صغير من الثانية لا يزال أمرًا صعبًا.
وقال زيريفي: “تم تصميم الأسلحة بحيث يتم إنشاء كتلة” فوق الحرج “من المواد المزيفة بسرعة كبيرة … في مساحة صغيرة جدًا”. “هذا يتسبب في زيادة كبيرة في عدد الحشوات التي تنتشر في جميع أنحاء المواد على الفور تقريبًا.”
وقال إن هذا الانتشار السريع للانشطار الذري هو جزء كبير مما يجعل رد الفعل النووي مدمرا للغاية.
في حالة الأسلحة النووية الحرارية ، والتي تم تطويرها بعد الحرب العالمية الثانية وتستخدم مزيجًا من كلا النوويين الانشطار والانصهار لإنشاء انفجار أقوى ، يجب أن يثير رد فعل الانشطار القياسي رد فعل اندماج ثانوي وأقوى. رد فعل الانصهار هذا هو نفس النوع من القوة الموجودة في وسط الشمس.
اختبار الأسلحة النووية
بمجرد إنشاء هذه الأسلحة ، يحتاج العلماء والمهندسون إلى التأكد من أن الأسلحة ستعمل حسب الحاجة ، في حالة استخدامها على الإطلاق. عندما تم تطوير الأسلحة النووية لأول مرة ، كان العلماء يختبرون الأسلحة أنفسهم في مواقع الاختبار (الذي دمر بيئة المناطق “المهجورة” حيث تم اختبارها ، وكذلك الناس والحيوانات التي عاشت في مكان قريب). في المقابل ، يعتمد اختبار الأسلحة الحديثة على نماذج الكمبيوتر. هذا جزء من العمل الذي أنجزته الإدارة الوطنية للأمن النووي (NNSA).
وقال متحدث باسم NNSA لـ Live Science “NNSA … تطوير (أدوات) لتأهيل مكونات الأسلحة والتصديق على الأسلحة ، وضمان قابليتها لبقائها وفعاليتها في سيناريوهات مختلفة”. “يتضمن ذلك عمليات محاكاة متقدمة باستخدام أنظمة الحوسبة الفائقة وعلوم المواد والهندسة الدقيقة لضمان عمل الأسلحة على النحو المقصود.”
في نهاية المطاف ، قد يفسر تعقيد وتحديات بناء هذه الأسلحة سبب وجود عدد قليل جدًا من القوى العظمى النووية في العالم اليوم.
ملاحظة المحرر: تم تحديث هذه المقالة في الساعة 12:54 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 20 مارس للإشارة إلى أن الأسلحة النووية لها تفاعلات نووية ، وليست كيميائية ، كما ذكر سابقًا في التسمية التوضيحية العلوية للصورة. تم تحديثه مرة أخرى في الساعة 7:05 مساءً بالتوقيت الشرقي في 31 مارس لتوضيح كيفية إثراء اليورانيوم الطبيعي لزيادة تركيزات U-235.
نشر لأول مرة على: www.livescience.com
تاريخ النشر: 2025-03-15 11:00:00
الكاتب:
تم اقتباس هذا الخبر من التالي:
www.livescience.com
وقد نُشر الخبر لأول مرة بتاريخ: 2025-03-15 11:00:00
يود موقع “بتوقيت بيروت” التوضيح أن الآراء والمعلومات الواردة في هذا الخبر لا تعبّر بالضرورة عن موقف الموقع، وتبقى المسؤولية الكاملة على عاتق الأصلي.
ملاحظة: قد يتم أحيانًا اعتماد الترجمة التلقائية عبر خدمة Google لتوفير هذا المحتوى.
