amIRali
کاربر نگاه دانلود
دید کلی
همجوشی هستهای بنیاد اصلی بمب هیدروژنی را تشکیل میدهد. همانطور که از شکافته شدن هستههای سنگین (شکافت هستهای) ، مقدار عظیمی انرژی حاصل میشود. از پیوند هستههای سبک نیز انرژی بیشتری بدست میآید. در هر یک از دو حالت هستههایی با جرم متوسط تشکیل میگردد، که جرم آنها کمتر از جرم اولیهای است که برای تشکیل آنها بکار رفته است. در حالی که در روش شکافتن ، ماده اولیه منحصر به اورانیوم و توریم است. در روش پیوند هستهای از هر اتم سبکی مثلا اتم هیدروژن میتوان استفاده نمود.
هیدروژن مورد نیاز در واکنش همجوشی هستهای
هیدروژن موجود در تمامی آبهای اقیانوسها یکی از مواد اولیه روش پیوند هستهها را تشکیل میدهد. هیدروژن سنگین که نسبت به هیدروژن معمولی فوق العاده نایاب است برای پیوند بسیار نامناسب بوده و با وجودی که در هر 6400 اتم هیدروژن ، فقط یک اتم آن هیدروژن سنگین میباشد، بنابراین مقدار هیدروژن موجود در اقیانوسها بسیار کافی است.
شرایط لازم برای انجام پیوند هستهای
برای اینکه پیوند هستهای انجام گیرد چه شرایطی لازم است؟
برای انجام عمل پیوند با هسته دو اتم را به شدت به هم بزنیم، تا به هم پیوند خورده و در هم ذوب شوند. اما دافعه الکترواستاتیکی هسته ، مانع بزرگی در این راه جلوی پای ما گذاشته است. در فواصل بینهایت نزدیک این دافعه فوق العاده زیاد است. البته راه حل سادهای به نظر میرسد، بدین معنی که بایستی به هستهها آنقدر سرعت دهیم که از این مانع رد شوند. میدانیم 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 بدست آید.
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 تودهای از هستههای سبک منفجر شود، حرارت فوق العادهای که از انفجار بمب حاصل میشود، حرارت هستههای سبک را به قدری بالا میبرد که پیوند آنها را امکانپذیر سازد. این موضوع اساس ساختمان بمب حرارتی و هستهای (ترمونوکلئور) میباشد.
همانطوری که در کبریت عادی برای آتش گرفتن ابتدا فسفر موجود در آن بر اثر مالش محترق میشود و آنگاه گوگرد را روشن میسازد، در بمبهای (حرارتی و هستهای) نیز ابتدا یک بمب اتمی معمولی منفجر میشود و در نتیجه انفجار تودهای از اجسام سبک را به حرارت فوق العادهای میرساند، بطوری که هستههای آنها به هم میپیوندند و آنگاه انفجار مهیبتری انجام میگیرد.
بمبهای هیدروژنی
بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی ، عمل سرد شدن به سرعت انجام میگیرد. بنابراین ، باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل پیوند به سرعت انجام گیرد. اگر یک بمب اتمی را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور کرده 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 هستهای گرمازا) بوجود میآید و در اثر آن عمل پیوند هستهها انجام شده و هلیوم بوجود میآید.
تریتیوم + دوتریوم <----- هلیوم + نوترون
در نتیجه این فعل و انفعال ، حدود هفده میلیون الکترون ولت ، انرژی آزاد میشود. این میزان انرژِی نسبت به واحد وزن ماده قابل انفجار ، در حدود چهار برابر انرژی است که از شکسته شدن اورانیوم حاصل میشود. به عبارت دیگر در موقع پیوند هستههای دوتریم و تریتیوم ، انرژی بیشتر بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هستههای اورانیوم رها میشود.
اشکالات اساسی ساخت بمب هیدروژنی
تهیه بمب هیدروژنی دو اشکال عمده دارد که عبارتند از:
اولا باید دوتریوم و تریتیوم را به حالت مایع بکار برد. چون این دو عنصر در حالت معمول بصورت گاز هستند و در حرارت فوق العاده زیاد هم با کندی به هم پیوند میخورد. و لذا مجبورند آنها را در حرارتی معادل 250 درجه سانتیگراد زیر صفر نگه دارند. بطورری که وزن دستگاه لازم به وضع غیر عادی سنگین میشد و بمب با زحمت زیاد حمل و نقل میگردید و پرتاب آن بوسیله هواپیما بسیار مشکل بود.
ثانیا اگر چه تهیه دوتریوم سهل است، اما تهیه تریتیوم فوق العاده مشکل و پر هزینه میباشد و برای تهیه آن باید در کوره اتمی عنصر لیتیوم را بوسیله نوترون بمباران کنند که از تجزیه متوالی آب بوسیله جریان الکتریکی ، آب سنگین بدست میآید. بطوری که دوتریوم یکی از عناصر مرکب آن است. از تجزیه آب سنگین (دوتریوم) بدست میآید.
همجوشی هستهای بنیاد اصلی بمب هیدروژنی را تشکیل میدهد. همانطور که از شکافته شدن هستههای سنگین (شکافت هستهای) ، مقدار عظیمی انرژی حاصل میشود. از پیوند هستههای سبک نیز انرژی بیشتری بدست میآید. در هر یک از دو حالت هستههایی با جرم متوسط تشکیل میگردد، که جرم آنها کمتر از جرم اولیهای است که برای تشکیل آنها بکار رفته است. در حالی که در روش شکافتن ، ماده اولیه منحصر به اورانیوم و توریم است. در روش پیوند هستهای از هر اتم سبکی مثلا اتم هیدروژن میتوان استفاده نمود.
هیدروژن مورد نیاز در واکنش همجوشی هستهای
هیدروژن موجود در تمامی آبهای اقیانوسها یکی از مواد اولیه روش پیوند هستهها را تشکیل میدهد. هیدروژن سنگین که نسبت به هیدروژن معمولی فوق العاده نایاب است برای پیوند بسیار نامناسب بوده و با وجودی که در هر 6400 اتم هیدروژن ، فقط یک اتم آن هیدروژن سنگین میباشد، بنابراین مقدار هیدروژن موجود در اقیانوسها بسیار کافی است.
شرایط لازم برای انجام پیوند هستهای
برای اینکه پیوند هستهای انجام گیرد چه شرایطی لازم است؟
برای انجام عمل پیوند با هسته دو اتم را به شدت به هم بزنیم، تا به هم پیوند خورده و در هم ذوب شوند. اما دافعه الکترواستاتیکی هسته ، مانع بزرگی در این راه جلوی پای ما گذاشته است. در فواصل بینهایت نزدیک این دافعه فوق العاده زیاد است. البته راه حل سادهای به نظر میرسد، بدین معنی که بایستی به هستهها آنقدر سرعت دهیم که از این مانع رد شوند. میدانیم 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 بدست آید.
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 تودهای از هستههای سبک منفجر شود، حرارت فوق العادهای که از انفجار بمب حاصل میشود، حرارت هستههای سبک را به قدری بالا میبرد که پیوند آنها را امکانپذیر سازد. این موضوع اساس ساختمان بمب حرارتی و هستهای (ترمونوکلئور) میباشد.
همانطوری که در کبریت عادی برای آتش گرفتن ابتدا فسفر موجود در آن بر اثر مالش محترق میشود و آنگاه گوگرد را روشن میسازد، در بمبهای (حرارتی و هستهای) نیز ابتدا یک بمب اتمی معمولی منفجر میشود و در نتیجه انفجار تودهای از اجسام سبک را به حرارت فوق العادهای میرساند، بطوری که هستههای آنها به هم میپیوندند و آنگاه انفجار مهیبتری انجام میگیرد.
بمبهای هیدروژنی
بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی ، عمل سرد شدن به سرعت انجام میگیرد. بنابراین ، باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل پیوند به سرعت انجام گیرد. اگر یک بمب اتمی را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور کرده 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 هستهای گرمازا) بوجود میآید و در اثر آن عمل پیوند هستهها انجام شده و هلیوم بوجود میآید.
تریتیوم + دوتریوم <----- هلیوم + نوترون
در نتیجه این فعل و انفعال ، حدود هفده میلیون الکترون ولت ، انرژی آزاد میشود. این میزان انرژِی نسبت به واحد وزن ماده قابل انفجار ، در حدود چهار برابر انرژی است که از شکسته شدن اورانیوم حاصل میشود. به عبارت دیگر در موقع پیوند هستههای دوتریم و تریتیوم ، انرژی بیشتر بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هستههای اورانیوم رها میشود.
اشکالات اساسی ساخت بمب هیدروژنی
تهیه بمب هیدروژنی دو اشکال عمده دارد که عبارتند از:
اولا باید دوتریوم و تریتیوم را به حالت مایع بکار برد. چون این دو عنصر در حالت معمول بصورت گاز هستند و در حرارت فوق العاده زیاد هم با کندی به هم پیوند میخورد. و لذا مجبورند آنها را در حرارتی معادل 250 درجه سانتیگراد زیر صفر نگه دارند. بطورری که وزن دستگاه لازم به وضع غیر عادی سنگین میشد و بمب با زحمت زیاد حمل و نقل میگردید و پرتاب آن بوسیله هواپیما بسیار مشکل بود.
ثانیا اگر چه تهیه دوتریوم سهل است، اما تهیه تریتیوم فوق العاده مشکل و پر هزینه میباشد و برای تهیه آن باید در کوره اتمی عنصر لیتیوم را بوسیله نوترون بمباران کنند که از تجزیه متوالی آب بوسیله جریان الکتریکی ، آب سنگین بدست میآید. بطوری که دوتریوم یکی از عناصر مرکب آن است. از تجزیه آب سنگین (دوتریوم) بدست میآید.
