دانلود تحقیق سلاح های هسته ای

به طور کلی می توان سلاح های هسته ای را بر اساس منبع تأمین انرژی سلاح به دو دسته تقسیم کرد:
الف- بمب شکافت: این بمب ها انرژی خود را از واکنش های شکافت هسته ای به دست می آورند. این بمب ها را از گذشته به این سو، بمب اتمی نام نهاده اند و در متون مختلف عباراتی چون بمب اتم، بمب اتمی یا A-bomb را دید که همه به این نوع سلاح اشاره دارند. البته با توجه به این واقعیت که انرژی این سلاح از واکنش های شیمیایی پیوند میان اتمها آزاد نمی شود، این نام گذاری دقیق نیست؛ با این وجود نامگذاری بمب اتمی پذیرفته شده است. بهتر این است که به آنها سلاح هسته ای یا دقیق تر، سلاح های شکافت هسته ای بگوییم.
ب- بمب هم جوشی: این بمب بر اساس هم جوشی هسته ای طراحی شده است. سلاح هایی که تنها یک مرحله هم جوشی انجام می هند، سوخت اولیه شان فقط هیدورژن است و از این رو به بمب هیدروژنی یا H-bomb معروف شده اند. به این سلاح ها، سلاح های گرما هسته ای نیز می گویند، زیرا برای آغاز واکنش زنجیره ای هم جوشی هسته ای به دمای اولیه بسیار بالایی نیاز است.
امروز، تمایز دادن این دو نوع سلاح بسیار دشوار است؛ زیرا در سلاح های پیچیده ای که امروزه ساخته می شود هر دو نوع بمب با هم ترکیب شده اند. مثلاً ابتدا یک بمب شکافت کوچک منفجر می شود تا دما و فشار مورد نیاز واکنش هم جوشی و انفجار بمب هم جوشی فراهم شود. عناصر هم جوشی هم ممکن است در هسته یک بمب شکافت استفاده شوند، چون نوترونهایی که از آنها تولید می شود باز می آفریند شکافت را بالا می برد.
وجه تمایز سلاح های شکافت و هم جوشی در این است که انرژی آنها از تغییرات هسته اتم به دست می آید. پس بهترین نام برای تمامی این سلاح های انفجاری، سلاح هسته ای یا Nuclear Weapon است. نوع دیگری از استفاده از سلاحهای اتمی هم وجود دارد که به آن بمب کثیف می گویند.
بمب های شکافت (Fission Bomb)
ساده ترین بمب های هسته ای بمب های شکافت خالص هستند که اساس سلاح های پیشرفته امروزی را تشکیل می دهند. اولین بار این بمب در آزمایش ترینتیی که نخستین دستاوردهای علمی پروژه، منهتن بود، منفجر شد.
یک بمب هسته ای شکافت، با تبدیل مداوم یک جرم زیر بحرانی یک ماده قابل شکافت به یک مجموعه فوق بحرانی و ایجاد یک واکنش زنجیره ای همراه با تولید مقداربسیار زیاد انرژی کار می کند. در عمل جرم به طور پیوسته و آرام و آرام به حالت بحرانی نمی رسد، بلکه از یک حالت زیر بحرانی به یک حالت بسیار فوق بحرانی تبدیل می شود. بدین ترتیب هر نوترون، نوترونهای جدید و زیادی تولید می کند و واکنش زنجیرهای با سرعت بسیار زیادی پیش می رود. مشکل اصلی در تولید یک بمب هسته ای شکافت بازده انفجاری خوب، این است که بتوان برای مدت کافی، اجزای بمب را کنار هم نگاه داشت تا بخش قابل توجهی از انرژی هسته ای قابل تولید آزاد شود.
تا پیش از زمان رها کردن بمب، ماده قابل شکافت را باید به صورت قطعات متعدد و جدا از هم که هر یک کمتر از جرم بحرانی هستند، نگاهداری کرد. در زمان انفجار، باید مواد قابل شکافت را به سرعت در کنار هم قرار داد. در ضمن فرآیند جمع شدن مواد، واکنش زنجیره ای آغاز می شود و سبب می شود اجزای بمب گرم شده، منبسط شوند. این انبساط مانع از فشرده شدن حداکثر مواد می شود ( به صرفه ترین حالت تولید انرژی در فشردگی کامل مواد قابل شکافت روی می دهند. ) اما فراهم کردن سیستمی که تمام این کارها را به خوبی انجام دهد اصلاً کار ساده ای نیست.
برای انفجار بمب باید چه کار کرد؟
الف – قطعات فرو بحرانی ماده هسته ای باید به هم متصل شوند تا یک جرم فرا بحرانی را تشکیل دهند. این جرم فرا بحرانی به هنگام آغاز واکنش، بیشتر از حد نیاز نوترون تولید می کند و ادامه یک واکنش زنجیره ای را تضمین می کند.
ب – تا آنجا که ممکن است، ماده بیشتری قبل از انفجار بمب شکافته شود تا از سوخته شدن بمب جلوگیری شود. سوخته شدن، زمانی است که بمب خوب عمل نکند و مواد قابل شکافت اندکی دچار شکافت هسته ای شوند.
برای تبدیل سوخت هسته ای از حالت فرو بحرانی به حالت فرا بحرانی، معمولاً از دو روش استفاده می شود. روش نخست، کنار هم قرار دادن جرمهای فرو بحرانی در کنار هم و تشکیل یک جرم فرو بحرانی است. روش دوم، فشرده کردن یک جرم فرو بحرانی و رساندن آن به جرم فرا بحرانی است.
نوترونها را یک مولد نوترون تولید می کند. این مولد، یک ساچمه کوچک از جنس پولونیوم و بریلیوم است که درون یک ورقه فلزی واقع شده است. ساچمه و پوشش فلزی اش درون هسته سوخت هسته ای بمب قرار می گیرد و بدین شکل عمل می کند:
1- هنگامی که دو جرم فرو بحرانی به هم متصل می شوند، پوشش فلزی ساچمه می شکند و پولونیوم بلافاصله ذرات آلفا ساطع می کند.
2- این ذرات آلفا بریلیوم 9 ( Br9 ) برخورد می کنند و در نتیجه بریلیوم 8 ( Br8 ) و چند نوترون آزاد می شود.
3- این نوترونهای آزاد به هسته های سوخت اتمی برخورد می کنند و شکافت هسته ای را آغاز می کنند.
در نهایت، واکنش شکافت درون یک پوشش فلزی چگال که بازتابنده نام دارد، گسترش می یابد. بازتابنده معمولاً از U-238 ساخته می شود. ادامه واکنش شکافت، سبب می شود بازتابنده گرم شود و انبساط پیدا کند. انبساط بازتابنده، فشاری را در جهت عکس به هسته واکنش وارد می کند و گسترش هسته را کندتر می کند. بازتابنده هم چنین نوترونهای پر انرژی را به درون هسته شکافت منعکس می کند و بازده فرآیند شکافت هسته ای را افزایش می دهد.