در بخش اول این مقاله با بعضی از جزئیات در مورد چگونگی کارکرد بمب اتم آشنا شدید. در ادامه مطلب و در بخش دوم و آخر اون، جزئیات بیشتر رو در این رابطه بخونین.

بمبای شکافتی ماشه ای

آسونترین راه جمع آوری توده های زیر حد بحرانی، ساخت اسلحه ایه که یه توده رو به سمت بقیه شلیک کنه. کره ای از اورانیوم ۲۳۵ دور و بر تولید کننده نوترون ساخته می شه و گلوله کوچیکی از اون تو یه طرف لوله ای طویل قرار میگیره، در حالیکه مواد منفجره در پشت اون و گوی در انتهای دیگه لوله قرار گرفتن. یه حسگر حساس به فشار، ارتفاع مناسب واسه انفجار و شروع اتفاقهای بعدی رو تعیین می کنه: 

۱. مواد منفجره شعله ور شده و گلوله رو در لوله به جلو می رانن.

۲. گلوله به گوی و تولید کننده اصابت کرده و عکس العمل شکافت رو شروع می کنه.

۳. عکس العمل شکافت شروع می شه.

۴. بمب منفجر می شه.

بمب پسر کوچیک (Little Boy)، که در هیروشیما سقوط کرد، از این نوع بمب بود و از  ۱۴/۵ کیلوتن (برابر ۱۴۵۰۰ تن TNT) و بازدهی ۱/۵ درصدی استفاده میکرد؛ و این یعنی تنها ۱/۵ درصد از مواد تشکیل دهنده، قبل از انفجار شکافت می پیدا کردن. 

راه دوم واسه ایجاد توده فوق بحرانی، فشردن توده های زیر حد بحرانی تو یه گویه. مرد چاق (Fat Man)، بمبی که در ناکازاکی منفجر شد، یکی از این بمبای ماشه ای بود. ساخت این نوع بمبا اصلا ساده نبود. طراحان بمب با مشکلات زیادی، از جمله چگونگی کنترل و هدایت امواج ضربه به طور یکنواخت از عرض گوی، رو به رو شدن. راه حل اونا واسه رفع مشکل، ساخت وسیله ای انفجاری شامل یه گوی از اورانیوم ۲۳۵ و هسته ای از پلوتونیوم ۲۳۹ که با مواد منفجره قوی محاصره شده بود. وقتی که این بمب منفجر شد، ۲۴ کیلوتن بار و ۱۷ درصد بازده داشت. روند انفجار این بمب، این جوری بود:

۱. مواد منفجره شعله ور و یه موج ضربه ای درست کرد.

۲. موج ضربه، هسته رو فشرد.

۳. عکس العمل شکافت شروع شد.

۴. بمب منفجر شد. 

طراحان تونستن طرح اولیه انفجار ماشه ای رو پیشرفت بدن. در سال ۱۹۴۳ ادوارد تلر، فیزیکدان آمریکایی، معنی تقویت رو به وجود آورد. تقویت به معنی فرایندیه که واکنشای شکافت واسه تولید نوترون طی می کنن، که بعد منتهی به انجام این واکنشا با سرعتی بالاتر می شه. 

تایید اعتبار تقویت به وسیله آزمایش، ۸ سال دیگه زمان برد. اما به محض تایید اون، به یکی مشهورترین طرحا تبدیل شد. در سالای بعد، حدود ۹۰ درصد از بمبای هسته ای در آمریکا از این طرح استفاده می کردن. البته واکنشای شکافتی هم می تونن به عنوان منبع اولیه انرژی در سلاحای هسته ای استفاده شن.

در ادامه، نگاهی به کارکرد داخلی بمبای هسته ای داریم. 

بمبای همجوشی

بمبای شکافتی به اندازه کافی کارامد نبودن. طولی نکشید که محققان به فکر بهبود روند هسته ای افتادن. وقتی هسته دو اتم، واسه تشکیل اتمی سنگین تر با هم ترکیب می شن، همجوشی روی میده. در دماهای بسیار بالا هسته های ایزوتوپای هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم، می تونن به آسونی ترکیب شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کنن. سلاحایی که از این روند استفاده میکردن به عنوان بمبای همجوشی، ترمونوکلئار و هیدروژنی شناخته می شن. بمبای همجوشی بار و بهره وری بیشتری از بمبای شکافتی دارن، اما دارای مشکلاتی هستن که باید حل شن:

۱. دوتریوم و تریتیوم، سوختای همجوشی، هر دو گازند که ذخیره کردنشون سخته. 

۲. تریتیوم کمیابه و نیمه عمر کوتاهی داره. 

۳. سوخت این بمبا باید دائم تکمیل و پر شه.

۴. دوتریوم و تریتیوم، واسه شروع همجوشی، باید در دمای بالا شدیدا فشرده شن.

محققان با به کار گیری لیتیوم-دوتروات، ترکیب جامدی که در دمای معمولی تحت تخریب امواج رادیواکتیو قرار نمی گیره، به عنوان ماده اصلی ترمو نوکلئار بر اولین مشکل موفق شدن. واسه حل مشکل تریتیوم، طراحان بمب به یه روند شکافتی واسه تولید تریتیوم از لیتیوم تکیه کردن. این عکس العمل شکافت، مشکل پایانی رو هم مرتفع ساخت. بخش بزرگ تشعشعات حاصل از این عکس العمل، اشعه Xه. این اشعه ها دما و فشار بالای لازم واسه اغاز همجوشی رو جفت و جور می کنه. پس، یه بمب همجوشی دارای دو مرحله طراحیه: یه جزء شکافتی یا شکافت تقویت شده؛ و یه جزء همجوشی ثانویه.

واسه فهم این موضوع، تصور کنین تو یه محفظه بمب، بمبی شکافتی و غلاف سیلندری از اورانیوم ۲۳۸ دارین. در این غلاف، سوخت و یه میله تو خالی از پلوتونیوم ۲۳۹ در مرکز سیلندر قرار داره. صفحه ای از اورانیوم ۲۳۸ سیلندر رو از مواد منفجره جدا می کنه و فوم پلاستیکی مابقی فضای درون بمب رو پر می کنه. انفجار موجب رخدادای زیر می شه:

۱. بمب شکافتی با انفجار داخلی، اشعه X پخش میکنه.

۲. این اشعه ها فضای درون رو بمب رو گرم، و صفحه از انفجار سوخت جلوگیری می کنه.

۳. گرما باعث اتساع و احتراق سیلندر و افزایش فشار درون لیتیوم دوتروات می شه.

۴. لیتیوم دوتروات ۳۰ بار فشرده می شه.

۵. امواج ضربه ای، عکس العمل شکافتی رو درون میله پلوتونیوم شروع می کنن.

۶. شکافت میله، امواج، گرما و نوترونا رو رها می کنه.

۷. نوترونا به سمت لیتیوم دوتروات رفته، با لیتیوم ترکیب شده و تریتیوم میسازن.

۸. ترکیب فشار و دمای کافی واسه عکس العمل همجوشی تریتیوم دوتروات و دوتریوم دوتروات باعث تولید گرما، اشعه و نوترونای بیشتر می شه.

۹. نوترونای تولید شده از واکنشای همجوشی، موجب القای شکافت اورانیوم ۲۳۸ درون سیلندر و صفحه می شن.

۱۰. شکافت قطعات صفحه و سیلندر، گرما و اشعه بیشتری تولید می کنه.

۱۱. بمب منفجر می شه.

همه این رویدادا در حدود ۶۰۰ میلیاردم ثانیه (۵۵۰ میلیاردم ثانیه واسه انفجار بمب شکافتی، ۵۰  میلیاردم ثانیه واسه وقایع همجوشی) اتفاق میفته. نتیجه انفجار بزرگی با بار ۱۰۰۰۰ کیلوتن -۷۰۰ بار قوی تر از بمب پسر کوچیک که بر سر هیروشیما افتاد- است. 

انتقال بمب هسته ای

ساخت بمب هسته ای یه چیزه و شلیک اون به هدف مورد نظر و انفجار موفقیت انگیز اون چیزی دیگه. این موضوع مخصوصا در مورد اولین بمبای ساخته شده به وسیله محققان در آخر جنگ جهانی دوم صادقه. فیلیپ موریسون، یکی از اعضای پروژه منهتن، درباره بمبای اولیه می نویسه: 

هر سه بمب ساخته شده در سال ۱۹۴۵ -بمب آزمایشی و دو بمب منفجر شده در ژاپن- بیشتر ترکیب بدون قانون قطعات خاص بودن تا اسلحه هایی مطمئن. 

شلیک این بمبا به مقصد پایانی، تقریبا مانند روند ساخت و طراحی اونا بدون قانون و برنامه ریزی خاصی انجام می شد. سازمان USS در شهر ایندیاناپولیس، روز ۲۸ جولای ۱۹۴۵، اجزاء و سوخت اورانیوم غنی شده بمب پسر کوچیک رو به جزیره تینیان در اقیانوس آروم منتقل کرد. اجزاء بمب مرد چاق، که به وسیله سه B-29 اصلاح شده حمل شد، روز دوم آگوست به مقصد رسید.

تیمی تشکیل شده از ۶۰ دانشمند به خاطر همکاری در مونتاژ، از لوس آلاموس به تینیان اعزام شدن. بمب پسر کوچیک، اول دارای ورزنی برابر ۴۴۰۰ کیلوگرم و طول ۳ متری بود. در روز ۶ آگوست، خدمه ای این بمب رو به Enola Gay و B-29 به هدایت پاول تیبتز بارگذاری کرد. این هواپیما، از پس سفر ۱۲۰۰ کیلومتری با موفقیت برآمد و این بمب رو در ساعت ۸ و ۱۲ دقیقه صبح، در فراز آسمون هیروشیما رها کرد. در روز ۹ آگوست، بمب مرد چاق با ورزن حدودی ۵۰۰۰ کیلوگرم، همون راه رو به وسیله Bockscar، دومین B-29 به هدایت چارلز سویینی طی کرد. محموله مرگبار این هواپیما، قبل از ظهر، بر فراز ناکازاکی منفجر شد. 

امروز، روش استفاده شده در ژاپن -حمل بمبای سنگین با هواپیما- یه راه موندگار واسه تحویل سلاحای هسته ای باقی مونده. اما درزمان سالها، همون طوری که بقیه کلاهکا کاهش پیدا کردن، بقیه گزینه ها در دسترس قرار گرفتن. خیلی از کشورا، تعدادی موشک بالیستیک و کروز مسلح به همراه دستگاه های هسته ای رو در انبارای خود ذخیره کردن. بیشتر موشکای بالیستیک از سیلوای زیر زمینی یا زیر دریاییا شلیک می شن. اونا جو زمین رو ترک کرده، پس از گذروندن کیلومترا و برگشت دوباره به جو، منفجر می شن. موشکای کروز، کلاهک کوچیک تر و برد کوتاه تری نسبت به بالیستیکا دارن، اما شناسایی و رهگیری اونا سخت تره. اونا می تونن از هوا، پرتاب کننده های متحرک زمینی، یا کشتیا پرتاب شن. 

سلاحای هسته ای تاکتیکی، یا TNWS هم در طول جنگ سرد محبوب شدن. این سلاحا که واسه هدفای کوچیک تر طراحی شده، مشمول موشکای کوتاه برد، توپا، مینای زمینی و عمقی می شن. اسلحه های قابل حمل از این خونواده، مانند Davy Crockett، شلیک سلاحای هسته ای به وسیله تیمای کوچیک یه یا دو نفره رو ممکن ساخته. 

 

عواقب و خطرات سلامتی بمبای هسته ای

انفجار سلاحای هسته ای تخریب فوق العادی ای ایجاد می کنن، اما ویرانیا دلایلی میکروسکوپی از اصل بمب در بر داره. انفجار بمبی هسته ای بر فراز یه هدف، مانند یه شهر پر جمعیت، موجب آسیب بزرگی می شه. شدت این آسیبا به فاصله از مرکز انفجار بمب، که هیپوسنتر یا صفر زمین نامیده می شه، بستگی داره. طوری که هر چی فاصله تا هیپوسنتر کم تر باشه، آسیبا بیشتر هستن. این آسیبا به چند دلیل روی میده: 

۱. موجی از گرمای شدید به وجود اومده به وسیله انفجار

۲. فشار به وجود اومده به وسیله موج ضربه ای، ایجاد شده به وسیله انفجار

۳. تشعشع

۴. ذرات رادیواکتیو (ابرایی از ریزگردای رادیواکتیو و خرده های بمب که بر زمین می ریزن)

در هیپوسنتر، همه چیز به وسیله دمای بسیار بالا (۳۰۰ میلیون درجه سلسیوس)، بخار می شه. خارج از هیپوسنتر، بیشتر تلفات به وسیله سوختگی به وجود اومده به وسیله گرما، صدمات به وجود اومده به وسیله تخریب ساختمانا در اثر شوک ضربه ای و در برابر اشعه قرار گرفتن ایجاد می شه. فرا تر از منطقه انفجار فوری، گرما، اشعه و آتیش سوزی به وجود اومده به وسیله موج گرمایی باعث ایجاد تلفات می شه. در دراز مدت، به دلیل بادای منطقه ای، بارش رادیواکتیو در منطقه وسیع تری روی میده. ریز گردای رادیواکتیو وارد ذخایر آبی شده و به وسیله مردم در فاصله دور تر از محل انفجار خورده می شن. 

محققان و پزشکان با مطالعه روی بازماندگان بمبای منفجر شده در ژاپن به نتایجی در مورد اثرات کوتاه و دراز مدت این بمبا روی سلامتی آدما رسیدن. تشعشعات و بارشای رادیواکتیو تاثیر زیادی روی سلولایی که به سرعت رشد می کنن داره. بعضی از عواقب سلامتی این بمبا عبارتند از:

۱. تهوع، استفراغ و اسهال

۲. آب مروارید

۳. ریزش مو

۴. از دست دادن سلولای خونی

این موارد احتمال دچار شدن به سرطان خون، ناباروری و مشکل هنگام تولد رو زیاد می کنن. 

محققان و پزشکان هنوز در حال مطالعه روی بازماندگان هستن و توقع دارن یافته های بیشتری در طول زمان رو شه. 

در سال ۱۹۸۰، محققان اثرات احتمالی جنگ هسته ای رو آزمایش کردن (انفجار بمبای بسیار در سرتاسر دنیا) و تئوری زمستون هسته ای رو مطرح کردن. در سناریو زمستون هسته ای، انفجار بمبای زیاد، ابرای بزرگی از ذرات و مواد رادیواکتیو بوجود میاره که در جو بالا می رن. این ابرا، به سدی در برابر تابش نور خورشید تبدیل می شن. کاهش شدت تابش نور خورشید، دمای سطح زمین رو کم کرده و از غذاسازی (فتوسنتز) در گیاهان و باکتریا کم می کنه. کاهش فتوسنتز، زنجیره غذایی رو دچار مشکل کرده و موجب ویرانی زندگیا (شامل زندگی آدم) می شه. این سناریو، مثل نظریه شهاب سنگه که واسه توضیح نابودی دایناسورا مطرح شده بود. 

موافقان این نظریه به ابرای ذرات گرد و غباری اشاره کردن که راهی طولانی رو با گذشتن از کوه هایی مانند Mount St. Helens در آمریکا و Mount Rinatube در فیلیپین دور زمین رو گذروندن. 

سلاحای هسته ای قدرت تخریبی عجیب و دراز مدت دارن که بالاتر از هدف اولیه عمل می کنه. دلیل تلاش دولتای جهانی واسه کنترل گسترش بمبای هسته ای و کاهش زرادخانها درزمان جنگ سرد هم همین موضوعه. به خاطر همین آزمایشات هسته ای انجام شده به وسیله کره شمالی و بقیه کشورا جواب روشن جوامع بین المللی رو بر می انگیزد. 

ممکنه بمبارانای هیروشیما و ناکازاکی ده ها سال پیش رویداده باشه، اما تصاویر وحشتناک اون روزای شوم، بازم سوزان و شفاف باقی مونده.