ما هي الشروط الواجب تحققها ليبدأ التفاعل المتسلسل في القنبلة الانشطارية؟

1 إجابة واحدة

القنبلة الانشطارية هي نوع من أنواع القنابل الذرية، التي مبدأها يقوم على تحفيز الانشطار النووي من خلال ضغط شديد على المادة لتصل لمرحلة تستمر بالانشطار بدون تسليط نيوترونات خارجية عليها.

يحدث الانشطار بوجود عنصر انشطاري مثل اليورانيوم 235، والبلوتونيوم 239،ويوجد في نواة عنصر اليورانيوم 143 نترون، مع العلم أن ذرات هذا العنصر غير ثابتة، وإضافة نيترونات إلى نواتها يؤدي إلى تغير في استقرارها، بحيث يؤدي انشطار كل ذرة إلى ذرتين، ووزن كل واحدة من هذه الذرات أقل من الذرة الأم، إن هذا الفرق بين مجموع وزن الذرتين الجديدتين ووزن الذرة الأم يتحول إلى طاقة على شكل أشعة غاما، ومن الممكن أن ينتج عن عدة كيلو غرامات من اليورانيوم المخصب 235، سلسلة من ردود الفعل الانشطارية، وتسمى ردود الفعل هذه بالكتلة الحرجة.

حيث ينتج عن كل انشطار ذري كمية كبيرة من الطاقة، فعندما تكون الذرات متراصة، ويبدأ التأثير المتبادل بين الذرات يبدأ الانقسام بالتسارع فينتج كم هائل من الطاقة.

يوجد نوعين من القنابل الانشطارية:

  • القنبلة الانشطارية ذات المدفع، وفيها يطلق كمية من اليورانيوم المتصلة بالمفجر داخل كمية أخرى من اليورانيوم، بحيث يقذف القسم الأجوف من اللب النووي في مركزه لتوصيله إلى الكتلة فوق الحرجة، مثل قنبلة الولد الصغير وهي التي ألقيت على هوريشيما.
  • القنبلة الانشطارية ذات الانفجار الداخلي، مؤلفة من عنصر البلوتونيوم الانشطاري، وتكون مضغوطة في مركز القنبلة ومحيطة بها طبقة الاصطدام، ومحيطة بها المتفجرات، مثل قنبلة الرجل البدين التي ألقيت على ناكازاكي وقد أودت بحياة أكثر 200000 ألف شخص وفي هوريشيما نفس الضحايا.

كما أن الانشطار الذري يستخدم أيضًا لتحفيز التفاعل الهيدروجيني في القنابل الهيدروجينية إذ أن القنبلة الهيدروجينية في الحقيقة عبارة عن قنبلتين، قنبلة انشطارية وأخرى اندماجية، فداخل القنبلة الهيدروجينية تتحرر القنبلة الانشطارية المخصبة، مطلقةً كمية هائلة من الطاقة المشبعة بالأشعة السينية والمركزة بدقة على القنبلة الاندماجية لتحدث الانفجار الهيدروجيني.

الشروط الواجب توفرها لحدوث التفاعل التسلسلي للانشطار النووي:

  • توفر عناصر مشعة مثل اليورانيوم 235 والبلوتونيوم 239.
  • توفر ما يعرف بالحجم الحرج المادة القابلة للانشطار وهو الحجم الذي تنشر عنده المادة المشعة.
  • الكتلة الحرجة: وهي الكتلة التي تبدأ عندها المادة بالانشطار، فالكتلة الحرجة لليورانيوم 235 هي 52 كيلو غرام أي كرة قطرها 17 سم، أما الكتلة الحرجة للبلوتونيوم 239 فهو 10 كيلوغرام أي كرة قطرها 10 سنتمتر، وتعتمد الكتلة الحرجة على مدى نقاوة المادة، لأن وجود شوائب بهذه المادة تعمل على امتصاص النيترونات وتكون عائق لتفاعلها، ففي حال كان اليورانيوم 235 مخصبًا بدرجة 20 % سترتفع كتلته الحرجة إلى فوق 400 كيلو غرام، وفي حال كان تخصيبه بدرجة 15 % ستصبح كتلته الحرجة 600 كيلوغرام، لذا فالكتلة الحرجة تتناسب عكسًا مع درجة نقاوة المادة.
  • مصدر للنيوترونات: وقد يكون خليط من الراديوم والبيرليوم، فالراديوم هو مصدر لقذائف ألفا، أما البريليوم هدف لألفا ومصدر للنيترونات.
  • مادة مهدئة للتفاعل: وتكون قضبان الكاديوم والبورن، ومهمتها التحكم بسرعة التفاعل.
  • توفر مكعب الجرافيت حتى يعوق هروب النيترونات.
  • استخدام T.N.T : حيث تعمل على تجميع قطع اليورانيوم وتصبح الكتلة والحجم أكبر من الكتلة الحرجة والحجم الحرجة ويبدأ التفاعل المتسلسل.

ولكي يحدث الانشطار النووي يجب أن تكون الكتلة والحجم أكبر من الكتلة والحجم الحرج، ففي حال كانت الكتلة والحجم أقل من الكتلة والحجم الحرج تهرب النيترونات.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي الشروط الواجب تحققها ليبدأ التفاعل المتسلسل في القنبلة الانشطارية؟"؟