مشاهدة النسخة كاملة : لقنبلة النووية الجهادية و كيفيات التخصيب النووي
بسم الله الرحمن الرحيم
و لا عدوان إلا علي الظالمين
و صلاة و سلاما علي المبعوث الأمين.
محمد بن عبد الله
عليه و علي آله و صحبه و من والاه بأحسان
إلي يوم الدين
قال تعالي
http://www.geocities.com/no1_uname/ait_shedo_el_wt5haq.jpg
صدق الله العظيم
بعد التوكل علي الله
اللهم أني برئ من كل من يقتل مسلما وجهه لك بغير حق
اللهم أنت عالم السرائر سبحانك
و تقبلنا مع الصالحين
بسم الله الرحمن نبدأ
مقدمة
ربما كان السلاح النووي و الصواريخ من تكنولوجيا أواسط الأربعينات من القرن المنصرم , إلا أن أولياء الشيطان من أهل الصليب عليهم لعنة الله يصرون علي حرمان المجاهدين من ميزة هذا السلاح
أما الآن فقد تعرف المجاهدين علي ميزات تكنولوجية تمكنهم بحول الله و قوته من بلوغ فهم هذه التكنولوجيا , و أصبح في إمكانهم تحقيق قفزة نوعية بتصنيع هذه النوعية من السلاح الاستراتيجي , حتى لو في مطابخ بيوتهم
المهم الآن أن السلاح النووي هو قنبلة لها مواصفات خاصة , و تحتاج إلي وسيلة نوصلها بها إلي مقرها الأخير
فإما أن توضع داخل طائرة أو توضع داخل صاروخ
و من هنا أتت أهمية علم الصواريخ .. كوسيلة حمل و رمي
================================================== ==================================
من أجل هذا سأبدأ و الله المعين بمجموعة من الدروس تبدأ في توضيح الفكرة إلي أن نصل إلي التجريب و التنفيذ بحول الله و قوته
==================================
قد يكون بعض ما أقدمه هنا سبق تقديمه
لكني سأقدمه هذه المره في إطار دروس متتالية
و الله المستعان
الدرس الأول
إذا رجعنا إلي الوراء مئة و عشرة من الأعوام
آي قبل اختتام القرن التاسع عشر
لوجدنا أن الأوساط العلمية حينئذ كانت تتحدث عن الإشعاعات الغريبة الشأن التي أكتشفها العالم الفرنسي بيكوريل
و التي كانت تنبعث من تلقاء نفسها من بعض أملاح اليورانيوم
ثم ما لبثت مدام كوري و زوجها أن اكتشفا مادة الراديوم
و هي ذات إشعاعات أقوي من اليورانيوم بحوالي مليوني ضعف
و كان العلم في دهشة من هذه الإشعاعات الراديومية و التي تجعل الراديوم يتوهج في الظلام و ترفع من درجة حرارته
و سرعان ما أُدركت خواص تلك الأشعة القوية القتالة فاستخدمت للفتك لخلايا السرطان
و نظر العلماء إلي هذه الأشعة كدليل علي جبروت الطاقة المختزنة و التي تغلي في باطن المادة
و لكن كيف ؟
و علي آية صورة ؟
يرجع الفضل الأكبر في كشف حقائق هذا النشاط الإشعاعي إلي العالم الأنجليزى أرنست راذرفورد
الذي أدي إلي علم الطبيعة النووية خدمات متتالية جعلته يعتبر بحق أعظم عالم ذري تجريبي في هذا القرن
فقد أجري بمساعدة ( F.Soddy ) جملة تجارب أدت إلي أعلانهما عن حقيقة النشاط الإشعاعي
و طبقا لهذه النظرية تنفجر بعض ذرات المواد المشعة و ينبعث منها الحطام بقوة إلي الخارج
و قد وجدت أن هذه الإشعاعات ليست متجانسة
بل تشمل ثلاث أنواع سميت بالحروف : ألفا , بيتا , جامل
و هي الحروف الثلاثة الأولي في اللغة الإغريقية
و عند انفجار ذرة اليورانيوم مثلا
فإن ما بقي من الذرة يستمر في الانفجار
و يتتالى ذلك حتى تصبح الذرة المتبقية ذرة رصاص فتقف عن التفتت
و لم يكن للذرة تركيب معروف حينئذ
و كان العالم الأنجليزى ج.ج.تومسون مكتشف الإلكترون
قد أقترح بأن تتصور الذرة كأنها كرة من الكهرباء الموجبة تحمل في ثناياها الالكترونات السالبة التكهرب
كما توجد البذور داخل ثمرة التفاح أو البرتقال
و لكن هذه الصورة سرعان ما أهملت
إذ أن انبعاث جسيمات بيتا السالبة ( و هي الكترونات ) بسرعة كبيرة من داخل الذرات
– كما لاحظ العالم الألماني لينارد –
يدلنا علي أن الذرة معظمها فراغ
و كان أن وضع راذرفورد مرة أخرى في سنة 1911
و كان حينئذ في جامعة مانشستر
أساس الصورة التي مازالت في جوهرها سائدة حتى الآن
فقد أثبت بتجارب أجراها حينئذ
بأن الشحنات الموجبة في الذرة يجب أن يكون مركزها في حيز صغير جدا في وسط الذرة
و أن الالكترونات - ذات الشحنات السالبة – متحركة بسرعة حول النواة علي مسافات كبيرة منها
آي أن الذرة في مجموعها ليست سوي مجموعة شمسية مصغرة
تكون النواة فيها هي الشمس
و تكون الالكترونات فيها هي الكواكب التي تدور حولها
و كانت قوانين الحركة الطبيعية المعروفة حينئذ
تستلزم أن يشع الإلكترون ضوءا أثناء الحركة الدورانية
و ينتج عن ذلك اقترابه في حركته من النواة
و هكذا يستمر في أشعاع ضوء و الاقتراب من النواة تدريجيا حتى يلتصق بها
و تتلاشي شحنات الكهربية في الذرة و يتغير تركيبها
و هذا لا يتفق مع المشاهد عمليا
إذ أن المواد المركبة من ذرات تبقي دائما ثابتة في تركيبها لا تتغير أبدا
و كان من الواضح أن هذه الصعوبة ليس مرجعها نقص في صورة راذرفورد
و لكن النقص كان في تلك القوانين الطبيعية التي يجب أن يسير بمقتضاها الإلكترون
و في هذا الوقت الحرج في تاريخ العلم
( 1911 )
سافر شاب دنمركي ( نيلز بوهر ) إلي انجلترا للدراسة
و بعد أن قضي سنة في كامبردج
مضي إلي مانشستر حيث راذرفورد يواصل تجاربه و أبحاثه
و في سنة ( 1913 )
أقترح بوهر القوانين التي رأى أن يسير علي هديها الإلكترون بدلا من تلك التي كانت سائدة قبلا
و التي ما نزال حتى الآن نطبقها علي الأجسام التي نراها و نقابلها في حياتنا العادية كالعربات و الطائرات و ما شابه ذلك
فقد قال بوهر أن الالكترونات في حركتها لها قوانين خاصة بها
فالإلكترون مثلا يستطيع أن يدور حول النواة دائما أبدا دون أن يقترب من النواة أو يفقد جزءا من طاقته
وذلك في مسارات معينة حول النواة
و أنه إذا أنتقل الإلكترون من مسار إلي آخر من هذه المسارات المعينة
فإنه يفقد جزءا من طاقته علي شكل إشعاع ضوئي
إذا كان المسار الأخير أقرب إلي النواة
و أنه بعد هذا الانتقال يظل الإلكترون يدور في مساره الجديد دون أن يفقد جزءا من طاقته
و قد نجحت هذه الفروض نجاحا كبيرا في شرح الظواهر الذرية
و لكن لم يكن العلماء مستريحين تماما للطريقة التي وضع بها بوهر اقتراحه
بتحديد هذه المسارات المعينة التي يستطيع بها الإلكترون البقاء دائما أبدا دون إشعاع
فما هو السبب في وجودها ؟
نعم أنها نجحت نجاحا لم يكن متوقعا
و لكن حتى سنة 1924 لم يستطع أحد التوصل إلي معرفة الجواب علي هذا التساؤل
و كان يلزم للإجابة علي هذا السؤال نظرية وضعها عالم فرنسي هو " لويس دى بروجلي " في سنة 1924
أحدثت رجة كبيرة في الأوساط العلمية حينئذ
فقد لاحظ دى بروجلي
– و كان يعمل بمعمل عمه الذي كان يبحث في خواص الأشعة السينية –
أن خواص الضوء أمكن شرحها علي أساس الفرض بأن الضوء له خواص الموجات و خواص الجسيمات معا في وقت واحد
أي أن شعاعا ضوئيا متحركا نستطيع أن نشبهه بسيل من الجسيمات الصغيرة المتتابعة
و نستطيع أيضا تشبيهه بمجموعة من الموجات
و تساءل دى بروجلي
لماذا لا نفرض نفس الشئ لسيل من الجسيمات المادية – و لتكن من الالكترونات مثلا ؟
باعتبارها سيل من الجسيمات
و لماذا لا نفترض بأن له صفات موجية أيضا ؟
أليس الإلكترون في حركته يشيه حركة مجموعة من الموجات المتتابعة ؟
و قد أمكن لبعض العلماء التجريبيين التحقق من هذا الفرض و أثبتوا صحته علميا
و بذا أصبحت الخواص الموجية للجسيمات الصغيرة شيئا ثابتا بالتجربة
و قد أدى الفرض الجديد إلي زيادة فهمنا لحركة الالكترونات حول النواة و انتقالاتها
و حلت جميع مشاكل الالكترونات تقريبا علي أساس هذه النظرية
التي تسمي ب " الميكانيكا الموجية "
و ما يهمنا الآن هو ذكر الصورة أو النظام الذي كشفت عنه هذه النظرية
و الخاص بنظام حركة الالكترونات حول نواة الذرة
فقد أثبتت النظرية
أن الالكترونات التي تدور حول النواة
إنما تدور و تتحرك علي سطوح ( كل منها يشبه القشرة الخارجية للبيضة ) تحيط بالنواة
و لنسم هذه السطوح بالقشور
و أن هذه السطوح أو القشور التي تحيط بالنواة
لا تستطيع أن تسمح إلا لعدد معين من الالكترونات بالبقاء فيها
فالقشرة الأولي لا تحمل سوى إلكترونين
و الثانية لا تستطيع أن تسمح لأكثر من 8 الكترونات بالبقاء فيها
و هكذا
فالهيدروجين مثلا و تشمل ذرته إلكترون واحد
يستطيع هذا الإلكترون البقاء علي القشرة الأولي "أ"
و كذلك الهليوم و له إلكترونين
و لكن في ذرة الليثيوم
و بها ثلاث إلكترونات تدور حول نواتها
فإنه لا يمكن للثلاثة الكترونات البقاء في القشرة الأولي
و لذا فإن أثنين منها تبقي في هذه القشرة
و يشغل الثالث مكانا في القشرة التالية و التي بها ثمانية أماكن
و هكذا
و بهذا أمكن معرفة كيفية توزيع الإلكترونات في حركتها حول النواة
ثم لوحظ بعد ذلك أن العناصر التي تشغل جميع كهاربها كل الأماكن الموجودة في قشرة أو أكثر شغلا تاما
تتميز بثبات كبير
و أن إلكتروناتها تجذب إلي النواة بقوة كبيرة
و كذلك لوحظ
أنه لا يوجد لهذه العناصر آي ميل للإتحاد بأي عنصر آخر
, بل تبقي مكتفية بذاتها
و قد عزى هذا الخمود إلي امتلاء قشرتها بالالكترونات و عدم وجود أماكن شاغرة لإلكترونات أخري .
هذا في حين أن ذرة كذرة الهيدروجين و بها إلكترون واحد يتحرك في القشرة الأولي
فإنه ما يزال بهذه القشرة مكان خال يمكن أن يشغله إلكترون آخر
و لذلك نلاحظ سرعة ميلها للإتحاد بغيرها من العناصر كي تحصل علي إلكترون آخر يشغل هذا المكان الشاغر
و كذلك أيضا الحال في ذرة الكلور و لها تسعة الكترونات تدور حول نواتها
فإن هناك مكانا شاغرا في قشرتها الثانية
و لذلك نلاحظ أن الكلور ميال دائما للإتحاد بغيره من العناصر حتى يملأ هذا المكان الشاغر
فتتحد مثلا بذرة مثل الهيدروجين التي عندها إلكترون واحد في قشرتها
و هكذا كان علماء الطبيعة
– حتى سنة 1932 –
قد تمكنوا من الكشف عن خواص الالكترونات و فهم كل غوامضها
في حين كانت معلوماتهم عن نواة الذرة ما تزال بدائية
لا تختلف كثيرا عن الصورة التي وضعها راذرفورد قبل ذلك بعشرين عاما
و لم يكن بعد معروف عنها كونها تحمل شحنات موجبة تساوي عدد الالكترونات التي تدور حولها
و بأن النواة تحتوي علي البروتونات
و بأن البروتونات هي نوي ذرات الهيدروجين الموجبة الشحنة
و لكن
في سنة 1932
حدث اكتشاف ضخم له قيمته
ألا و هو اكتشاف جسيم جديد له كتلة البروتون تقريبا
و لكن لا يحمل أية شحنة كهربائية
و لهذا سمي بالنيوترون
و حيث أن النيوترون قد نتج من ضرب نوي بعض العناصر بجسيمات ألفا
فقد ظهر أنه لابد أن يكون له دور في تركيب النواة
و سرعان ما وضع العالم الألماني هيزنبرج صورة في ( سنة 1934) لتركيب النواة
علي أنها تتكون من بروتونات و نيوترونات متماسكة ببعضها بقوي نواوية كبيرة
و أن مجموع وزن البروتونات و النيوترونات يعطينا وزن الذرة
كما أن عدد البروتونات يحدد نوع نواة العنصر
فنواة فيها بروتون واحد فقط هي نواة الهيدروجين
و إذا أضيف إليها نيوترون فهي حالة
و في حالة نيوترونين تكون حالة أخري
إلا أنها في هذه الحالات جميعا نواة هيدروجين
و لكنه هيدروجين ثقيل
إذ أن وزن ذرته قد زاد
و كذلك الحال في بقية العناصر الأخرى
و طبيعي أن لكل من هذه الذرات من الهيدروجين – التي تسمي بالنظائر – إلكترون واحد يدور حولها
و نظرا لعدم وجود شحنة علي النيوترون
فمن السهل ضرب نوى الذرات به
و لذا فقد أجريت – و مازالت حتى الآن – آلاف التجارب بضرب النوى بالنيوترونات
و إحداث نظائر جديدة معظمها غير ثابت
أي سرعان ما ينهار بناء نواته فيقذف إلي الخارج بجسيمات إشعاعية تتحول بعدها إلي نواة مستقرة
و لكن هذا الانتصار الجزئي ليس كاف
فقد عرفنا أن النواة تتركب من بروتونات و نيوترونات
و أنه من السهل تغيير عدد النيوترونات في النواة عمليا
فينتج نظائر مشعة جديدة
تقذف بجسيمات ألفا ( التي هي عبارة عن نواة ذرة الهليوم آي 2 بروتون + 2 نيوترون )
أو جسيمات بيتا السالبة ( و هي إلكترونات )
أو أشعة جاما ( و هي كالضوء )
و لكن كيف توجد البروتونات و النيوترونات معا في النواة ؟
أيمكننا مثلا أن نشبه النواة بقطرة السائل التي تكون فيها الجزيئات متلاصقة دون فراغ ؟
أو هل يمكن أن تكون كمجموعة من السدم أو النجوم تقترب من بعضها في أماكن و تبعد في أماكن أخري ؟
للإجابة علي ذلك تحتم علينا أن نعين كثافة نوي العناصر المختلفة
فإن كانت الكثافة ثابتة فيها كلها
فإن ذلك يعني أن البروتونات و النيوترونات ملتصقة ببعضها كجزيئات السائل
أما إذا لم تكن ثابتة
فإنها تكون أشبه بمجموعة النجوم
و في الاستطاعة عمليا تعيين وزن و حجم النواة
و بالتالي تعيين كثافتها
فوجد أن الكثافة ثابتة لجميع النوى
لذا فإننا نستطيع تشبيه نواة عنصر بقطرة سائل
و لعلنا جميعا نلاحظ أنه إذا كانت لدينا قطرة صغيرة من سائل فإنها تكون كروية الشكل
و ذلك لوجود قوة التوتر السطحي علي سطح السائل
و هذه القوة تعمل علي جعل سطح القطرة أصغر ما يمكن و لذلك تأخذ الشكل الكروي
و إذا يجب علينا أن نفرض نفس الشئ في حالة نوي الذرات
آي أن القوي السطحية تعمل علي أن تكون هذه النوى كروية الشكل
و لكن هناك فرق بين قطرة من السائل و نواة الذرة
لا يجب أن يغيب عن بالنا
و هو أن جزيئات السائل لا تحمل شحنات كهربية
في حين أن مكونات النواة بروتونات تحمل نفس الشحنات الكهربية
و لذا فإنها تتنافر فيما بينها
و عندما أكتشف العالم الألماني أوتوهان ظاهرة الأنشطار النووي
التي نتج عنه طاقة هائلة فتحت آفاقا كبيرة أمام التطور الاقتصادي الهائل في المستقبل
اقترح العالمان ميتز و فريش
أمكان تفسير هذه الظاهرة
علي أساس نظرية تمثيل النواة بقطرة السائل
و قد وضع تفصيل هذه النظرية علي أساس رياضي
العالم نيلز بوهر
( و هو الذي وضع النظرية الذرية الأولي في سنة 1913)
مع العالم الأمريكي هويلر
و لنفهم النظرية
دعنا نتأمل في الطريقة التي تنقسم بها قطرة من سائل إلي قطرتين صغيرتين بتأثير قوة خارجية عليها
إذا كونا قطرة صغيرة من سائل
فإننا نلاحظ أن هذه القطرة ستكون كروية الشكل "أ"
( أنظر شكل "1" )
و عندما تؤثر عليها قوة خارجية
سيتحور شكلها إلي الصورة "ب"
( آي ستصبح ذات شكل بيضاوي )
فإذا توقفت القوة الخارجية الآن عن التأثير
فإن قوة التوتر السطحي سترجع بالقطرة إلي شكلها الكروي الأصلي "أ"
أما إذا استمرت القوة في التأثير فإن التحوير سيزداد و تأخذ القطرة الشكل "ج"
و حينئذ يصبح من المستبعد أن ترجع القطرة ثانية إلي الوضع البيضاوي "ب"
و لكنها ستمضي إلي الحالة "د"
فتنقسم إلي شطرين
مع احتمال انتثار بعض قطيرات صغيرة
من أثر عملية الانقسام النهائي التي تتم بعد شد و جذب في الجزء الدقيق الذي يصل بين نصفي القطرة
هذا هو ما يحدث لقطرة السائل عند انقسامها بتأثير شد و جذب[/CENTER]
http://www.geocities.com/no1_uname/aol.jpg
[CENTER]
شكل رقم (1)
و ما يحدث للنواة لا يختلف كثيرا عن ذلك
فعند قذف نواة ذرة بنيوترون مثلا
تحدث الإصابة بعض تذبذبات في سطح النواة
( كما يحدث لقطرة السائل (
و في خلال عملية التذبذب هذه قد يصبح شكل النواة بيضاويا مثل "ب"
فإذا كانت الطاقة المكتسبة غير كافية لكي تنتقل بالنواة إلي الحالة "ج"
فإن قوة التجاذب بين مكونات النواة ترجع بها إلي شكلها الكروي الأصلي
و تتخلص النواة من هذه الطاقة الزائدة بقذف جسيم آخر ( أو أشعة جاما ) إلي الخارج راجعة بذلك إلي حالة الاستقرار
و لكن إذا كانت الطاقة التي اكتسبتها القطرة كبيرة فإنها تنتقل إلي الحالة المماثلة بالشكل "ج"
و حينئذ يصبح رجوعها ثانية إلي الشكل الكروي الأصلي غير محتمل
و ذلك بسبب التنافر بين البروتونات ( المشحونة بنفس الكهرباء الموجبة ) الموجودة في كلا من نصفي النواة
مما يعجل بإنشطارها إلي قسمين
و يجب علينا أن نذكر أن عملية الانقسام هذه
تحدث فقط إذا كانت كتلة النواة الأصلية أكبر من كتلتي النواتين الناتجتين من الأنشطار
و إذا لشطر نواة
يلزمنا قدر من الطاقة
يكفي
لتحوير النواة من الشكل الكروي إلي الشكل ذي الاختناق "ج"
و يسمي هذا القدر من الطاقة بالطاقة الحرجة للأنشطار
و لعله من الواضح أنه إذا تحررت النواة من الشكل الكروي إلي الشكل البيضاوي
فإن التنافر بين البروتونات الموجودة في جانبي القطرة
يسهل زيادة التحوير في شكلها إلي الشكل "ج" [1]
و بذلك يكون الأنشطار سهلا كلما زاد عدد الشحنات الموجودة في كلا من الجزئيين
أو – و هو نفس الشئ – كلما زادت الشحنة " ك " علي النواة الأصلية
و تكون قوة التنافر متناسبة مع " ك تربيع "
و في نفس الوقت تكون قوة التجاذب أو الترابط بين مكونات النواة
– و هي التي تجمع بينها في شكل كرة –
متناسبة مع عدد المكونات " ع "
و إذا نستطيع أن نقول
مع بوهر و هويلر
أن سهولة الأنشطار
تتوقف علي قيامة المعامل " ك تربيع ÷ ع "
فكلما زادت قيمة هذا المعامل لنواة معينة
كلما قلت قيمة الطاقة اللازمة لأحداث الأنشطار
و قد أثبت بوهر و هويلر أنه زادت قيمة هذا المعامل عن 45
فإن النواة لا تكاد تصبح في حاجة إلي الطاقة كي تنشطر و
أن آي تحوير بسيط يحدث في شكلها يكفي فورا لشطرها إلي نصفين
و لعلنا نذكر قيمة المعامل " ك تربيع ÷ ع "
لبعض النوى المعروفة في المفاعلات الذرية
فلنواة اليورانيوم 235 يكون " ك تربيع ÷ ع = 36 "
و لنواة البلوتونيوم 239 يكون " ك تربيع ÷ ع = 37 "
كان شرح ظاهرة الأنشطار النووي
علي أساس نظرية قطرة السائل
نجاحا كبيرا لهذه النظرية دعم من قوتها العلمية
و لكن بعد الحرب العالمية الثانية
( حوالي 1950 )
ظهرت نظرية أخري لتركيب نواة الذرة
علي أيدي
العالمة الأمريكية ماريا ماير و العالم الألماني ينسن
و تسمي هذه النظرية بنظرية التركيب القشري للنواة
فقد لاحظنا في صدر هذا الدرس
عند كلامنا عن التركيب القشري للإلكترونات التي تدور حول النواة
أن المواد التي تشتغل كل الكتروناتها عددا كاملا من القشور
أو بعبارة أخري تلك التي تبلغ أعداد إلكتروناتها ( و هي تسمي بالأعداد الذرية ) 54,36,18,10,2
و هي علي التوالي غازات الهليوم – نيون – أرجون - كريبتون – زينون
تمتاز بثبات كبير و عدم إتحاد مع غيرها من العناصر
فإذا ما تركنا الإلكترونات
و دخلنا في النواة
فأننا نذكر أن كل نواة تتميز برقمين هما عدد البروتونات و النيوترونات المكونة للنواة
و سبق أن ذكرنا أنه إذا أتحد عدد معين من البروتونات بأعداد مختلفة من النيوترونات فإنه ينتج لنا نظائر مختلفة من نفس العنصر
بعض هذه مستقرة
و الأخرى تتحلل بأن ترسل إلي الخارج إشعاعات نووية
متحولة بذلك إلي نظير أو عنصر أخر
و كما أننا نلاحظ أن الأعداد الذرية للغازات أو المواد الثابتة التركيب في حالة الإلكترونات
– و هي الأعداد المذكورة أعلاه –
هي أعداد زوجية
فقد لوحظ أيضا أن كل النظائر الثابتة تقريبا تحوى أعدادا زوجية من كل من البروتونات و النيوترونات
و من ضمن هذه الأعداد الزوجية وجدت أعدادا إذا أحتوت النواة علي إحداها من البروتونات أو النيوترونات فأنها تمتاز بثبات و استقرار قويين
و هذه الأعداد التي سميت بالأعداد السحرية هي 126,82,50,38,20,8,2
ففيما يختص بالعدد 2
نلاحظ أن نواة الهليوم و هي تحوي بروتونين و نيوترونين من أكثر النوى المعروفة استقرارا
و كذلك الأكسيجين الذي له 8 بروتونات , و 8 نيوترونات
و كذلك الكالسيوم و له 20 بروتونا ,
و يكفي للدلالة علي شدة الاستقرار و الترابط في هذه الأنوية أن نلاحظ أن لها 6 نظائر ثابتة
تحتوي أعدادا من النيوترونات تتراوح بين 20,28
و هذا عدد كبير من التجمعات في النيوترونات بالنسبة لصغر حجم النواة
و لكنه يدل دلالة قاطعة علي قوة التماسك في النواة
و من المعلوم أن الفرق بين أوزان مكونات نواة
قبل أن تتحد مع بعضها
و بعد اتحادها
هو مقياس لقوي الترابط في النواة
و عند قياس قوي الترابط هذه للنوى المختلفة
وجد أن قوي الترابط في النوى التي تحتوي أعدادا سحرية من البروتونات أو النيوترونات
هي أكبر من قيمتها فيما يجاورها من نوي
و دليل آخر علي قوة الترابط هذه
هي وفرة وجود العناصر في الطبيعة
إذ أنه من الطبيعي الفرض بأن أكثر العناصر توافرا في الطبيعة و بقاء علي مر السنين هي أكثرها ثباتا
و إذا ما نظرنا الآن إلي العدد السحري 50 وجدنا أن القصدير و تحتوي نواته علي 50 بروتونا و له عشرة نظائر ثابتة
و هي أكبر عدد من النظائر لأي عنصر أخر
و كذلك يتوافر القصدير أكثر من آي عنصر يجاوره في جدول العناصر
و لعل العدد 82 أكثر الأعداد مدعاة للعجب
فهناك سبع عناصر مختلفة تحتوي كل منها 82 نيوترونا
فنظير الباريوم الذي يحتوي 82 نيوترونا يكون 72% من المتوفر في الطبيعة من هذا العنصر
و نظير مادة السيزيوم الذي تحتوي نواته 82 نيوترونا يمثل 88% من المتوفر من هذا العنصر أيضا
و أخيرا و ليس أخرا
فالرصاص و هو الذي تنتهي إليه جميع المواد المشعة و تقف عن إشعاعها عندما تصل إليه تحتوي نواته علي 82 بروتونا
.
و قد أثبتت التجارب علي أن نوي العناصر التي تحتوي 50 أو 82 أو 126 نيوترونا
لا تحب أن تمسك بنيوترون إذا مر بها أو أقترب منها
و احتمال قبولها لنيوترون واحد يقل بحوالي عشر مرات عن احتمال قبول النوى التي تجاورها أو تماثلها في الوزن للنيوترونات
و هناك أدلة كبيرة غير هذه تؤيد و تزيد من قوة التركيب القشري للنواة و وجود الأعداد السحرية
و أنه لمن العجب حقا ما تظهره لنا هذه الحقائق من أن لكل من البروتونات و النيوترونات كيان منفرد
كل مستقل عن الأخر
عكس ما كنا نتوقعه من تأثير القوي النووية التي تربط بين مكوناتها
و فسر لنا هذا النظام القشري للنواة
حقائق لا حصر
لها أظهرتها التجارب
بحيث يعتبر بعض العلماء هذا الاكتشاف بأنه أعظم عمل علمي ظهر بعد الحرب العالمية الثانية
و طبعا كما قد يبدو لنا
ليس من السهل شرح ظاهرة الأنشطار النووي علي هذا الأساس
و هكذا خلال التطورات الحاسمة العظيمة
لبثت نظرية قطرة السائل منزوية قليلا
و إن لم تختف تماما
بل ظلت دائما مقرونة بظاهرة الأنشطار النووي
و كان لابد من إيجاد صورة أو طريقة للربط بين هاتين النظريتين أو الصورتين و تجمع بين مميزاتهما
و هكذا كان
فقد نجح العالم الشاب أوجي بوهر
– و هو نجل العالم الدنمركي نيلز بوهر واضع الصورة الأولي للذرة في سنة 1913 –
في وضع نظريته عن الحركة الجماعية للنواة
بأن أسبغ علي النواة ذات القشور المليئة بالنيوترونات و البروتونات حركة جماعية دورانية
بحيث يصبح سطح النواة الخارجي مشابه لسطح سائل في قابليته للاهتزاز و التذبذب
و يمكن تشبيه النواة في هذه النظرية
ببيضة تدار علي مائدة مثلا
وهي مرتكزة حول أحد طرفيها
إذا درسنا حركة السائل داخل البيضة
فإننا سنجد أن السائل لا يدور مع القشرة
بل أنه يتحرك فقط في الاتجاه الداخلي و الخارجي عمودي عل القشرة
و كذلك النواة
في هذه النظرية
يتحرك ما بداخلها بنفس الطريقة
و لكن سطحها – و هو ليس في صلابة قشرة البيضة – مرن و له حركة دورانية
و يتعرض لضغط من داخل النواة نتيجة لهذا الدوران
آي أن ما يدور فقط هو الجزء الخارجي من النواة فقط
و يتعرض هذا الجزء لضغط من الأجزاء الداخلية للنواة التي تتحرك من الداخل إلي الخارج و بالعكس
و بذا يتحور شكل النواة و يصبح لسطحها قابلية التذبذب و التحرك تحت هذا الضغط
و بذا تصبح مشابهة لحركة قطرة السائل
و نستطيع تصور ظاهرة الأنشطار علي أساس هذه الحركة الجماعية التي فرضت للنواة
و هذه الأخيرة لها ما يزال تركيبها القشري الملئ بالبروتونات و النيوترونات التي تشغله
أشكال إيضاحية
==========
الشكل الأول
==========
تتركب الذرة من جسيم ثقيل ( النواة ) يحمل عددا من الشحنات الموجبة
و يدور حولها عدد من الإلكترونات ( ذات الشحنة السالبة )
مساو لعدد الشحنات الموجبة علي النواة
و تدور هذه الإلكترونات حول النواة في مسارات ثابتة
أو سطوح قشرية تحيط بالنواة
و تستلزم النظرية الذرية ألا تحمل القشرة الأولي سوي إلكترونين فقط
أما القشرة الثانية فتحمل ثمانية إلكترونات ... و هكذا
و إذا ملئت هذا القشور بالإلكترونات فإن الذرات تصبح ثابتة لا تتحد بغيرها من ذرات العناصر الأخرى
و نري في الشكلين بأسفل
صورا لبعض الذرات التي تمتلئ قشورها بالإلكترونات تماما
و لذا فهي تتميز بثبات و استقرار كبيرين
و هذه الذرات هي ذرات الهليوم و النيون و الأرجون و الكريبتون .
http://www.geocities.com/no1_uname/tany.jpg
الشكل الثاني
========
تتكون نواة الذرة
– و هي التي تدور حولها الإلكترونات –
من نوعين من الجسيمات
هما بروتونات و نيوترونات
الأولي تحمل شحنات كهربية موجبة
و الأخيرة لا تحمل شحنات كهربية
و تختلف ذرة عنصر ما عن ذرة عنصر آخر
.بعدد ما في نواة كل من بروتونات ( دون نيوترونات )
فإذا كانت النواة تحتوي علي بروتون واحد فهي نواة الهيدروجين
مهما كان عدد النيوترونات المصاحب لهذا البروتون
و نري في الشكل الأول ثلاث ذرات للهيدروجين ( تسمي نظائر الهيدروجين )
و تختلف عن بعضها فقط في الوزن
و لكن لها جميعا نفس الخواص الكيميائية
و يمكن تكوين هذه النظائر بقذف نواة الذرة بجسيمات النيوترونات
و هي ممثلة بدوائر بيضاء
فيلتصق بعضها بالنواة
و بعض هذه النظائر غير ثابتة
آي سرعان ما تنطرد النيوترونات الزائدة
راجعة بذلك إلي وضعها الأصلي
و نري في الشكل الثاني ثلاثة نظائر للهليوم
تحتوي كل ذرة منها علي بروتونين
و أعداد مختلفة من النيوترونات
و لذا فهي تختلف في الأوزان و الاستقرار فقط
و يوضح الشكل الثالث أيضا
بعض أمثلة لذرات عنصر الليثيوم
و تحتوي كل منها علي ثلاث بروتونات فقط مع أعداد مختلفة من النيوترونات
http://www.geocities.com/no1_uname/talet.jpg
الشكل الثالث
========
نري في الشكل بأسفل
تمثيلا لأول تجربة أجريت في تحويل عنصر إلي عنصر آخر
بضرب نواته بجسيمات صغيرة تلتحم به و تغير عدد ما به من بروتونات
آي تحوله إلي عنصر آخر
و كان اللورد راذرفورد
هو الذي قام بهذه التجربة في سنة 1919
إذ قذف نواة النيتروجين بجسيم ألفا ( الذي يتكون من 2 بروتون + 2 نيوترون )
فتحولت إلي نواة الأكسيجين بأن ضمت إليها نيوترونين و بروتون واحد من جسيم ألفا تاركة البروتون الآخر
و يبين العدد المذكور في أعلي " أسم " العنصر علي اليمين وزن النواة
في حين يبين العدد المبين علي اليسار إلي أسفل عدد البروتونات
و نري في أسفل الصورة الجهاز البسيط الذي أستخدمه راذرفورد في تجربته هذه
و كان غاز النيتروجين يملأ الجهاز
و تصطدم جسيمات ألفا المنبعثة من الوسط بنوى الغاز محدثة التحول النووي المذكور
و يشاهد هذا التحول من التوهجات التي تظهر علي لوحة كبريتيد الزنك
http://www.geocities.com/no1_uname/rab3.jpg
شكل رقم ( 4 )
==========
نري في الشكل أدناه
التطورات التي تحدث في قطرة من سائل
( أو نواة ذرة )
عند إثارتها لكي تنقسم إلي قطرتين
و بعض الرذاذ الدقيق
عند إثارة القطرة تصبح بيضاوية الشكل "ب"
فإذا استمرت الإثارة تتحول القطرة ( أو النواة )* إلي كرتين صغيرتين متصلتين بعنق صغير "ج"
ثم يتم الانقسام بعد ذلك علي الصورة المبينة في " د"
http://www.geocities.com/no1_uname/aol.jpg
شكل رقم (5) , (6(
=============
نرى في الشكلين ( 5,6)
بعض أمثلة التفاعلات النووية
التي تقذف فيها النواة بجسيمات صغيرة مختلفة
فيتغير تركيبها
و ينتج من هذا التفاعلات جسيمات مختلفة بروتونات و نيوترونات أو أشعة جاما
و هذه التفاعلات – فضلا عن استحداثها لمواد مشعة –
تمكننا من دراسة و تفهم القوي الموجودة في النواة
http://www.geocities.com/no1_uname/khams.jpg
http://www.geocities.com/no1_uname/sades.jpg
هوامش الدرس
================================================== ================================================== ===================
[1]
ذلك لأنه من المعروف أن تركيز الشحنات علي السطح يكون أكبر في الأماكن التي تقل عنها قيمة نصف قطر التكور ؛ آي أنه في الشكل البيضاوي تتركز الشحنات في طرفي القطرة حيث انحناء السطح كبير عند هذين الطرفين
الدرس الثاني
فيزياء فيرمي1
================================================== ==================================
كان العالم فيرمي ( Enrico Fermi)
في العام 1934
يقوم ببعض التجارب للحصول على نظائر العناصر عن طريق قذف النوى بالنيوترونات
وعندما وصل إلى عنصر اليورانيوم
( العنصر الأخير في الجدول الدوري في ذلك الوقت )
توقع أن قذف العنصر بالنيوترونات سيؤدي إلى وجود نواة غير مستقرة تقوم بإطلاق جسيمات بيتا
وبالتالي ازدياد العدد الذري من 92 إلى 93
و إنتاج عنصر جديد في الجدول الدوري
ولكنه لم يحصل على ما توقعه ولم يستطع التعّرف على نواتج التفاعل
واستمرت الأبحاث والدراسات من العام 1935 إلى العام 1938
حيث قام عالم كيميائي ألماني يسمى إدا نوداك Ida Noddack ) )
بالتعرف على نواتج التفاعل
وأوضح أن نواة اليورانيوم انشطرت إلى نواتين متوسطتي الكتلة
وقد أكدت الدراسات صحة ما افترضه هذا العالم
وبذلك يكون الأنشطار النووي
" انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتي الكتلة , وإنتاج كميات هائلة من الطاقة نتيجة تفاعل نووي "
ولإحداث الأنشطار تقذف النواة الثقيلة مثل ( يورانيوم ـ 92 /235 )
بجسيمات خفيفة نسبياً مثل النيوترونات
التي تعد أفضل القذائف لأنها لا تحمل شحنة
ويمكن تمثيل الأنشطار النووي لليورانيوم بصورة عامة بالمعادلة التالية
http://www.geocities.com/no1_uname/sab3.gif
ولا ينتج دائماً نفس نواتج التفاعل إلا أن العدد الذري للأنوية Y , y
يتراوح بين 36 و 60
ومن الإنشطارات الشائعة الحدوث
http://www.geocities.com/no1_uname/thamen.gif
http://www.geocities.com/no1_uname/tase3.gif
http://www.geocities.com/no1_uname/3asher.gif
http://www.geocities.com/no1_uname/7dasher.gif
وفي التفاعلات السابقة
فإن مجموع كتل المواد الناتجة من التفاعل أقل من مجموع كتل المواد الداخلة في التفاعل
مما يؤكد أن هذا التفاعل منتج للطاقة
مثال) 1 )
حدد كمية الطاقة الناتجة في التفاعل :
http://www.geocities.com/no1_uname/etnasher.gif
الحل:
كتل المواد الداخلة في التفاعل :
ك النيوترون = 1.008665 و.ك.ذ
ك اليوراينوم = 235.043933 و.ك.ذ
ـــــــــــــــــــــ
ك النيوترون + ك اليورانيوم = 236.052598 و.ك.ذ
كتل المواد الناتجة من التفاعل =
3 × ك النيوترون = 3.025995 و.ك.ذ
ك الباريوم = 140.913740 و.ك.ذ
ك الكريبتون = 91.925765 و.ك.ذ
ــــــــــــــــــــــــــــــــ
3 × ك النيوترون + ك الباريوم + ك الكريبتون = 235.865500 و.ك.ذ
ك = الفرق بين مجموع الكتل الداخلة والناتجة
= 236.052598 ـ 235.865500
= 0.187098 و.ك.ذ
الطاقة الناتجة = 0.187098 × 931 = 174 مليون إلكترون فولت
وهذا هو مقدار الطاقة الناتجة من انشطار نواة واحدة من اليورانيوم
وهو مقدار هائل وتصل الطاقة الناتجة إلى 200 مليون إلكترون فولت
وذلك لأن النوى الناتجة هي نوى مشعة تقوم بإطلاق طاقة تصل إلى 20 مليون إلكترون فولت
للوصول إلى مرحلة الاستقرار
ولتفسير ما يحدث أثناء عملية انشطار النواة
افترض العالمان بور وويلر (Neils Bohr & John Wheeler)
نموذج " قطرة السائل "
ويفترض هذا النموذج تماثلاً بين النواة وبين قطرة سائل مشحونة
حيث تقوم نواة اليورانيوم باصطياد النيوترون وتصبح نواة مستثارة تهتز بعنف مما يؤدي إلى حدوث تغير في شكلها
وفي هذا الشكل الجديد ( كما هو موضح ) فإن القوى النووية تصبح أضعف مما هي عليه أصلاً ويبدأ تأثير قوى التنافر الكهربائية
حيث تنقسم النواة إلى قسمين
وينتج المزيد من النيوترونات والطاقة الهائلة
والنيوترونات المسببة للأنشطار هي نيوترونات بطيئة وهي تمتلك أكبر احتمال للاصطدام بالنواة وإحداث التفاعل .
التفاعل المتسلسل - Chain Reaction
لعلك لاحظت أن انشطار نواة اليورانيوم ـ 235 ينتج مجموعة من النيوترونات ) اثنين أو ثلاثة )
وأن ما سبب انشطار النواة هو نيوترونات بطيئة
وبذلك يمكن وتحت شروط معينة أن تتسبب النيوترونات الناتجة من التفاعل في مزيد من الإنشطارات المتتالية
والتي تنتج قدراً هائلاً من الطاقة
وهذا ما يعرف بالتفاعل المتسلسل
وفي الأسلحة النووية
يتم إحداث تفاعل متسلسل غير متحكم فيه
مما ينتج طاقة هائلة ومدمرة
وتؤدي إلى حدوث أضرار عديدة
أما إذا تم التحكم في عدد النيوترونات المشاركة في التفاعل
فإنه يكون بالإمكان التحكم في الطاقة الناتجة
والسيطرة عليها واستغلالها في العديد من الأغراض
وهذا ما يحدث فعلاً في المفاعل النووي
ومن المشاكل التي تعترض التفاعل المتسلسل
1- إذا كانت كتلة العنصر المستخدم في التفاعل أقل من كتلة معينة تسمى " الكتلة الحرجة" فإن كثير من النيوترونات ستفلت دون التفاعل مع أنوية جديدة .
2- النيوترونات الناتجة عن الأنشطار هي نيوترونات متوسطة السرعة , ولذا يلزم تقليل سرعتها حتى تستطيع القيام بعمليات انشطار جديدة .
3- يحتوي اليورانيوم الطبيعي على 99.3 % من اليورانيوم (92/238) - والذي يمتص النيوترونات المتوسطة السرعة دون حدوث انشطار, وعلى 0.7% من اليورانيوم (92/235) اللازم لعملية الأنشطار وللحصول على تفاعل متسلسل في انفجار نووي يلزم زيادة تركيز اليورانيوم (92/235) إلى 50% في حين يلزم تركيزه إلى 3.6 % في المفاعلات النووية .
القنبلة النووية - Atomic Bomb
لبناء قنبلة ذرية يلزم أن تكون كتلة اليوراينوم ـ 235 مساوية للكتلة الحرجة اللازمة لبدء التفاعل المتسلسل
وقد قامت الولايات المتحدة الأمريكية ببناء أول قنبلة ذرية انظر الشكل والتي أطلق عليها " الرجل النحيف " "Thin man "
وأسقطت على هيروشيما في ( 5 آب - أغسطس ) 1945
وهذا النوع من القنابل يتكون من قطعتين من اليورانيوم
كل منهما كتلته أقل من الكتلة الحرجة
وتُطلق أحداهما (الصغرى ) على شكل قذيفة توجه نحو الكبرى وتنتج الكتلة الحرجة اللازمة لبدء التفاعل المتسلسل الذي يقود إلى الانفجار العنيف
ومن الصعوبات التي تواجه صناعة مثل هذه القنبلة
استخلاص اليورانيوم ( 92/235 ) من اليورانيوم (92/238)
ولذلك تمت صناعة نوع آخر من القنابل
ففي المرحلة الأولى يقذف اليورانيوم ـ 238 بالنيوترونات حسب المعادلة التالية
http://www.geocities.com/no1_uname/tlatasher.gif
لينتج النبتونيوم(93/239) الذي يتحلل إلى بلوتونيوم (94/239) حسب المعادلة التالية
http://www.geocities.com/no1_uname/arb3tasher.gif
ولقد أتضح أن قابلية بلوتونيوم ـ 239 للأنشطار أكبر من قابلية اليورانيوم ـ 235
ولذلك فإنه يلزم كتلة أصغر للوصول إلى الكتلة الحرجة
ولذلك قام العلماء بتصميم نوع آخر من القنابل الذرية ( قنبلة البلوتونيوم )
وتكون هذه القنبلة على شكل قطعة كروية صغيرة من البلوتونيوم توضع في مركز كرة
وتحاط بقطع من البلوتونيوم موضوعة على بعد ثابت من الكرة
بحيث تكون سطح كرة أكبر
وكتلة كل منها أقل من الكتلة الحرجة انظر الشكل
ولإحداث الانفجار
تجري تفاعلات كيميائية تقوم بإطلاق قطع البلوتونيوم كلها في آن واحد نحو مركز الكرة
مما يؤدي إلى التحام قطع البلوتونيوم وتكوّن الكتلة الحرجة ويبدأ التفاعل المتسلسل
وقد أطلقت أول قنبلة بلوتونيوم على مدينة ناجازاكي في اليابان
وسميت " الولد السمين " " Fat Boy " في 9 آب ( أغسطس ( 1945 -
المفاعل النووي الإنشطاري
قام فيرمي ببناء أول مفاعل نووي انشطاري في جامعة شيكاغو
وبدأ العمل فيه في 2 كانون أول ( ديسمبر ( 1942 ,
وكانت هذه أول مرة يتم فيها إحداث تفاعل نووي مُسيطر عليه
ويوضح الشكل التالي التفاعل النووي داخل المفاعل النووي
حيث يحتوي المفاعل النووي على يورانيوم ـ 238 مضاف إليه 3.6 % من اليورانيوم ـ 235 ويتم إحداث التفاعل التالي
http://www.geocities.com/no1_uname/khmstasher.gif
وتكون النيوترونات الناتجة عن هذا التفاعل سريعة لأنها تمتلك طاقة حركية كبيرة
ولذلك يوضع المفاعل في حوض به ماء تحت ضغط مرتفع
حيث يعمل الماء على إبطاء النيوترونات وتقليل سرعتها حتى تستطيع البدء بانشطار جديد
ولكي يحدث التفاعل المتسلسل
ولكن لا يُسمح لهذا التفاعل بأن يستمر بعشوائية كما في القنبلة الذرية
لذلك يتم السيطرة عليه باستعمال ألواح من الكادميوم
حيث تعمل هذه الألواح على امتصاص النيوترونات
وبذلك يقل عدد النيوترونات المسببة للأنشطار
ويتم السيطرة على التفاعل
ويوجد وظيفة أخرى للماء حيث تعمل على التبريد نتيجة للحرارة العالية الناتجة عن التفاعل
ومن مساوئ استخدام هذا المفاعل
المخلفات النووية الناتجة عن التفاعل
حيث ينتج نظائر عديدة مشعة يجب التخلص منها
والطريقة المتبعة حالياً هي دفن هذه المخلفات في قاع مناجم الملح
والتي تكون جافة وتبعد عن سطح الأرض مسافة تقدر بآلاف الأقدام
حيث يمكن أن تبقى هناك ولا تتسبب في تلويث البيئة
الدرس الثالث
النشاط الإشعاعي الطبيعي
================================================== ==================================
مقدمة
يهتم هذا الجزء بمناقشة جزء من الخواص المتغيرة مع الزمن للنوى
نقصد بذلك تلك التي تتعلق بالنشاط الإشعاعي للنوى
حيث يتميز هذا النشاط بالتحويل من نظام ابتدائي إلى نظام نهائي بصورة تلقائية
إن مسألة حدوث العملية تلقائياً إنما هو أمر يتعلق بالطاقة
فإذا كانت الطاقة الكلية للنظام النهائي أقل منها في النظام الابتدائي عندئذ يكون بالإمكان حدوث التحول التلقائي
النشاط الإشعاعي الطبيعي The Natural Radioactivity -
إن الإلكترونات المدارية للذرة
تستطيع أن تمتص طاقة وإن تغير من مستواها
وفي بعض الأحيان قد تكون الطاقة الممتصة كبيرة لدرجة تسمح للإلكترون بعمل قفزة نهائية
وبأن يتخلص من جاذبية النواة
والنتيجة هي تولد الأيون ( أي ذرة ينقصها إلكترون )
ونستطيع القول بأنه في هذه الظروف الاستثنائية
تفقد الذرة كل إلكتروناتها أو معظمها
وتبقى عبارة عن نواة معزولة
ولذلك فإن الذرات
ليست غير قابلة للانقسام
بعكس الاعتقاد الذي ظل سائداً لفترة طويلة
مهما يكن من أمر فإن التأين ليس مجرد ظاهرة عرضية
فكل ذرة متأينة متصلة بالمادة
لن تلبث أن تستعيد إلكتروناتها وتقوم بامتصاصها من الوسط المحيط بها فتعود إلى تكوينها الأصلي
ولتقسيم ذرة بصفة نهائية يحتاج الأمر لأجراء إضافي
ذلك هو تفتيت نواتها
ذلك ما يمكن أن نتوقعه بالنظر إلى تعقد تكوين النوى
وليس فقط يمكن تفتيت النوى
ولكن بعضها يتفتت تلقائياً
وتنبعث منها إشعاعات ثم تتحول بعد ذلك إلى نوى مختلفة
أنواع الأشعة المنبعثة من المواد المشعة طبيعياً
قام راذرفورد بدراسة خواص الإشعاعات المنبعثة من العناصر المشعة
وذلك بوضع مصدر الراديوم ( مادة مشعة (
داخل حافظة من الرصاص
ذات ثقب اسطواني صغير القطر
يمكننا من الحصول على حزمة ضيقة من الإشعاعات
وذلك باستخدام مجال مغناطيسي قوى كمحلل
فلاحظ أن الحزمة بعد اختراقها للمجال تنقسم إلى ثلاثة أقسام
1-
تنحرف أحدها في الاتجاه العمودي على المجال المغناطيسي ، ويدل اتجاه انحرافها على أنها مكونة من جسيمات مشحونة بشحنة موجبة . كما يدل مقدار الانحراف على ثقل هذه الجسيمات وباستعمال مجال مغناطيسي قوي ومجال كهربي قوي تمكن راذرفورد من إثبات أن هذه الجسيمات التي سميت جسيمات ألفا مشحونة بشحنة موجبة تساوي ضعف شحنة الإلكترون . وهي عبارة عن نواة ذرة الهليوم وكذلك اثبت راذرفورد أن جسيمات ألفا أقل أنوع الإشعاعات نفاذاً في الأجسام وتنطلق بسرعة تتراوح ما بين10/1 إلى 100/1 من سرعة الأمواج الكهرومغناطيسية . ولها قدرة على تأيين الغازات .
2-
أشعة بيتا وهي تنحرف كذلك في الاتجاه العمودي على المجال المغناطيسي ويدل اتجاه انحرافها على أنها مكونة من جسيمات مشحونة بشحنة سالبة ، كما يدل مقدار الانحراف على أنها جسيمات خفيفة سالبة الشحنة وهي أكثر نفاذاً في الأجسام من جسيمات ألفا . وهي في الواقع إلكترونات ذات سرعات فائقة تصل في بعض الأحيان إلى ما يقارب من .998 من سرعة الضوء ، كما أن لها قدرة على تأيين الغازات ولكن بدرجة أقل من جسيمات ألفا .
3-
أشعة جاما :- وتتميز أشعة جاما بميزات الأشعة السينية فهي ذات طبعة موجيه وليس لها وزن أو شحنة ، وطول موجتها صغير جداً يتراوح بين . 10-8 إلى 10-10 وهي شديدة النفاذية إذا ما قورنت بغيرها من الإشعاعات الطبيعية أو حتى الأشعة السينية
ولأشعة جاما القدرة على تأيين الغازات ولكن بدرجة أقل من تأيين جسيمات ألفا أو بيتا . ويمكن القول أن ذلك مرجعة إلى قوة نفاذيتها التي تفوق كل من أشعة بيتا وألفا حيث تتناسب قوة النفاذية للإشعاعات الثلاثة عكسياً مع قوة تأينها .
المصادر الطبيعية للإشعاع الذري
الإشعاع الذري موجود قبل خلق الأرض بزمن طويل . وله ثلاث مصادر رئيسية على الأرض
هي
- الأشعة الكونية - Cosmic rays
المصدر الرئيسي لهذه الأشعة ناتج عن الحوادث النجمية في الفضاء الكوني البعيد ومنها ما يصدر عن الشمس خاصة خلال التوهجات الشمسية التي تحدث مرة أو مرتين كل 11سنة ، مولدة جرعة إشعاعية كبيرة إلى الغلاف الغازي للأرض . وتتكون هذه الأشعة الكونية من 87% من البروتونات و 11 من جسيمات ألفا ، وحوالي 1% من النوى ذات العدد الذري ما بين 4 و 26 وحوالي 1% من الإلكترونات ذات طاقة عالية جداً وهذا ما تمتاز به الأشعة الكونية ، لذلك فإن لها قدرة كبيرة على الاختراق . كما أنها تتفاعل مع نوى ذرات الغلاف الجوي مولدة بذلك إلكترونات سريعة وأشعة جاما ونيوترونات وميزونات .ولا يستطيع أحد تجنب الأشعة الكونية ولكن شدتها على سطح الأرض تتباين من مكان لأخر .
- النشاط الإشعاعي الطبيعي في القشرة الأرضية Natura radioactivity in The earth Sheff -
إن من أهم العناصر المشعة في صخور القشرة الأرضية هي ( البوتاسيوم 4-0- ) و(الروبيدوم 87- ) وسلسلتا العناصر المشعة المتولدة من تحلل ( اليورانيوم -238 ) و(الثوريوم -232 ) . وهناك ما يقارب الأربعين من النظائر المشعة . وأعمار النصف للعناصر المشعة الأساسية في صخور القشرة الأرضية طويلة جداً ، لهذا بقيت في الأرض إلى الآن منذ خلقها ، فعمر النصف ( للبوتاسيوم -40 ) يزيد على ألف مليون سنة وعمر النصف ( الروبيدوم -87) يزيد على أربعين ألف مليون سنة وهذه النظائر المشعة تبعث أنواعاً مختلفة من الإشعاع الذري كجسيمات بيتا وألفا وأشعة جاما .
ومستوى النشاط الإشعاعي الطبيعي في القشرة الأرضية متقارب جداً في معظم الأماكن ، حيث لا يوجد اختلاف يذكر عن مكان وآخر بصفة عامة . إلا أن هناك أماكن على الأرض يزداد فيها الإشعاع الطبيعي بشكل كبير نتيجة وجود تركيزات عالية من العناصر المشعة طبيعياً في صخور القشرة الأرضية .
- النشاط الطبيعي داخل جسم الإنسان
يشع جسم الإنسان من الداخل عن طريق كل من الهواء الذي يتنفسه والغذاء والماء الذي يصل إلى جوفه ، فالهواء هو المصدر الرئيسي للجرعة الإشعاعية الطبيعية التي تصل إلى داخل جسم الإنسان ومصدرها الأساسي غاز الرادون الموجود في جو الأرض والمتولد عن التحلل التلقائي لنظير « اليورانيوم -238 » الموجود طبيعياً في صخور قشرة الأرض.
وكذلك فإن كلا من الغذاء الذي يتناوله الإنسان والماء الرئيسي لتلك المواد المشعة في النبات هو التربة التي تمتص منها النباتات تلك المواد مع غيرها من المواد الطبيعية فتدخل في بنائها . كما أن بعض الغبار الذي يتساقط على النبات يحوي آثاراً من تلك المواد المشعة ، وتصل المواد المشعة إلى داخل جسم الإنسان عن طريق تناوله النباتات أو لحوم ال#$##$##$##$##$#ات التي تتغذي على النباتات وتدخل المواد المشعة أيضاً مع الماء الذي نشربه حيث تحتوى المياه على آثار قليلة جداً منها .
لذلك تكون أجسامنا مشعة قليلاً من الداخل نظراً لوجود بعض العناصر المشعة فيها مثل البوتاسيوم - 40 ) و ( الكربون 14 ) .
وتسلك المواد المشعة - عادة - طرقاً معقدة قبل دخولها جسم الإنسان
قانون التفكك الإشعاعي - Radioactiue decag law
تعتبر ظاهر التفكك الإشعاعي ظاهرة إحصائية ، أي أنه لا يمكن التكهن بزمن
تنحل عند نواة بعينها ، ولكن عند وجود عدد كبير جداً من أنوية النظير المشع ، فإنه بمتابعة معدل تغير كمية الأشعة المنبعثة يمكن معرفة الكثير عن نوعية التحول .
هناك احتمال محدد للتفكك في وحدة الزمن لأي نظير مشع ، وهذا الاحتمال يعرف بثابت مميز لكل نظير مشع بغض النظر عن حالته . الكيميائية أو الفيزيائية ( من سائله أو صلبه أو غازية )
فإذا كان N عدد الأنوية المشعة الموجودة في عينة ما عند زمن ( T ) فإن معدل التفكك يعطي المعادلة
حين تسمى λ بثابت التفكك ( decay Constant ) وهو يعد مقياساً لاحتمال تفكك نواة معينة .
وبمكاملة المعادلة السابقة في الفترة الزمنية من t = o إلى t = t فإن عدد الأنوية N التي تبقى بعد مضي زمن t يمكن حسابه بدلالة عدد الأنوية N__o عند البدء أي عند t = o ويعطي التكامل
ومنها
N = No e- λt
وتعرف هذه المعادلة بقانون التفكك الإشعاعي وهي تعطي العلاقة بين عدد الأنوية المتبقية N والزمن t .
أنواع التفكك الإشعاعي
تفكك الفا
في هذه العملية تفقد النواة المشعة ( حيث X رمز النظير ) جسيم الفا المكون من بروتونين ونيوترونين وهو عبارة عن نواة ذرة الهيلوم . وهذا يعني نقصان العدد الكتلي بمقدار أربع وحدات والعدد الذري بوحدتين وبذلك تكون النواة الناتجة مختلفة تماماً عن النواة الأم .
تفكك بيتا B-Decay-
تصدر نوبات بعض النظائر جسيمات تعرف بجسيمات بيتا ( B-Particles) وهذه الجسيمات عبارة عن إلكترون أو بوزيترونات والبوزيترون ( Positron) عبارة عن جسم كتلة مساوية لكتلة الإلكترون ولكن شحنته موجبة . ويحدث هذا النوع من التفكك للأنوية ( المعروف باسم تفكك بتيا ) في كثير من النظائر سواء كانت ثقيلة أم خفيفة .
أنواع تفكك بيتا - Types of B-decay
1)
التفكك الإلكتروني Eelectron decay
يلاحظ أن إصدار إلكترون من النواة ناتج عن تحول نيوترون من نيوترونات النواة إلى بروتون وذلك لكي تصبح النسبة بين النيوترونات والبروتونات هي نسبة الاستقرار ويعبر عن هذا التفكك كالآتي :-
2 )
التفكك البوزيتروني Positron decay
في بعض الأحيان تكون نسبة النيوترونات إلى البروتونات في النظير المعين أقل من النسبة التي تحقق الاستقرار . وفي هذه الحالة يتحول أحد بروتونات النواة إلى نيوترون وينطلق نتيجة لذلك بوزيترون يحمل شحنة البروتون الموجبة ويعرف تفكك بيتا في هذه الحالة بالتفكك البوزيتروني ويعبر عنه كالآتي :
3 ) الاسر الالكتروني : Electron Capture
يمكن أن يحدث تحول أحد بروتونات النواة إلى نيوترون بطريقة أخرى يتم ذلك بأن تأسر النواة إلكترون من إلكترونات المدارية القريبة من النواة ( أي المدار k وفي أحيان قليلة من المدار ) ويتحد هذا الإلكترون المأسور مع أحد البروتونات فيتكون النيوتون . ويعرف تفكك بيتا في هذه الحالة بالأسر الإلكتروني ويعبر عن الآتي :-
وهكذا فإنه يوجد ثلاثة أنواع لتفكك بيتا هي التفكك الإلكتروني ( - B- ) والبوزيتروني ( +B ) والاسر الإلكتروني ( Electron Copture ) . وفي حالة الأسر الإلكتروني لا تصدر النواة أياً من جسيمات بيتا ولقد ثبت فيما بعد أنه عند حدوث أي نوع من تفكك بيتا ينطلق من النواة جسيمات تعرف باسم النيوترينو ( neatrino) - V ( نيو ) .
والنيوترينو عبارة عن جسم متعادلة الشحنة وكتلة السكون له مساوية للصفر
( أي Mv = o ) . وعلى هذا أصبح التعبير عن الأنواع الثلاثة لتفكك بيتا كالآتي
اضمحلال جاما
إشعاعات جاما هي عبارة عن موجات كهرومغناطسية ذات طاقة عالية . وتصدر إشعاعات جاما إذا تكونت النواة الوليدة الناتجة عن تفكك الفا أو تفكك بيتا في حالة مثارة فتفقد النواة إثارتها عن طريق التخلص من الطاقة في شكل إشعاعات جاما وبذلك فإنه بالنسبة لاضمحلال جاما تكون النواة الوليدة هي نفسها النواة الأم ولكنها أكثر استقراراً .
وتجدر الإشارة إلى أن بعض النظائر المشعة تتفكك إلى نظائر غير مستقرة يكون النظير الناتج مشعاً بدوره وبالتالي يتفكك إلى نظير آخر .
وهكذا نجد أن هناك العديد من النظائر التي لها نشاط إشعاعي طبيعي وتتفكك هذه النظائر مصدره إما جسيمات الفا أو بيتا أو كليهما معاً وقد يتبع ذلك مباشرة أو خلال فترة زمنية معينة إشعاعات جاما الصادرة نتيجة انتقال النويات الوليدة من الحالات المثارة إلى الحالات الأرضية .
=====================================
نظرية الانحلال الإشعاعي
تقدم رذر فورد وسودي سنة 1905 بنظرية الانحلال لتفسير ظاهرة النشاط الإشعاعي الطبيعي . وتقضي النظرية بأن ذرات العناصر المشعة تنحل نتيجة لما ينبعث منها من جسيمات الفا أو بيتا التي هي في حد ذاتها جسيمات مادية ، أي أن جزءاً محدد من نواة الذرة ينطلق بسرعة فائقة تارك وراءه ذرات عنصر جديد يختلف تماماً في خواصه الطبيعية والكيميائية عن العنصر الأصلي . ويكون العنصر الجديد أو المولود مشعاً أيضاً فتنطلق من نوى ذراته جسيمات مادية ينتج عن انطلاقها أن تتحول ذرات هذا العنصر الجديد إلى ذرات عنصر ثالث جديد وهكذا نتابع عملية التحول من عنصر مشع إلى عنصر آخر مشع حتى ينتهي الانحلال عند عنصر مستقر وجدير بالذكر أنه فيما عدا حالات نادرة جداً فإن نوى عنصر معين تنحل بانبعاث نوع واحد من الجسيمات ، أما جسيمات الفا أو جسيمات ( بيتا ) فلا تنبعث الجسيمات من نواة واحدة ، ومعنى هذا أن النواة التي يحدث انحلالها بجسيمات الفا لا ينبعث منها جسيمات بيتا ، ألا أن انبعاث جسيمات الفا أو جسيمات بيتا قد يكون مصحوباً بانبعاث أشعة جاما .
وتسمى العناصر الناتجة من عملية التحول المتتابع بالمتسلسلة الإشعاعية ويتوقف الوزن الذري للعنصر الوليد بعد أي تحول على نوع الأشعة المنطلقة في عملية التحول فعندما ينطلق جسيم الفا ( وزنه a ) من ذرة الراديوم ( وزنها الذري 226 ) تتكون ذرة عنصر جديد وزنه الذري 222 ، ويعرف هذا العنصر الجديد بالرادون وهو ذو نشاط إشعاعي وتنطلق منه جسيمات الفا تتحول ذرته إلى عنصر آخر هو الراديوم ( وزنه الذري218 ).
متسلسلات النشاط الإشعاعي الطبيعي
إن جميع العناصر ذات النشاط الإشعاعي الطبيعي تقع إعدادها الذرية بين Z = 81 وZ = 92 وهناك ثلاث مسلسلات في الطبيعة ، وتعتبر معظم النويدات المشعة في الطبيعة نواتج انحلاليه لها . وكل متسلسله تبدأ بنويدة أم تمر بسلسلة من التحويلات التي تشمل انبعاث جسيمات الفا وبيتا لتكوين نويدات وليدة . وشكل رقم (1) يتضمن اسماء المتسلسلات الثلاثة والأعمار النصفية للنويدات الأم والنويدات الوليدة النهائية المستقرة لكل متسلسلة .
متسلسلات النشاط الإشعاعي
1 ) متسلسلة اليورانيوم :
تبدأ هذه المتسلسلة بعنصر اليورانيوم Ui ويبلغ نصف العمر لليورانيوم4.5X109 yer . ويمر اليورانيوم بسلسلة من التحولات التي يصاحبها انبعاث جسيمات الفا أو بيتا حتى ينتهي بالرصاص المستقر وفيما يلي جدول لعناصر هذه المجموعة :
2 ) متسلسلة الأكتيوم :-
هذه المتسلسلة يرجع أصلها إلى الأكتيويورانيوم وهو النظير لليورانيوم
والذي يبلغ نصف العمر 7.1X108 yer ويمر الأكتيويورانيوم بسلسلة من التحولات حتى ينتهي بنظير الرصاص المستقر ويمكن التعبير عن الوزن الذري لعناصر هذه المجموعة بالرمز 4ن + 3 حيث تترواح قيمة ن بين 51 ، 58 .
3 ) متسلسلة الثوريوم :-
تبدأ بعنصر الثوريوم يمر بسلسلة من التحولات ثم يتحول بعد إشعاع ست من جسيمات الفا وأربعة من جسيمات بيتا إلى نظير الرصاص المستقر
ويمكن التعبير عن الوزن الذري لعناصر هذه المجموعة بالرمز 4ن وتتراوح قيمة ن في هذه المجموعة بين 52، 58 .
4 ) مجموعة النبتونيوم :-
كان من الطبيعي أن يتجه التفكير إلى احتمال وجود متسلسلة رابعة من العناصر الطبيعية المشعة يعبر عن 1.8 أوزانها الذرية بالرمز (4ن+1) ولم يكن معروفاً من عناصر هذه المجموعة سوى سبعاً موجود بكميات ضئيلة جداً في الغلاف الصخري ( القشرة الأرضية ) وكذلك الناتج النهائي البزموث ( وزنه الذري 209) .
وفي أثناء الحرب العالمية الثانية استخدم العلماء النشاط الإشعاعي الصناعي لإنتاج نظائر مختلفة لكل العناصر وامكنهم بذلك تحضير عناصر المجموعة الرابعة التي لم تكن موجودة في الطبيعة . ويعتبر البلوتونيوم العنصر الوالد لهذه المجموعة ولذلك فهي تعرف بمجموعة البلوتونيوم أو المجموعة 4ن+1 حيث تتراوح قيمة ن بين 52،60 .
وهي تبدأ بـ التي لها عمر نصفي مقداره لليورانيوم2 .25X106ger وهذه المتسلسلة تنهي بعد انحلالها بنظير البزموث .
التفكك الإشعاعي المتزن
تكون المادة الناتجة عن عمليات التفكك الإشعاعي في بعض الحالات هي نفسها مادة مشعة فتفكك بصورة تلقائية حال تكونها ومن أشهر الأمثلة على ذلك اليورانيوم 234 حيث ينطلق من نواته جسيم ألفا ويتحول لثوريوم 230 والذي بطلق بدورة جسيماً
آخراً ويتحول لراديوم 226 وهكذا . وإذا وجدت عينة نقية من اليورانيوم فإن هذه العينة وبعد مضي زمن معين محتوي على مزيج من هذه العناصر أو النويدات نفرض أن المادة الأصلية ( تعرف بالنواة الأم )1x وفترة نصف العمر لها Τ1 وثابت تفككها l2 قد تفككت ونتج عنها مادة جديدة x2 ( تعرف بالنواة البنت ) وفترة نصف عمرها Τ2 وثابت تفككها l1 ونفرض أن عدد ذرت المادة الأصلية ( أي عندما (t = 0 ) يساوي N0 بينما يساوي عدد ذرات المادة الجديدة الصفر عند نفس الزمن ( t = 0 ) ويمكن كتابة عدد ذرات المادة الأصلية الأم كدالة في الزمن على الصورة N1( t ) = N0 e وبعد مضي فترة زمنية مقدارها d t فإن عدداً مقداره N1l1dt بتفكك من المادة 1x ويتحول للمادة الجديدة x2 والتي ينقص عددها في نفس الفترة الزمنية وبسبب التفكك بمقدار N 1 l1dt وبالتالي فإن عدد الذرات المتبقية من x2 يكون N2 حيث
dN2 = N1 l1dt - N2 l2dt
ويكون معدل تراكم أو إنتاج هذه المادة هو
= N1 l1- N2 l2
وتكون فترة نصف العمر للنواة الأم في بعض الحالات طويلة جداً مقارنة مع فترة نصف العمر للنواة البنت أي T2 << T1 ( وهذا يعني أن معدل تفكك النواة الأم صغير جداً مقارنة مع معدل تفكك النواة البنت ، وفي هذه الحالة وعند اعتبار الفترات الزمنية التي تكون متقاربة مع T2 وهي بالتالي قصيرة جداً مقارنة مع فترة نصف الحياة للنواة الام فإنه يمكن اعتبرا أن عدد ذرات الأم ثابت وكذلك عدد الذرات التي تتفكك في الثانية الواحدة . وبما أن معدل تفكك النواة البنت كبير جداً فإن هذه الذرة تتفكك بنفس معدل تكونها ويبقى عدد ذراتها بالتالي ثابتاً ويكون معدل تراكمها معدوماً أي أن
وفي حالة وجود عدة عمليات تفكك فإنه يمكن تعميم النتيجة السابقة لتصبح
N1 l1 = N2 l2 = N3 l3 = …..
ويكون نشاط جميع العناصر الموجودة متساوياً ويقال أن التفكك في هذه الحالة متزناً ( أي في حالة اتزان) .
الشدة الإشعاعية للعينة- activity of asample
في معظم الأحيان يكون المطلوب هو معرفة عدد النويات التي تتفكك في الثانية وليس عدد النويات الباقية دون تفكك والمحدد بالعلاقة
N ( t ) = No e - λt
ويعرف عدد النويات التي تتفكك في الثانية الواحدة من عينة مشعة باسم الشدة الإشعاعية للعينة activity of asample))
أي أن الشدة الإشعاعية للعينة هي= A ( t ) = =λNO e-λt = λ N ( t )
وتعرف AO = λNo بالشدة الإشعاعية عند اللحظة t = o
لذا نجد أن A ( t ) = Ao e-λt
عمر النصف ومتوسط العمر - Half -Life and Mean- Life
عمر النصف ( أو العمر النصفي ) للنظير المعين هو عبارة عن الفترة الزمنية التي تنخفض خلالها شدته الإشعاعية إلى النصف بمعنى آخر فإن عمر النصف هو الزمن اللازم لتفكك نصف عدد نوى العينة ، ويرمز له عموماً بالرمز t لهذا فإنه يوضع
حيث أن وحدة الزمن هي الثانية ( sec ) فإن وحدة قياس ثابت التفكك λ هي
أما متوسط العمر لعينة مشعة والذي يرمز له عادة بالرمز فهو عبارة عن مجموع أعمار الأنوية جميعاً في العينة مقسوماً على عددها ويسهل تحديده من العلاقة
وهكذا نجد أن كلاً من λ ، t مرتبطة ببعضها بعلاقات بسيطة ،
ومعرفة حداها يحدد باقيها .
الدرس الرابع
الخصائص النووية ليعض العناصر
================================================== ==================================
الخصائص النووية ليعض العناصر و التى تستخدم فى القذف النووي
1)
الذهب
نواة الذهب تبعد عنها النيترونات بعيدا
بينما تستطير جسيمات ألفا عند أقترابها من ذرات الذهب
2)
الكوبلت
يمتص و يشع أشعة جاما
3)
البريليوم
عاكس لجسيمات ألفا
و البروتونات
و الألكترونات
و النيترونات
و مهدئ للتفاعلات النوويه
مصدر للنيترونات و أشعة أكس ..
4)
الكادميوم و البورون و الأنديوم
عناصر شرهه لأمتصاص النيترونات
5)
شمع البرافين ( الكان(
- غنى بالهيدروجين , الذى تسهل إثارة أنويته .. و أطلاقها ..
- عندما تصطدم النيترونات بالبرافين .. تنطلق البروتونات ( H+) .. مكتسبة طاقة النيترونات ..
6)
كبريتات النوشادر
غنيه بالدوترونات (1H2)
================================================== ==
يستخدم الراديوم فى القذف النيترونى ..
حيث قيمة أشعاعه من النيترونات تعادل 2.000.000 ضعف لليورانيوم ..
================================================== ==
لبللورة الزيركون أحزمة تحيطها تشبه تماما احزمة فان آلن التى تحيط بالأرض ..
و التى تحميها من قذف أنوية الأشعه الكونيه ...
================================================== ==
و لقد أكتشف جبل ضخم بالبرازيل مللئ ببلورات ضخمه للزيركون ..
و بعض البللورات بلغ نصف قطرها 2سم و طولها 10 سم ..
و هو من أحجار ناريه ..
فثمنت الأحجار بكراره بإيطاليا ..
ثم أنتشرت تحت أسم لابلادورا ..
الدرس الخامس
البللورات الكاشفة
================================================== ==================================
1)
يوديد الصوديوم - المنشط بالثاليوم
يتلألأ بإصابته بالأشعه الذريه .. أيا كانت
2 )
كبريتيد الرصاص :
يتفسفر بتعرضه لتحت الحمراء
3)
كلوريد الأمونيوم
ينتج الميكروويف ..
4)
كبريتات الزنك - الويلميت
يتفسفر بأستمرار عند تعرضه لأشعة فوق البنفسجيه و بضوء أخضر ..
5)
كربونات الكالسيوم
تتفسفر بأستمرار عند تعرضها لأشعة فوق البنفسجيه و بضوء أحمر ( قرمزى ) ..
6)
كبريتيد النحاس
يتفسفر بأستمرار عند تعرضه لأشعة فوق البنفسجيه و بضوء تراكواز ..
7)
كبريتيد الزنك
يضئ عند تعرضه لأشعة بيتا السالبه بفلوريس أحمر
8)
كبريتات الكينين
يضئ عند تعرضه لأشعة بيتا السالبه بفلوريس أزرق
9)
الكلوروفيل :
يضئ عند تعرضه لأشعة بيتا السالبه بفلوريس أخضر
الدرس السادس
( الكتلة الحرجة - Critical Mass )
( كمية المادّةِ الانشطارية - The amount of fissionable material )
( المطلوبة لدَعْم تفاعل متسلسل - needed to support a chain reaction )
=====
أنَّ انشطار النوى الثقيلةِ يُصدرُ كمياتَ كبيرةَ مِنْ الطاقةِ. هذا لأن في انشطار النوى تتحول بعض الكتلةِ إلى الطاقةِ. على سبيل المثال في (u-235 ) و هي نواة كتلتهاُ حوالي (t http://www.geocities.com/no1_uname/setasher.jpg kg. ) , و عندما تمر هذه النواةِ بانشطار مثالي حوالي ( kghttp://www.geocities.com/no1_uname/sb3tasher.jpg ) ) فإنه ( حوالي 20 % من الكتلةِ تتحول إلي نيوترونات أَو بروتونات ) و بالتالي تصدر طاقةِ , وباستعمال قانون آينشتاين ( http://www.geocities.com/no1_uname/tamntasher.jpg ) ) - الطاقة المتحصلة من كتلة معينة تساوي حاصل ضرب هذه الكتلة بالجرام في مربع سرعة الضوء بالسنتيمتر/ثاني , يُمْكِنُ َحْسُاب الطاقةَ التي تُصدرُ لكلّ نواة , لنجد :
http://www.geocities.com/no1_uname/tes3tasher.jpg
الآن هذا العددِ صغير جداً , لكن لنَتذكّرُ بأنّ هذه الطاقةُ صدرتْ عن نواة واحدة فقط من (U-235 ) , فماذا لو أنشطر كيلو جرام واحد من ( U-235 ) ؟ إن كيلو جرام واحد من ( U-235 ) يَحتوي علي حوالي ( http://www.geocities.com/no1_uname/3eshrin.jpg ) نواة :
http://www.geocities.com/no1_uname/wa7d_we_3eshrin.jpg
للتَمثيل بشكل أكثرِ فهماً يمكننا أن نَعتبرُ ذلك في ( http://www.geocities.com/no1_uname/etnen_we_3shrin.jpg )
http://www.geocities.com/no1_uname/talata_we_3shrin.jpg
فإذا أَفترضُنا الاستهلاك الكهربائيَ السنويَ المتوسطَ للبيتِ المثاليِ ( 5000 KWH. ) فإن انشطار كيلو جرامِ واحد من ( U-235 ) يُزوّدناُ بطاقةَ مقدارها :
http://www.geocities.com/no1_uname/arb3h_we_3shrin.jpg
لقد خمن ( Frisch و Peierl ) أن القيم الفعليّة للكتلة الحرجةِ يُمْكِنُ أَنْ تُنخفّضَ باستعمال غلاف سميك مِنْ اليورانيوم الطبيعيِ الذي يحيطَ بالكتلةَ الحرجةَ .
http://www.geocities.com/no1_uname/khmsh_we_3shrin.jpg
عاري - bare
مَحْشُو - tamped
Gm^2=ke^2=hc
حيث
Gثابت الجذب العام
mلكتلة
kابت كولوم
e الشحنة
hثابت بلانك
cسرعة الضوء
الدرس السابع
تصنيع السلاح النووي
القنبلة النووية
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_3shrin.jpg
المعلومات الواردة في هذا الموضوع هي معلومات خاصة للإستعمال الدراسي فقط. ولكي يبين أضرار التسليح الذري أو النووي على البشرية، ولا يتحمل الموقع أية مسئولية لأي استعمال آخر لهذه المعلومات مهما كان. وأنه من الحكمة الإعلام بأن العاملين الذين قاموا بتصميم وإنشاء المنشئات والمعدات والأدوات هم علماء فيزياء مهرة، وهم على دراية علمية أكثر في هذه المواضيع من أي شخص يأمل القيام بذلك. وإذا ما حاول اي شخص بناء التصميم فإن من المحتمل أن يتسبب في قتل نفسه، وليس هذا بسبب الإنفجار الذري ولكن على الأغلب بسبب التعرض للإشعاع. ونحن لا ننصح استعمال المعلومات الواردة هنا بأبعد من إشباع حب الإستطلاع أو المعرفة والعلم فقط.
مستندات ومخططات القنبلة الذرية
Breakdown of the Atomic Bomb's Blast Zones
.
. .
. . .
. .
[5] [4] [5]
.
. . . .
. . . .
. [3] _ [3] .
. . [2] . .
. _._ .
. .~ ~. .
. . [4] . .[2]. [1] .[2]. . [4] . .
. . . .
. ~-.-~ .
. . [2] . .
. [3] - [3] .
. . . .
. ~ ~ .
~
[5] . [4] . [5]
.
. .
. .
.
[1] Vaporization Point
Everything is vaporized by the atomic blast. 98% fatalities. Overpress=25 psi. Wind velocity=320 mph.
[2] Total Destruction
All structures above ground are destroyed. 90% fatalities. Overpress=17 psi. Wind velocity=290 mph.
[3] Severe Blast Damage
Factories and other large-scale building collapse. Severe damage to highway bridges. Rivers sometimes flow countercurrent. 65% fatalities, 30% injured. Overpress=9 psi. Wind velocity=260 mph.
[4] Severe Heat Damage
Everything flammable burns. People in the area suffocate due to the fact that most available oxygen is consumed by the fires. 50% fatalities, 45% injured. Overpress=6 psi. Wind velocity=140 mph.
[5] Severe Fire & Wind Damage
Residency structures are severely damaged. People are blown around. 2nd and 3rd-degree burns suffered by most survivors. 15% dead. 50% injured. Overpress=3 psi. Wind velocity=98 mph.
Blast Zone Radii
[3 different bomb types]
______________________ ______________________ ______________________
| | | | | |
| -[10 KILOTONS]- | | -[1 MEGATON]- | | -[20 MEGATONS]- |
|----------------------| |----------------------| |----------------------|
| Airburst - 1,980 ft | | Airburst - 8,000 ft | | Airburst - 17,500 ft |
|______________________| |______________________| |______________________|
| | | | | |
| [1] 0.5 miles | | [1] 2.5 miles | | [1] 8.75 miles |
| [2] 1 mile | | [2] 3.75 miles | | [2] 14 miles |
| [3] 1.75 miles | | [3] 6.5 miles | | [3] 27 miles |
| [4] 2.5 miles | | [4] 7.75 miles | | [4] 31 miles |
| [5] 3 miles | | [5] 10 miles | | [5] 35 miles |
| | | | | |
|______________________| |______________________| |______________________|
II. Nuclear Fission/Nuclear Fusion
A. Fission (A-Bomb) & Fusion (H-Bomb)
The minimum amount to start a chain reaction as described above is known as SuperCritical Mass. The actual mass needed to facilitate this chain reaction depends upon the purity of the material, but for pure U-235, it is 110 pounds (50 kilograms), but no Uranium is ever quite pure, so in reality more will be needed.
Diagram of a Chain Reaction
[1] - Incoming Neutron
[2] - Uranium-235
[3] - Uranium-236
[4] - Barium Atom
[5] - Krypton Atom
|
|
|
|
[1]------------------------------> o
. o o .
. o_0_o . <-----------------------[2]
. o 0 o .
. o o .
|
\|/
~
. o o. .o o .
[3]-----------------------> . o_0_o"o_0_o .
. o 0 o~o 0 o .
. o o.".o o .
|
/ | \
|/_ | _\|
~~ | ~~
|
o o | o o
[4]-----------------> o_0_o | o_0_o <---------------[5]
o~0~o | o~0~o
o o ) | ( o o
/ o \
/ [1] \
/ \
/ \
/ \
o [1] [1] o
. o o . . o o . . o o .
. o_0_o . . o_0_o . . o_0_o .
. o 0 o . <-[2]-> . o 0 o . <-[2]-> . o 0 o .
. o o . . o o . . o o .
/ | \
|/_ \|/ _\|
~~ ~ ~~
. o o. .o o . . o o. .o o . . o o. .o o .
. o_0_o"o_0_o . . o_0_o"o_0_o . . o_0_o"o_0_o .
. o 0 o~o 0 o . <--[3]--> . o 0 o~o 0 o . <--[3]--> . o 0 o~o 0 o .
. o o.".o o . . o o.".o o . . o o.".o o .
. | . . | . . | .
/ | \ / | \ / | \
: | : : | : : | :
: | : : | : : | :
\:/ | \:/ \:/ | \:/ \:/ | \:/
~ | ~ ~ | ~ ~ | ~
[4] o o | o o [5] [4] o o | o o [5] [4] o o | o o [5]
o_0_o | o_0_o o_0_o | o_0_o o_0_o | o_0_o
o~0~o | o~0~o o~0~o | o~0~o o~0~o | o~0~o
o o ) | ( o o o o ) | ( o o o o ) | ( o o
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ o \ / o \ / o \
/ [1] \ / [1] \ / [1] \
o o o o o o
[1] [1] [1] [1] [1] [1]
B. U-235, U-238 and Plutonium
اخي بارك الله فيك
لو تجمعها في كتاب بصيغه word او pdf كي يسهل الرجوع اليها
Plutonium is fissionable, but not as easily fissionable as Uranium. While Uranium can be detonated by a simple 2-part gun-type device, Plutonium must be detonated by a more complex 32-part implosion chamber along with a stronger conventional explosive, a greater striking velocity and a simultaneous triggering mechanism for the conventional explosive packs. Along with all of these requirements comes the additional task of introducing a fine mixture of Beryllium and Polonium to this metal while all of these actions are occurring.
Supercritical mass for Plutonium is defined as 35.2 lbs (16 kgs). This amount needed for a supercritical mass can be reduced to a smaller quantity of 22 lbs (10 kgs) by surrounding the Plutonium with a U-238 casing.
To illustrate the vast difference between a Uranium gun-type detonator and a Plutonium implosion detonator, here is a quick rundown.
[1] Uranium Detonator
Comprised of 2 parts. Larger mass is spherical and concave. Smaller mass is precisely the size and shape of the `missing' section of the larger mass. Upon detonation of conventional explosive, the smaller mass is violently injected and welded to the larger mass. Supercritical mass is reached, chain reaction follows in one millionth of a second.
[2] Plutonium Detonator
Comprised of 32 individual 45-degree pie-shaped sections of Plutonium surrounding a Beryllium/Polonium mixture. These 32 sections together form a sphere. All of these sections must have the precisely equal mass (and shape) of the others. The shape of the detonator resembles a soccerball. Upon detonation of conventional explosives, all 32 sections must merge with the B/P mixture within 1 ten-millionths of a second.
__________________________________________________ __________________________
|
[Uranium Detonator] | [Plutonium Detonator]
______________________________________|___________ __________________________
_____ |
| :| | . [2] .
| :| | . ~ \_/ ~ .
| [2]:| | .. . ..
| :| | [2]| . |[2]
| .:| | . ~~~ . . . ~~~ .
`...::' | . . . . .
_ ~~~ _ | . . ~ . .
. `| |':.. | [2]\. . . . [1] . . . ./[2]
. | | `:::. | ./ . ~~~ . \.
| | `::: | . . : . .
. | | :::: | . . . . .
| [1] | ::|:: | . ___ . ___ .
. `. .' ,::||: | [2]| . |[2]
~~~ ::|||: | .' _ `.
.. [2] .::|||:' | . / \ .
::... ..::||||:' | ~ -[2]- ~
:::::::::::::||||::' |
``::::||||||||:'' |
``:::::'' |
|
|
|
|
[1] = Collision Point | [1] = Collision Point
[2] - Uranium Section(s) | [2] = Plutonium Section(s)
|
|
______________________________________|___________ __________________________
IV. Diagrams of the Bombs
A. The Uranium Bomb
Gravity Bomb Model
[1] - Tail Cone
[2] - Stabilizing Tail Fins
[3] - Air Pressure Detonator
[4] - Air Inlet Tube(s)
[5] - Altimeter/Pressure Sensors
[6] - Lead Shield Container
[7] - Detonating Head
[8] - Conventional Explosive Charge
[9] - Packing
[10] - Uranium (U-235) [Plutonium (See other diagram)]
[11] - Neutron Deflector (U-238)
[12] - Telemetry Monitoring Probes
[13] - Receptacle for U-235 upon detonation
to facilitate supercritical mass.
[14] - Fuses (inserted to arm bomb)
/\
/ \ <---------------------------[1]
/ \
_________________/______\_________________
| : ||: ~ ~ : |
[2]-------> | : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| :______||:_____________________________: |
|/_______||/______________________________\|
\ ~\ | | /
\ |\ | | /
\ | \ | | /
\ | \ | | /
\ |___\ |______________| /
\ | \ |~ \ /
\|_______\|_________________\_/
|_____________________________|
/ \
/ _________________ \
/ _/ \_ \
/ __/ \__ \
/ / \ \
/__ _/ \_ __\
[3]_______________________________ \ _|
/ / \ \ \
/ / \/ \ \
/ / ___________ \ \
| / __/___________\__ \ |
| |_ ___ /=================\ ___ _| |
[4]---------> _||___|====|[[[[[[[|||]]]]]]]|====|___||_ <--------[4]
| | |-----------------| | |
| | |o=o=o=o=o=o=o=o=o| <-------------------[5]
| | \_______________/ | |
| |__ |: :| __| |
| | \______________ |: :| ______________/ | |
| | ________________\|: :|/________________ | |
| |/ |::::|: :|::::| \| |
[6]----------------------> |::::|: :|::::| <---------------------[6]
| | |::::|: :|::::| | |
| | |::==|: :|== <------------------------[9]
| | |::__\: :/__::| | |
| | |:: ~: :~ ::| | |
[7]----------------------------> \_/ ::| | |
| |~\________/~\|:: ~ ::|/~\________/~| |
| | ||:: <-------------------------[8]
| |_/~~~~~~~~\_/|::_ _ _ _ _::|\_/~~~~~~~~\_| |
[9]-------------------------->_=_=_=_=_::| | |
| | :::._______.::: | |
| | .:::| |:::.. | |
| | ..:::::'| |`:::::.. | |
[6]---------------->.::::::' || || `::::::.<---------------[6]
| | .::::::' | || || | `::::::. | |
/| | .::::::' | || || | `::::::. | |
| | | .:::::' | || <-----------------------------[10]
| | |.:::::' | || || | `:::::.| |
| | ||::::' | |`. .'| | `::::|| |
[11]___________________________ ``~'' __________________________[11]
: | | \:: \ / ::/ | |
| | | \:_________|_|\/__ __\/|_|_________:/ | |
/ | | | __________~___:___~__________ | | |
|| | | | | |:::::::| | | | |
[12] /|: | | | | |:::::::| | | | |
|~~~~~ / |: | | | | |:::::::| | | | |
|----> / /|: | | | | |:::::::| <-----------------[10]
| / / |: | | | | |:::::::| | | | |
| / |: | | | | |::::<-----------------------------[13]
| / /|: | | | | |:::::::| | | | |
| / / |: | | | | `:::::::' | | | |
| _/ / /:~: | | | `: ``~'' :' | | |
| | / / ~.. | | |: `: :' :| | |
|->| / / : | | ::: `. .' <----------------[11]
| |/ / ^ ~\| \ ::::. `. .' .:::: / |
| ~ /|\ | \_::::::. `. .' .::::::_/ |
|_______| | \::::::. `. .' .:::<-----------------[6]
|_________\:::::.. `~.....~' ..:::::/_________|
| \::::::::.......::::::::/ |
| ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
`. .'
`. .'
`. .'
`:. .:'
`::. .::'
`::.. ..::'
`:::.. ..:::'
`::::::... ..::::::'
[14]------------------> `:____:::::::::::____:' <-----------------[14]
```::::_____::::'''
~~~~~
B. The Plutonium Bomb
Gravity Bomb - Implosion Model
[1] - Tail Cone
[2] - Stabilizing Tail Fins
[3] - Air Pressure Detonator
[4] - Air Inlet Tube(s)
[5] - Altimeter/Pressure Sensors
[6] - Electronic Conduits & Fusing Circuits
[7] - Lead Shield Container
[8] - Neutron Deflector (U-238)
[9] - Conventional Explosive Charge(s)
[10] - Plutonium (Pu-239)
[11] - Receptacle for Beryllium/Polonium mixture
to facilitate atomic detonation reaction.
[12] - Fuses (inserted to arm bomb)
/\
/ \ <---------------------------[1]
/ \
_________________/______\_________________
| : ||: ~ ~ : |
[2]-------> | : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| :______||:_____________________________: |
|/_______||/______________________________\|
\ ~\ | : |:| /
\ |\ | : |:| /
\ | \ | :__________|:| /
\ |:_\ | :__________\:| /
\ |___\ |______________| /
\ | \ |~ \ /
\|_______\|_________________\_/
|_____________________________|
/ \
/ \
/ \
/ _______________ \
/ ___/ \___ \
/____ __/ \__ ____\
[3]_______________________________ \ ___|
/ __/ \ \__ \
/ / \/ \ \
/ / ___________ \ \
/ / __/___________\__ \ \
./ /__ ___ /=================\ ___ __\ \.
[4]-------> ___||___|====|[[[[[|||||||]]]]]|====|___||___ <------[4]
/ / |=o=o=o=o=o=o=o=o=| <-------------------[5]
.' / \_______ _______/ \ `.
: |___ |*| ___| :
.' | \_________________ |*| _________________/ | `.
: | ___________ ___ \ |*| / ___ ___________ | :
: |__/ \ / \_\\*//_/ \ / \__| :
: |______________:|:____:: **::****:|:********\ <---------[6]
.' /:|||||||||||||'`|;..:::::::::::..;|'`|||||||*||||| :\ `.
[7]----------> ||||||' .:::;~|~~~___~~~|~;:::. `|||||*|| <-------[7]
: |:|||||||||' .::'\ ..:::::::::::.. /`::. `|||*|||||:| :
: |:|||||||' .::' .:::''~~ ~~``:::. `::. `|\***\|:| :
: |:|||||' .::\ .::''\ | [9] | /``::: /::. `|||*|:| :
[8]------------>::' .::' \|_________|/ `::: `::. `|* <-----[6]
`. \:||' .::' ::'\ [9] . . . [9] /::: `::. *|:/ .'
: \:' :::'.::' \ . . / `::.`::: *:/ :
: | .::'.::'____\ [10] . [10] /____`::.`::.*| :
: | :::~::: | . . . | :::~:::*| :
: | ::: :: [9] | . . ..:.. . . | [9] :: :::*| :
: \ ::: :: | . :\_____________________________[11]
`. \`:: ::: ____| . . . |____ ::: ::'/ .'
: \:;~`::. / . [10] [10] . \ .::'~::/ :
`. \:. `::. / . . . \ .::' .:/ .'
: \:. `:::/ [9] _________ [9] \:::' .:/ :
`. \::. `:::. /| |\ .:::' .::/ .'
: ~~\:/ `:::./ | [9] | \.:::' \:/~~ :
`:=========\::. `::::... ...::::' .::/=========:'
`: ~\::./ ```:::::::::''' \.::/~ :'
`. ~~~~~~\| ~~~ |/~~~~~~ .'
`. \:::...:::/ .'
`. ~~~~~~~~~ .'
`. .'
`:. .:'
`::. .::'
`::.. ..::'
`:::.. ..:::'
`::::::... ..::::::'
[12]------------------> `:____:::::::::::____:' <-----------------[12]
```::::_____::::'''
~~~~~
محتويات الدراسة
القنبلة الذرية- نبذة تاريخية
1) تطوير أول قنبلة ذرية (مشروع مانهاتن)
في الثاني من اغسطس سنة 1939 وقبل بداية الحرب العالمية الثانية مباشرة، كتب ألبرت أينشتاين للرئيس فرانكلين روزفلت. وكان أينشتاين وعدة علماء آخرين قد أخبروا روزفلت عن المجهودات التي قام بها النازيون في ألمانيا من أجل تنقية اليورانيوم 235 أو U-235 والذي يمكن أن يؤدي إلى بناء القنبلة الذرية. وكان بعدها وبوقت قليل بدات حكومة الولايات المتحدة الأمريكية بإجراءات جدية عرفت بمشروع منهاتان. وكان هذا المشروع ببساطة يهدف لعملية تطوير أبحاث من أجل إنتاج قنبلة ذرية حقيقية.
إن أعقد شيء كان يجب انجازه هو انتاج كميات معقولة من اليورانيوم المشبع من نوع 235 كي يحافظ على استمرارية التفاعل أو الإنشطار الذري.
في ذلك الوقت كان من الصعب جدا استخراج اليورانيوم نوع 235. وفي الواقع، فإن نسبة التحويل من خام اليورانيوم المستخرج من الطبيعة إلى معدن اليورانيوم هو 500 إلى 1 ناهيك أمرا سلبيا آخر هو أن جزءا واحدا من من اليورانيوم الذي تمت تنقيته من خام اليورانيوم يحتوي على أكثر من 99% يورانيوم من نوع 238(U-238)، والذي يعتبر من ناحية عملية غير ذي فائدة للقنبلة الذرية.
ولكي تتعقد الأمور أكثر فإن كل من اليورانيوم U-238و U-235متشابهين في تكوينهما الكيماوي. وهذا يعني تصعيب عملية الفصل أكثر. يمكن تمثيل الأمر بصعوبة فصل محلول السكروز من محلول الجلوكوز. لا توجد طريقة فصل كيماوية يمكن أن تفصل هذين النظيرين. وحدها الطريقة الميكانيكية هي ذات الفعالية القادرة على فصل U-235من U-238. وقد أمكن علماء عديدون من جامعة كولومبيا من حل هذه المعضلة.
تم انشاء وحدة تخصيب اليورانيوم في منطقة أوك ريدج في ولاية تينيسي. وابتدع devised إتش سي أوري مع مجموعة من زملاءة ومساعدين له نظام يعمل على أسس gaseous diffusion. تبع هذه العملية أن إرنست لورنس وهو مخترع السيكلوترون Cyclotron من جامعة كاليفورنيا في بيركلي استخدم عملية تتضمن الفصل المغناطيسي للنظيرين isotopes. تبع هاتين العمليتين استعمال طريقة الطرد المركزي الغازي gas centrifuge وذلك من أجل فصل المزيد من اليورانيوم U-235 الأخف من اليورانيوم U-238 الأكثر وزنا وغير القابل للإنشطار وذلك بواسطة الفرق في كتلة كل منها.
بمجرد أن اكتملت الإجراءات، كل ما كان مطلوبا عمله هو أن تضع الأفكار والطرق المذكورة كلها تحت الإختبار من أجل القيام بالإنشطار الذري، مزيد من التفصيلات حول تلك الطرق سنأتي إليها لاحقا.
وخلال فترة عمل استغرقت ست سنوات بدأت منذ سنة 1939 وحتى سنة 1945، فإن أكثر من 2 مليون دولار صرفت على مشروع مانهاتان. إن المعادلات والقواعد الخاصة بتنقية اليورانيوم ووضع مكونات القنبلة الذرية معا لجعلها في حيز الوجود قد تم تطويرها وإيجادها كما رأيناها وذلك بواسطة عقول عظيمة في هذا الزمن. من ضمن هؤلاء الذين أطلقوا العنان لعقولهم لإيجاد هذه القنبلة هو جي روبيرت أوبنهايمر. أوبينهايمر كان القوة الأساسية خلف مشروع ماناتان. وقد أدار هذا المشروع بكل حرفيته، مستفيدا من العقول الأخرى معه والتي جعلها تعمل بأقصى طاقة لها. لقد تابع المشروع كاملا من بدايته وحتى اكتماله. وأخيرا جاء اليوم الذي وجد فيه الجميع في لاس ألاموس ما إذا كانت تلك "الأداة" التي يقومون بتصنيعها عملاق القرن العشرين الفارغ والعديم القيمة أم لربما تقوم بإنهاء الحرب العالمية. حتى جاء ذلك الصباح القاتل في منتصف صيف 1945.
في الساعة 5:29:45 حسب التوقيت المحلي لمنطقة الجبال أيام الحرب، في يوم السادس عشر من يوليو 1945، امتدت كتلة نار بيضاء من حوض جبال "جيميز" في شمال "نيو ماكسيكو" إلى عنان السماء التي كانت لا تزال مظلمة لتعلن تلك "الأداة" الدخول إلى عصر الذرة.
إن ضوء التفجير تحول بعدها إلى برتقالي حيث بدأت كرة النار الذرية تندفع بشدة للأعلى وبسرعة 360 قدما في الثانية، ثم بدأ لونها في الإحمرار ثم بدأ اللون يتقطع حيث بدأت النار تبرد. وظهرت غيمة على شكل مشروم مكونة من بخار مشع بارتفاع ثلاثون ألف قدم. وتحت الغيمة فإن كل ما تبقى من تراب مكان التفجير هو قطع زجاجية ذات نشاط إشعاعي ولها لون أخضر. وكل هذا نتج بفعل الحرارة الشديدة الناجمة عن هذا الفعل
لقد اخترق ذلك الضوء الناجم عن التفجير سماء ذلك الصباح الباكر بلمان غاية في الشدة لدرجة أن ساكني المناطق المجاورة والواقعة بعيدا عن مكان التفجير يمكن أن يحلفوا لك بأن الشمس قد اتت مرتين في ذلك اليوم. وقد كان من أشد الأمور غرابة أن فتاة عمياء رأت الوميض من على بعد 120 ميلا.
ومن مراقبة ذلك التفجير فإن رد الفعل لدى العلماء الذي أوجدوه كان مختلطا. إزيدور رابي شعر بأن توازن الطبيعة قد اختل، وكأن الجنس البشري قد أصبح شيئا مهددا لكل قاطني العالم. جي روبرت أوبينهيدر ومن خلال بهجته بنجاح المشروع، ذكر ما قاله بهاجفاد جيتا: "أنا أصبحت الموت" "محطم العالم" أما كين بينبريدج وهو مدير التجارب فقد قال لأبينهايمر " الآن فنحن جميعا أولاد كلبة"
كثير من العلماء والمشاركين في هذا المشروع وبعد أن شاهدوا النتائج، وقعوا على التماسا لإزالة ذلك الموحش الذي أوجدوه، ولكن اعتراضاتهم لم تلق إلا أذنا طرشاء. بعدها لم يكن موقع التجارب المميت في نيو ماكسيكو هو آخر المواقع على الكرة الأرضية التي تجرى فيها التجارب الذرية.
التفجير الذري
التفجير الذري
1- هيروشيما
وكما يعلم معظم الناس، فإن القنبلة الذرية قد استعملت مرتين. التفجير الأول والأكثر شهرة كان في مدينة هيروشيما. فقد أسقطت قنبلة يورانيوم تزن أكثر من 4.5 طن وأخذت اسما هو "ليتيل بوي" على هيروشيما في السادس من أغسطس سنة 1945. وقد أختير جسر أيووي وهو واحد من 81 جسرا تربط السبعة أفرع في دلتا نهر أوتا ليكون نقطة الهدف. وحدد مكان الصفر لأن يكون على ارتفاع 1980 قدما. وفي الساعة الثامنة وخمس عشر دقيقة تم إسقاط القنبلة من إينولا جيي. وقد أخطأت الهدف قليلا وسقطت على بعد 800 قدم منه. في الساعة الثامنة وست عشر دقيقة وفي مجرد ومضة سريعة كان 66000 قد قتلوا و69000 قد جرحوا بواسطة التفجير المتكون من 10 كيلو طن.
كانت الأبخرة الناجمة عن التفجير ذات قطر يقدر بميل ونصف. وسبب التفجير تدميرا بالكامل لمساحة قطرها ميل. كما سبب تدميرا شديدا لمساحة قطرها ميلين. وفي مساحة قطرها ميلين ونصف احترق تماما كل شيء قابل لأن يحترق. ما تبقي من منطقة التفجير كان متوهجا أو محمرا من الحرارة الشديدة. اللهب كان ممتدا لأكثر من ثلاثة أميال قطرا.
2- ناجازاكي
في التاسع من اغسطس سنة 1945، تمت معاملة مدينة ناجازاكي مثل مدينة هيروشيما، مع الفرق هذه المرة بأن قنبلة بلوتونيوم هي التي أسقطت عليها. أطلق على القنبلة إسم "فات مان". وحتى هذه المرة فقد أخطأت هدفها بمقدار ميل ونصف. ومع ذلك فقد كان في وسط المدينة تقريبا. وفي جزء من الثانية فقد انخفض عدد سكانها من 422 ألفا إلى 383 ألفا. إن 39 ألفا قتلوا، و 25ألفا جرحوا. كان هذا التفجير اقل قليلا من 10 كيلو طن. التقديرات من الفيزيائيين الذين درسوا كل من التفجيرين قدروا بأن القنابل التي سقطت قد استخدمت فقط 1من عشرة من واحد في المائة من قدرتها التفجيرية.
3- المنتجات الثانوية للتفجيرات الذرية
وبينما مجرد التفجير الذري هو قاتل بما فيه الكفاية، إلا أن قدرته التدميرية لا تتوقف عند ذلك. فالغبار الذري المتساقط يخلق مخاطر أخرى أيضا. إن المطر الذي يعقب أي تفجير ذري يكون محملا بجزيئات ذات نشاط إشعاعي. إن كثير ممن بقوا على قيد الحياة من انفجار هيروشيما وناجازاكي استسلموا للتسمم بالإشعاع الناجم عنه.
الإنفجار الذري أيضا له مفاجئات خفية قاتلة وذلك بتأثيره على الأجيال المستقبلية التابعة للذين عايشوه. سرطان الدم أو اللوكيميا يعتبر ضمن أعظم بلاء ينتقل لأبناء هؤلاء الذين بقوا على قيد الحياة بعد الإنفجار.
وبينما السبب الرئيسي خلف القنبلة الذرية واضح، فإن هناك مخلفات جانبية اصبح لها إعتبارها عند استعمال الأسلحة الذرية. فبمجرد قنبلة ذرية صغيرة فإن منطقة ضخمة بما فيها من مواصلات واتصالات ومعدات وغيرها قد أصبحت فجأة ميتة تماما، وهذا راجع بسبب إحداث نبضات كهروماغناطيسية تم إشعاعها من التفجير الذري من إرتفاع عال. وهذا النوع من التفجيرات من مستوى عال تقوم بإحداث نبضات كهروماغناطيسية بما يكفي لإتلاف أي شيء إلكتروني إبتداء من أسلاك الكهرباء أو أي جهاز الكتروني وأي نوع من معالجات
في الأيام الأولى من بداية عصر الذرة كان يظن بأنه سيأتي يوم تستخدم فيه الذرة لأغراض تساعد الإنسان في حياته كأن تستعمل قوة الذرة في شق القنوات الكبيرة مثل قناة بنما أو خلافه، ولكن الآن لا حاجة للقول بأن هذا اليوم لم يأتي أبدا. وبدلا من ذلك فإن الإستخدامات الذرية من أجل التدمير قد زادت. وهناك التجارب الذرية في مناطق مختلفة من العالم ستستمر ما لم يوضع قانون يحرمها.
4- تحليل مناطق الإنفجار في القنبلة الذرية
.
. .
. . .
. .
[5] [4] [5]
.
. . . .
. . . .
. [3] _ [3] .
. . [2] . .
. _._ .
. .~ ~. .
. . [4] . .[2]. [1] .[2]. . [4] . .
. . . .
. ~-.-~ .
. . [2] . .
. [3] - [3] .
. . . .
. ~ ~ .
~
[5] . [4] . [5]
.
. .
. .
.
1) نقطة التبخير
إن كل شيء موجود هنا يتبخر بواسطة الإنفجار الذري. الإماتة 98%. الضغط الزائد 25 psi. سرعة الهواء 320 ميلا في الساعة.
2) التدمير الكلي
جميع المنشئآت يتم تسويتها بالأرض تماما. الإماتة 90% الضغط الزائد 17 psi. سرعة الهواء 290ميلا في الساعة.
3) تدمير حاد بسبب الإنفجار
المصانع والمباني الكبيرة تنهار. تدمير شديد لجسور الطرق السريعة. الأنهار يمكن أن تنساب بعكس اتجاهها العادي. نسبة الإماتة 65%. نسبة الجرحى 30%. الضغط الزائد 9 psi. سرعة الهواء 260 ميلا في الساعة.
4) تدمير حاد بسبب الحرارة
إن أي شيء قابل للإحتراق يحترق. الناس في هذه المنطقة يختنقون بسبب حقيقة أن الأوكسجين المتوفر تستهلكه النيران. نسبة الإماتة 50%. الجرحى 45%. الضغط الزائد 6 psi. سرعة الهواء 140 ميلا في الساعة.
5) تدمير بسبب النيران والهواء
المباني السكنية ندمر بحدة. الناس يتطايرون هنا وهناك. معانة معظم من يبقون أحياء من حروق من الدرجة الثانية والثالثة. 15% موتى. 50% جرحى. الضغط الزائد 3 psi. سرعة الهواء 98 ميلا في الساعة.
نصف قطر منطقة الإنفجار
ثلاثة أنواع من القنابل
______________________ ______________________ ______________________
| | | | | |
| -[10 KILOTONS]- | | -[1 MEGATON]- | | -[20 MEGATONS]- |
|----------------------| |----------------------| |----------------------|
| Airburst - 1,980 ft | | Airburst - 8,000 ft | | Airburst - 17,500 ft |
|______________________| |______________________| |______________________|
| | | | | |
| [1] 0.5 miles | | [1] 2.5 miles | | [1] 8.75 miles |
| [2] 1 mile | | [2] 3.75 miles | | [2] 14 miles |
| [3] 1.75 miles | | [3] 6.5 miles | | [3] 27 miles |
| [4] 2.5 miles | | [4] 7.75 miles | | [4] 31 miles |
| [5] 3 miles | | [5] 10 miles | | [5] 35 miles |
| | | | | |
|______________________| |______________________| |______________________|
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_3shrin.jpg
الإنشطار النووي/ الإندماج النووي
Nuclear Fission/Nuclear Fusion
الإنشطار Fission (القنبلة الذرية(A-Bomb)) والإندماج Fusion (القنبلة الهيدروجينية(H-Bomb))
هناك نوعين من الإنجارات الذرية يمكن أن انجازها بواسطة اليورانيوم 235 "U-235" وهي الإنشطار والإندماج.
الإنشطار ببساطة هو التفاعل النووي الذي فيه تنقسم نواة الذرة إلى شظايا، وعادة تكون إثنتين ذات كتل متساوية، مع نشوء حوالي 100 مليون إلى عدة مئات من ملايين فولتات الطاقة. هذه الطاقة تنقذف متفجرة وبعنف شديد في القنبلة الذرية.
الإندماج هو تفاعل يبدأ بثبات بتفاعل إنشطاري، ولكن بخلاف الإنشطار الذري فإن الإندماج (القنبلة الهيدروجينية) تستمد قوتها من اندماج أنوية النظائر المختلفة للهيدروجين لتكوين نواة هيليوم. وكون القنبلة في هذا القسم هي بالتحديد ذرية، فإن المكونات الأخرى من القنبلة الهيدروجينية ستكون موضوعة جانبا في هذا الوقت.
إن القوة الهائلة خلف التفاعل في القنبلة الذرية ينتج من القوى التي تجعل الذرة متماسكة مع بعضها. هذه القوى مماثلة ولكن ليست تماما للمغناطيسية.
الذرات تتألف من ثلاث أجزاء أقل. البروتونات وكلستر النيوترونات معا تكونان النواة (الكتلة المركزية) الخاصة بالذرة، بينما الإلكترونات تدور حول النواة، وهي تشبة في ذلك الكواكب حول الشمس. إن هذه المكونات هي التي تحدد الثبات في الذرة.
إن معظم عناصر الطبيعة لها ذرات ذات ثبات كبير، وبالتالي فإنه من المستحيل أن تنقسم إلا بواسطة قصفها بواسطة الجزيئات الحافزة. ولجميع الأغراض العملية، فإن العنصر الحقيقي الذي يمكن لذرته أن تنشطر بتساو وسهولة هو معدن اليورانيوم.
ذرات اليورانيوم على غير العادة كبيرة الحجم، ولهذا السبب فإن من الصعب عليها أن تبقى معا بثبات. وها يجعل اليورانيوم 235 هو الشئء المناسب تماما للإنشطار النووي.
اليورانيوم معدن ثقيل وهو أثقل من الذهب، وليس فقط له أكبر الذرات حجما منأي معدن طبيعي آخر، فأيضا الذرات التي يتكون منها اليورانيوم بها نيوترونات أكثر بكثير من البروتونات. وهذا لا يحفز قدرتها للإنشطار ولكن يعطيها احتمالا أكثر أهمية في قدرتها لتسهيل الإنفجار.
هناك نظيرين لليورانيوم. إن اليورانيوم الطبيعي يتكون غالبا من النظير 238، والذي به 92 بروتون و146 نيوترون "92+146=238". وتجد ممزوجا مع هذا النظير نسبة 0،6% من اليورانيوم نوع نظير 235، والمحتوي فقط على 143 نيوترونا. هذا النظير، بخلاف اليورانيوم 238 له ذرات يمكن أن تنشطر، ولهذا يطلق عليه مصطلح قابل للإنشطار، ومفيد في صنع القنابل الذرية. وحيث أن اليورانيوم U-238 هو ذو النيوترون الثقيل، فإن ذلك يعكس النيوترونات بدلا أن يمتصها مثل ما يفعل أخيه النظير U-235.
اليورانيوم من نوع U-238لا يخدم أي عمل في مهمات التفاعل الذري، ولكن خصائصه تجعله يزودنا بغلاف واقي ممتاز لليورانيوم U-235وذلك عند إنشاء القنبلة كعاكس للنيوترونات. وهذا يساعد في الوقاية من تصادف حدوث سلسلة تفاعل بين اليورانيوم 235 ذو الكتلة الأكبر ورصاصتها المتممة لها داخل القنبلة. لاحظ أيضا أنه بينما اليورانيوم 238 لا يخدم التفاعل المتسلسل، فإنه يمكن أن يكون المادة المشبعة بالنيوترونات لإنتاج البلوتونيوم (Pu-239). والبلوتونيوم مادة قابلة للإنشطار ويمكن أن تستعمل في مكان اليورانيوم 235 (وإن يكن مع نوع آخر من المفجرات) في القنبلة الذرية.
إن كل من نوعي اليورانيوم مشع بطبيعته. وذراتهما الثقيلة تتحلل على مدى فترة زمنية. وإذا ما أعطيا فترة كافية من الزمن ( أكثر بكثير
جدا من مئات الألوف من السنين) فإن اليورانيوم في الواقع يفقد أجزاء كثيرة منه للدرجة أنه سيتحول إلى معدن آخر هو الرصاص. ومع ذلك فإن عملية الإنحلال يمكن تسريعها بالعملية المعروفة بإسم التفاعل التسلسلي chain reaction. الذرات تجبر على الإنشطار بواسطة النيوترونات التي تأخذ طريقها بقوة إلى النواة. إن ذرة اليورانيوم 235 تكون غير مستقرة لدرجة أن صدمة من نيوترون واحد كاف لأن يقسمها وبالتالي يتسبب في حدوث التفاعل المتسلسل (بسبب تحرر نيوترونات أكثر). وهذا يمكن أن يحدث حتى عندما (نسبيا أقل) تتواجد كتل حرجة.
عندما يحدث هذا التفاعل المتسلسل، فإن ذرة اليورانيوم تنشطر إلى ذرتين أصغر من عناصر مختلفة مثل الباريوم والكريبتون.
عندما تنقسم ذرة اليورانيوم 235، فإنه ينتج عنها طاقة بشكل حرارة وإشعاع من نوع جاما، والذي يعتبر هو أقوى شكل من أشكال الإشعاع وأكثرها إماتة. وعندما يحدث هذا التفاعل، ف‘ن الذرة المنقسمة ستعطي أيضا أثنين أو ثلاثة من نيوتروناتها "الزائدة"، والتي لا يحتاج إليها لعمل الباريوم أو الكريبتون. هذه النيوترونات الزائدة تطير خارجا بقوة كافية كي تشطر ذرات أخرى تصادفها في طريقها. (أنظر إلى الرسم في الأسفل). ونظريا فإنه من الضروري القيام بشطر ذرة يورانيوم واحدة كي تقوم النيوترونات المنفصلة منها بشطر الذرات الأخرى، والتي هي بالتالي تخرج منها نيوترونات لشطر ذرات أخرى وهكذا. إن هذه المتوالية لا تتم في الواقع حسابيا ولكن بتوال هندسي. إن كل هذا سيحدث خلال جزء من مليون من الثانية.
إن أقل كمية كي تبدا التفاعل المتسلسل كما تم وصفه يعرف بالكتلة الحرجة العظمى SuperCritical Mass. والكتلة الفعلية التي يحتاج إليها لتسهيل هذا التفاعل المتسلسل تعتمد على نقاوة المادة، ولكن بالنسبة لليورانيوم 235 النقي فإن هناك حاجة لخمسون كيلوجراما، ولكن لأنه لا يوجد يورانيوم نقي للغاية ولهذا ففي الواقع هناك حاجة لكمية أكبر.
رسم يمثل التفاعل المتسلسل
Diagram of a Chain Reaction
النيوترونات الداخلة[1] - Incoming Neutron
يورانيوم 235[2] - Uranium-235
يورانيوم 236[3] - Uranium-236
ذرة باريوم[4] - Barium Atom
ذرة كريبتون[5] - Krypton Atom
|
|
|
|
[1]------------------------------> o
. o o .
. o_0_o . <-----------------------[2]
. o 0 o .
. o o .
|
\|/
~
. o o. .o o .
[3]-----------------------> . o_0_o"o_0_o .
. o 0 o~o 0 o .
. o o.".o o .
|
/ | \
|/_ | _\|
~~ | ~~
|
o o | o o
[4]-----------------> o_0_o | o_0_o <---------------[5]
o~0~o | o~0~o
o o ) | ( o o
/ o \
/ [1] \
/ \
/ \
/ \
o [1] [1] o
. o o . . o o . . o o .
. o_0_o . . o_0_o . . o_0_o .
. o 0 o . <-[2]-> . o 0 o . <-[2]-> . o 0 o .
. o o . . o o . . o o .
/ | \
|/_ \|/ _\|
~~ ~ ~~
. o o. .o o . . o o. .o o . . o o. .o o .
. o_0_o"o_0_o . . o_0_o"o_0_o . . o_0_o"o_0_o .
. o 0 o~o 0 o . <--[3]--> . o 0 o~o 0 o . <--[3]--> . o 0 o~o 0 o .
. o o.".o o . . o o.".o o . . o o.".o o .
. | . . | . . | .
/ | \ / | \ / | \
: | : : | : : | :
: | : : | : : | :
\:/ | \:/ \:/ | \:/ \:/ | \:/
~ | ~ ~ | ~ ~ | ~
[4] o o | o o [5] [4] o o | o o [5] [4] o o | o o [5]
o_0_o | o_0_o o_0_o | o_0_o o_0_o | o_0_o
o~0~o | o~0~o o~0~o | o~0~o o~0~o | o~0~o
o o ) | ( o o o o ) | ( o o o o ) | ( o o
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ | \ / | \ / | \
/ o \ / o \ / o \
/ [1] \ / [1] \ / [1] \
o o o o o o
[1] [1] [1] [1] [1] [1]
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_3shrin.jpg
الإنشطار النووي/ الإندماج النووي
Nuclear Fission/Nuclear Fusion
الإنشطار Fission (القنبلة الذرية(A-Bomb)) والإندماج Fusion (القنبلة الهيدروجينية(H-Bomb))
هناك نوعين من الإنجارات الذرية يمكن أن انجازها بواسطة اليورانيوم 235 "U-235" وهي الإنشطار والإندماج.
الإنشطار ببساطة هو التفاعل النووي الذي فيه تنقسم نواة الذرة إلى شظايا، وعادة تكون إثنتين ذات كتل متساوية، مع نشوء حوالي 100 مليون إلى عدة مئات من ملايين فولتات الطاقة. هذه الطاقة تنقذف متفجرة وبعنف شديد في القنبلة الذرية.
الإندماج هو تفاعل يبدأ بثبات بتفاعل إنشطاري، ولكن بخلاف الإنشطار الذري فإن الإندماج (القنبلة الهيدروجينية) تستمد قوتها من اندماج أنوية النظائر المختلفة للهيدروجين لتكوين نواة هيليوم. وكون القنبلة في هذا القسم هي بالتحديد ذرية، فإن المكونات الأخرى من القنبلة الهيدروجينية ستكون موضوعة جانبا في هذا الوقت.
إن القوة الهائلة خلف التفاعل في القنبلة الذرية ينتج من القوى التي تجعل الذرة متماسكة مع بعضها. هذه القوى مماثلة ولكن ليست تماما للمغناطيسية.
الذرات تتألف من ثلاث أجزاء أقل. البروتونات وكلستر النيوترونات معا تكونان النواة (الكتلة المركزية) الخاصة بالذرة، بينما الإلكترونات تدور حول النواة، وهي تشبة في ذلك الكواكب حول الشمس. إن هذه المكونات هي التي تحدد الثبات في الذرة.
إن معظم عناصر الطبيعة لها ذرات ذات ثبات كبير، وبالتالي فإنه من المستحيل أن تنقسم إلا بواسطة قصفها بواسطة الجزيئات الحافزة. ولجميع الأغراض العملية، فإن العنصر الحقيقي الذي يمكن لذرته أن تنشطر بتساو وسهولة هو معدن اليورانيوم.
ذرات اليورانيوم على غير العادة كبيرة الحجم، ولهذا السبب فإن من الصعب عليها أن تبقى معا بثبات. وها يجعل اليورانيوم 235 هو الشئء المناسب تماما للإنشطار النووي.
اليورانيوم معدن ثقيل وهو أثقل من الذهب، وليس فقط له أكبر الذرات حجما منأي معدن طبيعي آخر، فأيضا الذرات التي يتكون منها اليورانيوم بها نيوترونات أكثر بكثير من البروتونات. وهذا لا يحفز قدرتها للإنشطار ولكن يعطيها احتمالا أكثر أهمية في قدرتها لتسهيل الإنفجار.
هناك نظيرين لليورانيوم. إن اليورانيوم الطبيعي يتكون غالبا من النظير 238، والذي به 92 بروتون و146 نيوترون "92+146=238". وتجد ممزوجا مع هذا النظير نسبة 0،6% من اليورانيوم نوع نظير 235، والمحتوي فقط على 143 نيوترونا. هذا النظير، بخلاف اليورانيوم 238 له ذرات يمكن أن تنشطر، ولهذا يطلق عليه مصطلح قابل للإنشطار، ومفيد في صنع القنابل الذرية. وحيث أن اليورانيوم U-238 هو ذو النيوترون الثقيل، فإن ذلك يعكس النيوترونات بدلا أن يمتصها مثل ما يفعل أخيه النظير U-235.
اليورانيوم من نوع U-238لا يخدم أي عمل في مهمات التفاعل الذري، ولكن خصائصه تجعله يزودنا بغلاف واقي ممتاز لليورانيوم U-235وذلك عند إنشاء القنبلة كعاكس للنيوترونات. وهذا يساعد في الوقاية من تصادف حدوث سلسلة تفاعل بين اليورانيوم 235 ذو الكتلة الأكبر ورصاصتها المتممة لها داخل القنبلة. لاحظ أيضا أنه بينما اليورانيوم 238 لا يخدم التفاعل المتسلسل، فإنه يمكن أن يكون المادة المشبعة بالنيوترونات لإنتاج البلوتونيوم (Pu-239). والبلوتونيوم مادة قابلة للإنشطار ويمكن أن تستعمل في مكان اليورانيوم 235 (وإن يكن مع نوع آخر من المفجرات) في القنبلة الذرية.
إن كل من نوعي اليورانيوم مشع بطبيعته. وذراتهما الثقيلة تتحلل على مدى فترة زمنية. وإذا ما أعطيا فترة كافية من الزمن ( أكثر بكثير
جدا من مئات الألوف من السنين) فإن اليورانيوم في الواقع يفقد أجزاء كثيرة منه للدرجة أنه سيتحول إلى معدن آخر هو الرصاص. ومع ذلك فإن عملية الإنحلال يمكن تسريعها بالعملية المعروفة بإسم التفاعل التسلسلي chain reaction. الذرات تجبر على الإنشطار بواسطة النيوترونات التي تأخذ طريقها بقوة إلى النواة. إن ذرة اليورانيوم 235 تكون غير مستقرة لدرجة أن صدمة من نيوترون واحد كاف لأن يقسمها وبالتالي يتسبب في حدوث التفاعل المتسلسل (بسبب تحرر نيوترونات أكثر). وهذا يمكن أن يحدث حتى عندما (نسبيا أقل) تتواجد كتل حرجة.
عندما يحدث هذا التفاعل المتسلسل، فإن ذرة اليورانيوم تنشطر إلى ذرتين أصغر من عناصر مختلفة مثل الباريوم والكريبتون.
عندما تنقسم ذرة اليورانيوم 235، فإنه ينتج عنها طاقة بشكل حرارة وإشعاع من نوع جاما، والذي يعتبر هو أقوى شكل من أشكال الإشعاع وأكثرها إماتة. وعندما يحدث هذا التفاعل، ف‘ن الذرة المنقسمة ستعطي أيضا أثنين أو ثلاثة من نيوتروناتها "الزائدة"، والتي لا يحتاج إليها لعمل الباريوم أو الكريبتون. هذه النيوترونات الزائدة تطير خارجا بقوة كافية كي تشطر ذرات أخرى تصادفها في طريقها. (أنظر إلى الرسم في الأسفل). ونظريا فإنه من الضروري القيام بشطر ذرة يورانيوم واحدة كي تقوم النيوترونات المنفصلة منها بشطر الذرات الأخرى، والتي هي بالتالي تخرج منها نيوترونات لشطر ذرات أخرى وهكذا. إن هذه المتوالية لا تتم في الواقع حسابيا ولكن بتوال هندسي. إن كل هذا سيحدث خلال جزء من مليون من الثانية.
إن أقل كمية كي تبدا التفاعل المتسلسل كما تم وصفه يعرف بالكتلة الحرجة العظمى SuperCritical Mass. والكتلة الفعلية التي يحتاج إليها لتسهيل هذا التفاعل المتسلسل تعتمد على نقاوة المادة، ولكن بالنسبة لليورانيوم 235 النقي فإن هناك حاجة لخمسون كيلوجراما، ولكن لأنه لا يوجد يورانيوم نقي للغاية ولهذا ففي الواقع هناك حاجة لكمية أكبر.
اليورانيوم 235 (U-235) واليورانيوم 238 (U-238) والبلوتونيوم
ليس اليورانيوم هو المادة الوحيدة المستعملة في صنع القنابل الذرية. هناك مادة أخرى هي عنصر البلوتونيوم، في النظير Pu-239. البلوتونيوم لا يوجد طبيعيا (عدا آثارضئيلة للغاية)، ويتم دائما صنعه من اليورانيوم. إن الطريقة الوحيدة لإنتاج البلوتونيوم من اليورانيوم هي القيام بمعالجة اليورانيوم 238(U-238) من خلال المفاعل النووي. وبعد فترة من الزمن، فإن النشاط الإشعاعي المكثف يتسبب في جعل المعدن يأخذ جزيئات إضافية، وبالتالي فإن ذرات أكثر وأكثر تتحول إلى البلوتونيوم.
البلوتونيوم لن يبدأ التفاعل المتسلسل السريع بنفسه، ولكن هذه الصعوبة يمكن حلها بإيجاد مصدر نيوترونات، هذا المصدر يكون ذو نشاط إشعاعي عال بحيث يعطي هو النيوترونات أسرع من البلوتونيوم نفسه. وفي أنواع معينة من القنابل، فإن مزيج من عناصر البريليوم والبلوتونيوم يستعمل لإيجاد هذا التفاعل. ويحتاج فقط لقطعة صغيرة منه. المادة ليست قابلة للإنشطار بنفسها ولكن تعمل كمجرد عامل مساعد للتفاعل الأعظم.
ميكانيكية القنبلة
المفجر بالضغط الجوي
المفجر بالضغط الجوي يمكن أن يكون في غاية التعقيد من ناحية ميكانيكية، ولكن لكل الأغراض العملية فإنه يستعمل موديل بسيط. في الإرتفاعات العالية، يكون الهواء أقل ضغطا. وكلما انخفض الإرتفاع فإن ضغط الهواء يزداد. إن قطعة بسيطة رقيقة جدا من معدن ممغنط يمكن استعمالها كمفجر بالضغط الجوي. وكل ما هو يحتاج إليه هو أن يكون شريط المعدن على شكل فقاعة معدنية غاية في قلة السمك موجودة في المركز وأن يتم وضعها مباشرة تحت أداة الإتصال الكهربية، والتي ستحرك زنادا لمفجر متفجرات عادية. وقبل أن يتم وضع هذا الشريط في مكانه، يتم دفع الفقاعة وبالتالي تعكس وضعها. وبمجرد أن يصل الضغط الجوي للمستوى المطلوب، فإن الفقاعة المغناطيسية ستنقذف للخلف إلى مكانها الأصلي ويبدأ فجأة الإتصال، وبهذا تكتمل الدائرة الكهربية لتقوم بعملية التفجير.
ميكانيكية القنبلة
1) جهاز قياس الإرتفاع Altimeter
الطائرات العادية تستعمل جهاز قياس ارتفاع من نوع البارومتر المعدني ( غير المتضمن لسائل)، والذي يقيس التغيرات في ضغط الهواء على الإرتفاعات المختلفة. ولكن في الواقع أن تغيرات في ضغط الهواء يمكن أن تحدث بسبب حالة الطقس وبالتالي يمكن أن تتأثر قراءة جهاز الإرتفاع. من الأقضل كثيرا استعمال جهاز الرادار(أو الراديو) الخاص بقياس الإرتفاع وذلك من أجل الحصول على دقة أكبر عندما تصل القنبلة لنقطة الصفر الخاصة بالأرضGround Zero.
وبينما يعتبر جهاز الإف إم المعروف بإسم Frequency Modulated-Continuous Wave (FM CW) هو أكثر تعقيدا، إلا أن دقته تتعدى بكثير أي نوع من أجهزة قياس الإرتفاع. وكأي من أنظمة الذبذبة البسيطة، فإن الإشارات تصدر عن ايريال الرادار (والتي هو هنا القنبلة)، ترتد من الأرض وتصل ثانية لجهاز قياس الإرتفاع. نظام الذبذبة هذا يطبق في كقير من أجهزة قياس الإرتفاع المتطورة. فقط إن الإشارت تكون مستمرة ومركزة حول تردد عال مثل 4200 ميجاهيرتز. هذه الإشارات يتم ترتيبها لتزداد بثبات على 200 ميجاهيرتز لكل فترة فاصلة قبل رجوعها لترددها الأصلي.
وعندما يبدأ سقوط القنبلة فإن جهاز الإرسال في جهاز قياس الإرتفاع يرسل ذبذبة تبدأ على 4200MHz. وخلال الوقت الذي تعود فيه الذبذبة فإن المرسل في جهاز قياس الإرتفاع يقوم بالإرسال على تردد أعلى. يعتمد الفرق على مدى الوقت الذي تأخذه الذبذبة لعمل رحلة العودة. وعندما تمتزج هذين الترددين إليكترونيا، فإن تردد جديد (الفرق بين الإثنين) ينشأ. القيمة لهذا التردد الجديد يقاس بواسطة قطع مايكروشيب كمبيوتر مثبتة. هذه القيمة تتناسب مباشرة مع المسافة التي استغرقتها سفر الذبذبة الأصلية. ولهذا يمكن استعمالها لإعطاء الإرتفاع الحقيقي.
ومن ناحية عملية، فإن الرادار من نوع FM CW يمكنه استيعاب 120مرة في الثانية. ومداه يمكن أن يصل إلى 10،000 قدم (3000متر) فوق الأرض وضعف ذلك فوق البحر، حيث أن انعكاسات الصوت من أسطح الماء أكثر وطوحا.
إن دقة أجهزة قياس الإرتفاع هذه تكون في حدود 5 أقدام (1.5متر) للإرتفاعات العليا. وحيث أن الضربة الجوية للقنبلة الذرية عادة ما توضع من ارتفاع 1980 قدم، لذا فإن عامل الخطأ هذا ليس ذو شأن هام.
التكلفة العالية لأجهزة قياس الإرتفاع من نوع الرادارات هذه منعت استعمالها للأغراض التجارية، ولكن انخفاض أسعار المكونات الإلكترونية ستجعلها مستقبلا منافسة مع الأنواع البارومترية.
رأس التفجير: Detonating Head(s)
رأس التفجير (أو رووس التفجير، حيث يتوقف ذلك على ما إذا كانت قنبلة يورانيوم أم بلوتونيوم هي المستعملة) ذلك الذي يوضع في شاحن التفجير المعتاد هو مشابه للرأس المفجر العادي. ونادرا ما يعمل كعامل مساعد وذلك لإنتاج التفجير الضخم. ومعايرة هذه الأداة أمر هام. إن رأس التفجير الصغير سينتج عنه تفجير ضخم عديم القيمة وسيقوم بمضاعفة الخطر حيث أن أحدا عليه أن يقوم بتفكيكه وإعادة تركيب القنبلة برأس تفجير آخر. ( يضاف لهذا الخطورة التي تأتي إذا علمنا بأن المتفجرات العادية يمكن أن تكون قد انفجرت بقوة غير كافية للحم المعدن المشع. وهذا سينتج عنه كتلة حرجة للغاية يمكن أن تنفجر في أي لحظة).
رأس التفجير سيصله شحنة كهربية إما من المفجر بالضغط الجوي أو المفجر باستعمال رادار قياس الإرتفاع، ويعتمد على أي نوع من الأنظمة هي المستعملة. شركة دو بونت تصنع رؤوس تفجير ممتازة والتي يمكن تعديلها بسهولة لتلائم المواصفات المطلوبة.
شاحن التفجير المعتاد Conventional Explosive Charge(s)
هذا المتفجر يستعمل لتقديم ( ولحم) الكمية القليلة من اليورانيوم للكمية الأكبر داخل المكان المتواجد فيه بالقنبلة. (كمية الضغط المطلوبة لإحداث ذلك غير معروفة ويمكن أن تكون من الأسرار الحكومية لأسباب أمنية).
متفجرات البلاستيك تعمل أفضل ما تكون لهذا الغرض حيث يمكن معالجتها يدويا لكي تمكن كل من قنبلة اليورانيوم وكذلك البلوتونيوم من التفجير. وأحد المتفجرات الممتازة هو نترات اليوريا. وتعليمات كيفية صناعة نترات اليوريا هي كالآتي:
المكونات
كوب من محلول مركز من حمض اليوريك (C5 H4 N4 O3)uric acid.
1/3 (ثلث) كوب من حمض النيتريك nitric acid.
4 أوعية حاويات زجاجية مقاومة للحرارة.
4 مرشحات (مثل فلاتر القهوة).
قم بترشيح محلول حمض اليوريك من خلال المرشح وذلك كي تزيل الشوائب. ثم وببطء أضف 1/3 (ثلث) كوب من حمض النيتريك للمحلول واترك المزيج يرتاح مدة ساعة. قم بعملية الترشيح مرة ثانية. اغسل البلورات بواسطة صب الماء عليها وهي لا تزال في المرشح. إزل البلورات من المرشح واتركها مدة 16 ساعة كي تجف. إن هذا المتفجر يحتاج إلى رأس تفجير كي ينفجر.
قد يكون من الضروري عمل كمية أكبر من تلك المذكورة في اللائحة هنا وذلك لإنتاج تفجير كبير كاف لأن يقوم بلحم قسمي اليورانيوم ببعضها لعمل الوحدة الساحقة.
رأس التفجير: Detonating Head(s)
رأس التفجير (أو رووس التفجير، حيث يتوقف ذلك على ما إذا كانت قنبلة يورانيوم أم بلوتونيوم هي المستعملة) ذلك الذي يوضع في شاحن التفجير المعتاد هو مشابه للرأس المفجر العادي. ونادرا ما يعمل كعامل مساعد وذلك لإنتاج التفجير الضخم. ومعايرة هذه الأداة أمر هام. إن رأس التفجير الصغير سينتج عنه تفجير ضخم عديم القيمة وسيقوم بمضاعفة الخطر حيث أن أحدا عليه أن يقوم بتفكيكه وإعادة تركيب القنبلة برأس تفجير آخر. ( يضاف لهذا الخطورة التي تأتي إذا علمنا بأن المتفجرات العادية يمكن أن تكون قد انفجرت بقوة غير كافية للحم المعدن المشع. وهذا سينتج عنه كتلة حرجة للغاية يمكن أن تنفجر في أي لحظة).
رأس التفجير سيصله شحنة كهربية إما من المفجر بالضغط الجوي أو المفجر باستعمال رادار قياس الإرتفاع، ويعتمد على أي نوع من الأنظمة هي المستعملة. شركة دو بونت تصنع رؤوس تفجير ممتازة والتي يمكن تعديلها بسهولة لتلائم المواصفات المطلوبة.
شاحن التفجير المعتاد Conventional Explosive Charge(s)
هذا المتفجر يستعمل لتقديم ( ولحم) الكمية القليلة من اليورانيوم للكمية الأكبر داخل المكان المتواجد فيه بالقنبلة. (كمية الضغط المطلوبة لإحداث ذلك غير معروفة ويمكن أن تكون من الأسرار الحكومية لأسباب أمنية).
متفجرات البلاستيك تعمل أفضل ما تكون لهذا الغرض حيث يمكن معالجتها يدويا لكي تمكن كل من قنبلة اليورانيوم وكذلك البلوتونيوم من التفجير. وأحد المتفجرات الممتازة هو نترات اليوريا. وتعليمات كيفية صناعة نترات اليوريا هي كالآتي:
المكونات
كوب من محلول مركز من حمض اليوريك (C5 H4 N4 O3)uric acid.
1/3 (ثلث) كوب من حمض النيتريك nitric acid.
4 أوعية حاويات زجاجية مقاومة للحرارة.
4 مرشحات (مثل فلاتر القهوة).
قم بترشيح محلول حمض اليوريك من خلال المرشح وذلك كي تزيل الشوائب. ثم وببطء أضف 1/3 (ثلث) كوب من حمض النيتريك للمحلول واترك المزيج يرتاح مدة ساعة. قم بعملية الترشيح مرة ثانية. اغسل البلورات بواسطة صب الماء عليها وهي لا تزال في المرشح. إزل البلورات من المرشح واتركها مدة 16 ساعة كي تجف. إن هذا المتفجر يحتاج إلى رأس تفجير كي ينفجر.
قد يكون من الضروري عمل كمية أكبر من تلك المذكورة في اللائحة هنا وذلك لإنتاج تفجير كبير كاف لأن يقوم بلحم قسمي اليورانيوم ببعضها لعمل الوحدة الساحقة.
اليورانيوم والبلوتونيوم
اليورانيوم 235 يعتبر استخلاصه صعب جدا. وفي الحقيقة، فإن من كل 25.000طن من خام اليورانيوم المأخوذة من المناجم في الطبيعة فإن 50 طنا فقط من معدن اليورانيوم يمكن تنقيتها منها. كما أن 99.3% من هذا المعدن هو يورانيوم 238 والذي يعتبر إلى حد كبير معدن ثابت من أجل استعماله كعامل في التفجير الذري. ولجعل الأمور أكثر تعقيدا، ل توجد هناك طريقة كيماوية عادية يمكنها فصل النظيرين حيث أن اليورانيوم 235 و238 يمتلكان خصائص كيماوية متماثلة تماما. الطرق الوحيدة التي يمكن أن تكون فعالة لفصل اليورانيوم 235 من اليورانيوم 238 هي طرق ميكانيكية.
اليورانيوم 235 هو قليلا وفقط قليلا أخف من اليورانيوم 238. يستعمل نظام الإنتشار الغازي gaseous diffusion ليبدأ عملية الفصل ما بين النظيرين. في هذا النظام، اليورانيوم يتحد مع الفلورين لتكوين غاز هيكسافلورايد اليورانيوم. هذا المزيج يدفع مروحيا بواسطة مضخة منخفضة الضغط خلال سلسلة من الحواجز ذات المسامات الضيقة للغاية. ولأن ذرات اليورانيوم 235 أخف وبالتالي تمر أسرع من ذرات اليورانيوم 238 وتستطيع أن تنفذ من الحواجز بسرعة أكبر. وكنتيجة لذلك فإن تركيز اليورانيوم 235 يصبح بالتالي أكبر كلما مر خلال كل حاجز. وبعد أن يمر خلال عدة آلاف من الحواجز فإن هيكسافلورايد اليورانيوم يحتوي نسبيا على تركيز أعلى من اليورانيوم 235 ... في وقود المفاعل اليكون 2% يورانيوم 235 نقي. وإذا ما دفع يمكن من ناحية نظرية أن نحصل على 95% يورانيوم 235 نقي وذلك للإستعمال في القنبلة الذرية.
وبمجرد إنتهاء عملية الإنتشار الغازي، فيجب أن تتم تنقية اليورانيوم مرة أخرى. الفصل المغناطيسي للمستخلص من عملية الإخصاب السابقة تستعمل بعدها وذلك من أجل المزيد من تنقية اليورانيوم. وهذا يتضمن غاز تيتراكلورايد اليورانيوم المشحون كهربيا وتوجيهه ليمر على مجال الكتروماغناطيسي ضعيف. وحيث أن جزيئات اليورانيوم 235 الأخف في مجرى الغاز تتأثر
بعد أول خطوتين، فإن عملية إخصاب ثالثة يتم تطبيقها على المستخلص من العملية الثانية. يتضمن اسلوب هذه العملية، احداث عملية طرد مركزية غازيةgas centrifuge من أجل مزيد من الفصل لليورانيوم 235 الأخف من نظيره الأثقل. القوة الطاردة المركزية تفصل النظيرين مستخدمة الفرق بين كتلة كل منها. وبمجرد أن تكتمل كل هذه الإجراءات، فإن كل ما يراد عمله هو تشكيل اليورانيوم 235 في قوالب مناسبة لوضعها داخل رأس حربي يمكنه تسهيل التفجير الذري.
حددت الكتلة الحرجة العظمى لليورانيوم 235 على أساس 50 كيلوجراما من اليورانيوم النقي. وحسب طريقة أو طرق التنقية المستخدمة عند تنقنية اليورانيوم 235، وكذلك مع تصميم ميكانيكية الرأس الحربي والإرتفاع الذي سينفجر عليه، فإن قوة التفجير في القنبلة الذرية يمكن أن يترواح من أي شيء بين 1 كيلو طن (وهي تساوي ألف طن من التي إن تي) إلى 20 ميجا طن (وهي تساوي 20 مليون طن من التي إن تي—والتي بالمناسبة تعتبر كأصغر رأس حربي نووي استراتيجي تمتلكه الدول العظمى اليوم. (ونذكر هنا بأن غواصة نووية واحدة تحمل قوة تفجير تعادل 25 مرة قوة الحرب العالمية الثانية)).
وبينما يعتبر اليورانيوم مادة مثالية الإنشطار، فإنها في الواقع ليست الوحيدة. البلوتونيوم يمكن أن يستعمل في القنبلة الذرية ايضا. وعند ترك اليورانيوم 238 داخل المفاعل الذري لمدة أطول من الزمن، فإن اليورانيوم 238 يلتقط جزيئات إضافية (خاصة التيوترونات) وتدريجيا يتحول إلى عتصر البلوتونيوم.
البلوتونيوم قابل للإنشطار ولكن لا ينشطر بسهولة اليورانيوم. وبينما اليورانيوم يمكن أن ينفجر بواسطة أداة بسيطة من النوع مزدوج الإطلاق part-2 gun-type device، فإن البلوتونيوم يجب أن يتم تفجيره بواسطة أكثر من 32 قسم معقد لغرف التحفيز مضاف إليها متفجر قوي من الأنواع المعروفة. وسرعة الضربة الكبيرة وميكانيكية الزناد المتزامنه لهذه المتفجرات. ويأتي مع هذه المتطلبات المهمة الإضافية لتقديم مزيج دقيق من البريليوم والبولونيوم لهذا المعدن أثناء حدوث كل هذه الأعمال.
وقدد حددت الكتلة العظمى الحرجة للبلوتونيوم على أساس 16 كيلوجرام. وهذه الكمية التي يحتاج إليها يمكن تخفيضها إلى 10 كيلوجرام وذلك بإحاطة البلوتونيوم بلاف من اليورانيوم 238.
فيما يلي توضيح الفرق الكبير بين مفجر اليورانيوم من النوع القاذف Uranium gun-type detonator ومفجر البلوتونيوم نوع Plutonium implosion detonator:
مفجر اليورانيوم: Uranium Detonator
يتكون من جزئين. كتلة كبيرة الحجم بيضاوية الشكل ومقعرة. والكتلة الصغيرة الحجم هي تماما ذات حجم وشكل الجزء المفقود في الكتلة الكبيرة. وحسب طريقة التفجير الخاصة بالمتفجرات العادية، فإن الكتلة الصغرى تحقن وتلتحم بقوة شديدة وعنف في الكتلة الكبرى. يحصل بالتالي الوصول إلى الكتلة الحرجة، يتبع ذلك التفاعل المتسلسل والذي يتم خلال جزء بسيط جدا من الثانية.
مفجر البلوتونيوم: Plutonium Detonator
يتكون من 32 قسم كل منها بشكل الفطيرة ذات ال45 درجة، متكونة من البلوتونيوم التي يحيط بها مزيج من البريليوم والبلونيوم. الأقسام ال32 تكون بمجموعها السكل المحدب. جميع هذه الأقسام يجب أن تحتوي على كميات متساوية بدقة من الكتلة (والشكل) مثل بعضها البعض. إن شكل المتفجر يشبه كرة القدم. وحسب المتفجرات التي هي من الأنواع التقليدية، فإن كل من ال32 قسما يجب أن تلتحم مع المزيج المذكور خلال جزء من عشرة ملايين من الثانية.
__________________________________________________ ___________________
|
[مفجرة اليورانيوم] | [مفجرة البلوتونيوم]
______________________________________|___________ ___________________
_____ |
| :| | . [2] .
| :| | . ~ \_/ ~ .
| [2]:| | .. . ..
| :| | [2]| . |[2]
| .:| | . ~~~ . . . ~~~ .
`...::' | . . . . .
_ ~~~ _ | . . ~ . .
. `| |':.. | [2]\. . . . [1] . . . ./[2]
. | | `:::. | ./ . ~~~ . \.
| | `::: | . . : . .
. | | :::: | . . . . .
| [1] | ::|:: | . ___ . ___ .
. `. .' ,::||: | [2]| . |[2]
~~~ ::|||: | .' _ `.
.. [2] .::|||:' | . / \ .
::... ..::||||:' | ~ -[2]- ~
:::::::::::::||||::' |
``::::||||||||:'' |
``:::::'' |
|
|
|
|
[1] = نقطة التصادم | [1] = نقطة التصادم
[2] = قسم أو أقسام اليورانيوم | [2] = قسم أو أقسام البلوتونيوم
|
|
______________________________________|___________ ___________________
حارف النيوترون
يتكون حارف النيوترونات فقط من اليورانيوم 238. ولا يعتبر اليورانيوم 238 غير ثابل للإنشطار فقط ولكن أيضا له قدرات فريدة لكي يعكس النيوترونات ثانية لمصدرها. حارف النيوترونات اليورانيوم 238 يمكن أن يخدم غرضين. ففي قنبلة اليورانيوم، يقوم حارف اليورانيوم بالخدمة كحارس كي يحافظ على عدم نشوء أي حوادث عارضة وذلك بإرجاع النيوترونات الشاردة مما يمكن أن نسمية الرصاصة في نظير كتلة اليورانيوم، وبعيدا عن الكتلة الأكبر لليورانيوم، والعكس بالعكس. حارف النيوترون في قنبلة البلوتونيوم في الواقع تساعد قطع البلوتونيوم في المحافظة على نيوتروناتها بواسطة عكس الجزيئات ثانية لمركزها.
غلاف الرصاص الحاجب
غرض هذا الغلاف المتكون من معدن الرصاص هو لمنع النشاط الإشعاعي المصاحب لمحتوى القنبلة من التداخل مع ميكانيكيات القنبلة الأخرى. إن التدفق المتواصل للنيوترونات من الحمولة الداخلية هي قوية لدرجة أنها قد تقدر على قصر الدائرة الكهربية الداخلية والتسبب في تفجير عرضي مفاجيء وقبل موعده.
الفيوزات أو الفتيل
تستخدم الفيوزات أو الفتيل كوسيلة حماية أخرى لمنع أي تفجير عرضي في كل من المتفجرات التقليدية المألوفة والحمولة النووية في القنبلة. هذه الفيوزات أو فتيل التفجير يتم وضعها قرب سطح مقدمة القنبلة وذلك من أجل أن يتم تركيبها بسهولة عندما تكون القنبلة جاهزة لتبدأ التفجير. يجب أن يتم تركيب الفيوزات فقط قبل أن يبدأ تفجيرها. وتركيبها قبل هذا الموعد قد ينتج عنه حادثة مفجعة.
مخططات القنبلة
قنبلة اليورانيوم
موديل قنبلة الجاذبية
- ذيل المخروط[1]
- زعانف ثبات الذيل[2]
- مفجر يعمل بالضغط الجوي[3]
- أنبوب أو أنابيب دخول الهواء[4]
- أجهزة الحس الخاصة بالضغط الجوي والإرتفاع[5]
- الحاوية الحاجبة المصنوعة من الرصاص[6]
- رأس المتفجرة [7]
- شاحن المتفجرات االتفليدية[8]
- تغليف[9]
- اليورانيوم 235 (بالنسبة للبلوتونيوم راجع المخطط الآخر) [10]
- حارف النيوترونات( اليورانيوم 238) [11]
- أدوات قياس الأبعاد[12]
- وعاء خاص لليورانيوم 235 من أجل التفجير لتسهيل الوصول للكتلة العظمى الحرجة[13]
- فيوزات أو الفتيل ( يتم وضعها لتسليح القنبلة) [14]
/\
/ \ <---------------------------[1]
/ \
_________________/______\_________________
| : ||: ~ ~ : |
[2]-------> | : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| :______||:_____________________________: |
|/_______||/______________________________\|
\ ~\ | | /
\ |\ | | /
\ | \ | | /
\ | \ | | /
\ |___\ |______________| /
\ | \ |~ \ /
\|_______\|_________________\_/
|_____________________________|
/ \
/ _________________ \
/ _/ \_ \
/ __/ \__ \
/ / \ \
/__ _/ \_ __\
[3]_______________________________ \ _|
/ / \ \ \
/ / \/ \ \
/ / ___________ \ \
| / __/___________\__ \ |
| |_ ___ /=================\ ___ _| |
[4]---------> _||___|====|[[[[[[[|||]]]]]]]|====|___||_ <--------[4]
| | |-----------------| | |
| | |o=o=o=o=o=o=o=o=o| <-------------------[5]
| | \_______________/ | |
| |__ |: :| __| |
| | \______________ |: :| ______________/ | |
| | ________________\|: :|/________________ | |
| |/ |::::|: :|::::| \| |
[6]----------------------> |::::|: :|::::| <---------------------[6]
| | |::::|: :|::::| | |
| | |::==|: :|== <------------------------[9]
| | |::__\: :/__::| | |
| | |:: ~: :~ ::| | |
[7]----------------------------> \_/ ::| | |
| |~\________/~\|:: ~ ::|/~\________/~| |
| | ||:: <-------------------------[8]
| |_/~~~~~~~~\_/|::_ _ _ _ _::|\_/~~~~~~~~\_| |
[9]-------------------------->_=_=_=_=_::| | |
| | :::._______.::: | |
| | .:::| |:::.. | |
| | ..:::::'| |`:::::.. | |
[6]---------------->.::::::' || || `::::::.<---------------[6]
| | .::::::' | || || | `::::::. | |
/| | .::::::' | || || | `::::::. | |
| | | .:::::' | || <-----------------------------[10]
| | |.:::::' | || || | `:::::.| |
| | ||::::' | |`. .'| | `::::|| |
[11]___________________________ ``~'' __________________________[11]
: | | \:: \ / ::/ | |
| | | \:_________|_|\/__ __\/|_|_________:/ | |
/ | | | __________~___:___~__________ | | |
|| | | | | |:::::::| | | | |
[12] /|: | | | | |:::::::| | | | |
|~~~~~ / |: | | | | |:::::::| | | | |
|----> / /|: | | | | |:::::::| <-----------------[10]
| / / |: | | | | |:::::::| | | | |
| / |: | | | | |::::<-----------------------------[13]
| / /|: | | | | |:::::::| | | | |
| / / |: | | | | `:::::::' | | | |
| _/ / /:~: | | | `: ``~'' :' | | |
| | / / ~.. | | |: `: :' :| | |
|->| / / : | | ::: `. .' <----------------[11]
| |/ / ^ ~\| \ ::::. `. .' .:::: / |
| ~ /|\ | \_::::::. `. .' .::::::_/ |
|_______| | \::::::. `. .' .:::<-----------------[6]
|_________\:::::.. `~.....~' ..:::::/_________|
| \::::::::.......::::::::/ |
| ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
`. .'
`. .'
`. .'
`:. .:'
`::. .::'
`::.. ..::'
`:::.. ..:::'
`::::::... ..::::::'
[14]------------------> `:____:::::::::::____:' <-----------------[14]
```::::_____::::'''
~~~~~
مخططات قنبلة البلوتونيوم
موديل قنبلة الجاذبية
- ذيل المخروط[1]
- زعانف ثبات الذيل[2]
- مفجر يعمل بالضغط الجوي[3]
- أنبوب أو أنابيب دخول الهواء[4]
- أجهزة الحس الخاصة بالضغط الجوي والإرتفاع[5]
- دوائر الأقنية والفيوزات الإلكترونية[6]
- الحاوية الحاجبة المصنوعة من الرصاص[7]
- حارف النيوترونات( اليورانيوم 238) [8]
- شاحن المتفجرات االتفليدية[9]
- البلوتونيوم (بلوتونيوم 239) [10]
- وعاء مزيج البريليوم/ البولونيوم لتسهيل التفجير الذري[11]
- فيوزات أو الفتيل ( يتم وضعها لتسليح القنبلة) [12]
/\
/ \ <---------------------------[1]
/ \
_________________/______\_________________
| : ||: ~ ~ : |
[2]-------> | : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| : ||: : |
| :______||:_____________________________: |
|/_______||/______________________________\|
\ ~\ | : |:| /
\ |\ | : |:| /
\ | \ | :__________|:| /
\ |:_\ | :__________\:| /
\ |___\ |______________| /
\ | \ |~ \ /
\|_______\|_________________\_/
|_____________________________|
/ \
/ \
/ \
/ _______________ \
/ ___/ \___ \
/____ __/ \__ ____\
[3]_______________________________ \ ___|
/ __/ \ \__ \
/ / \/ \ \
/ / ___________ \ \
/ / __/___________\__ \ \
./ /__ ___ /=================\ ___ __\ \.
[4]-------> ___||___|====|[[[[[|||||||]]]]]|====|___||___ <------[4]
/ / |=o=o=o=o=o=o=o=o=| <-------------------[5]
.' / \_______ _______/ \ `.
: |___ |*| ___| :
.' | \_________________ |*| _________________/ | `.
: | ___________ ___ \ |*| / ___ ___________ | :
: |__/ \ / \_\\*//_/ \ / \__| :
: |______________:|:____:: **::****:|:********\ <---------[6]
.' /:|||||||||||||'`|;..:::::::::::..;|'`|||||||*||||| :\ `.
[7]----------> ||||||' .:::;~|~~~___~~~|~;:::. `|||||*|| <-------[7]
: |:|||||||||' .::'\ ..:::::::::::.. /`::. `|||*|||||:| :
: |:|||||||' .::' .:::''~~ ~~``:::. `::. `|\***\|:| :
: |:|||||' .::\ .::''\ | [9] | /``::: /::. `|||*|:| :
[8]------------>::' .::' \|_________|/ `::: `::. `|* <-----[6]
`. \:||' .::' ::'\ [9] . . . [9] /::: `::. *|:/ .'
: \:' :::'.::' \ . . / `::.`::: *:/ :
: | .::'.::'____\ [10] . [10] /____`::.`::.*| :
: | :::~::: | . . . | :::~:::*| :
: | ::: :: [9] | . . ..:.. . . | [9] :: :::*| :
: \ ::: :: | . :\_____________________________[11]
`. \`:: ::: ____| . . . |____ ::: ::'/ .'
: \:;~`::. / . [10] [10] . \ .::'~::/ :
`. \:. `::. / . . . \ .::' .:/ .'
: \:. `:::/ [9] _________ [9] \:::' .:/ :
`. \::. `:::. /| |\ .:::' .::/ .'
: ~~\:/ `:::./ | [9] | \.:::' \:/~~ :
`:=========\::. `::::... ...::::' .::/=========:'
`: ~\::./ ```:::::::::''' \.::/~ :'
`. ~~~~~~\| ~~~ |/~~~~~~ .'
`. \:::...:::/ .'
`. ~~~~~~~~~ .'
`. .'
`:. .:'
`::. .::'
`::.. ..::'
`:::.. ..:::'
`::::::... ..::::::'
[12]------------------> `:____:::::::::::____:' <-----------------[12]
```::::_____::::'''
~~~~~
الدرس الثامن
نحن كمجاهدين لا تتوفر لدينا كثير من الخامات الازمة لتصنيع أحتياجاتنا الجهادية كاليورانيوم مثلا
لذلك كان الحل كامنا في الراديوم
فهو متوفر تجاريا
و شديد الفاعلية نوويا
و مشع و له كتلة حرجة تماما كاليورانيوم و البلوتونيوم
و هو متوفر كألوان مضيئة ليلا
الرأس النووي للصاروخ الجهادي
الوقود الذري للقنبلة الذرية الجهادية
000000000000000000000
00000000000
الأن الوقود الذري الذي سنستخدمه في صناعة القنبلة الذرية
جميعنا يعرف ذلك اللون الأخضر المنبعث عن السبحه في الظلام ..
أو الطلاء الأبيض الذي يضئ ليلا بضوء مخضر و ندهن به اللوحات المعدنيه للسيارات ..
هذا هو الوقود الذري الذي سنستخدمه أن شاء الله ..
و يتكون هذا اللون - كما يباع - من كلوريد الراديوم الرطب مضافا إليه كبريتيد الزنك .. و لأن الراديوم مشع فإن بللورات كبريتيد الزنك تستضئ بالأخضر في الظلام ..
هنا يجب أن نفصل بين المركبين ..
========================================
طريقة الفصل
-----------
أولا : تقطير المخلوط ..
نأتي بفرن كهربي يمكنه أن يصل إلي 500 درجة مئويه .. و قارورتين من زجاج البيركس تستطيعان تحمل درجة الحرارة هذه ..
نضع إحدي القارورتين داخل الفرن بحيث يخرج منها و من الفرن أنبوب للقارورة الأخري خارج الفرن .. علي أن تكون سدادات فوهات القارورتين اللتين تنفذان منهما الأنبوب المشترك محكمة الغلق بالسيليكون أو الكوتشوك الحراري ..
نشغل الفرن حتي 500 مئوية بالتدريج .. و سنجد أن كبريتيد الزنك ينحل بالحرارة عن كلوريد الراديوم ..
حيث سيتبخر الكبريت قبل ثم سيتبعه الزنك .. فينصهر , و بذا يمكننا فصله أما بالسكب أو بتمريره عبر مصفاة داخل القارورة ..
هذا علما بأن الزنك يغلي عند 1180 درجة مئوية .. آي يمكن تبخيره هو الأخر عند 1200 درجه مئوية ..
00000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000
هنا سيصبح لدينا كلوريد الراديوم خالصا داخل القارورة الموجودة بالفرن ..
و سيتبقي أن نحرر الكلور من الراديوم و تلك هي الخطوة الثانية ..
00000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000
ثانيا :القوس الكهربي ..
و بطريقة القوس الكهربي .. نأخذ السلك الموجب من " البلج " الرئيس الموجود في شاشة الكومبيوتر أو التلفزيون من الخلف .. علي أن لا تقل الشاشة عن 21 بوصه .. و نأخذ الأرضي من الفتحة الموجودة بوسط " اللين " الخاص بالشاشة ..
و نصنع منهما خط الكهرباء ذي الفولت العالي .. حوالي 1000 فولت ..
نضع كلوريد الراديوم الناتج من الفرن في كوب بعد أن نذيبه في الماء .. و نربط السلكين الكهربيين علي طرفي قطعة من الخشب بحيث نثبتهما بعيدا عن بعضهما .. نربطهما بخيط لا ينقل الكهرباء .. ثم ندلي سلكى الكهرباء المربوطين إلي الخشب داخل الكوب المحتوي علي كلوريد الراديوم الرطب .. و هنا سيتصاعد الكلور و هو غاز خطر جدا .. و سيتبخر الماء .. و لضمان تبخر الماء كاملا دون حدوث مشكلات في القوس الكهربي يمكننا أن نضيف الزئبق إلي محلول كلوريد الراديوم الرطب قبل أجراء التحليل بالقوس الكهربي ..
00000000000000000000000000000000000000000000000000 000000000000
ثالثا :تقطير الراديوم ..
بعد أنتهاء تصاعد الكلور .. و بنفس القارورتين .. يمكننا أجراء تقطير للراديوم الناتج و المتملغم مع الزئبق كما قطرنا كبريتيد الزئبق في المرة الأولي .. و ينتهي تصاعد الزئبق المتبخر عند 500 مئوية ..
========================================
بذلك سنحصل علي خام الراديوم ذلك المعدن المشع 2.000.000 مره قدر أشعاع اليورانيوم ..
========================================
مخاطر التطبيق :
أخي المجاهد أحترس من :
- أستنشاق غاز الكلور فهو مميت .. إذ يفتك بالرئتين و العينين و الأغشية الأنفية و الحلق و البلعوم ..
- الراديوم و كلوريده مشعان و يسببان السرطان بسرعة تدهش جميع العلماء ..
=========================================
طرق الوقايه :
للوقاية من الكلور المتصاعد يمكننا أن نحبس التفاعل داخل قوارير مغلقة أو أن نقوم بالتحليل بالقوس الكهربائي في مكان مفتوح علي أن يكون أمامه مروحة قوية ترمي يالغاز الناتج بعيدا عنا ..
أما الراديوم فيجب التعامل معه بملابس واقية .. و أنا أعلم أنه لا توجد حتي في معامل البحث بكل بلادنا الأسلامية مثل هذه الملابس .. لذل يجب أن يتعامل معه أحد الأفراد الأستشاهديين .. و ليتقبل الله منه ..
========================================
حفظ معدن الراديوم :
الراديوم سريع التفاعل مع الماء و الهواء .. فيجب أن يكون معزولا عنهما ..
الراديوم ينحل أشعاعيا بسرعه حيث أن دورة عمر النصف له 25 عاما.. و هذا هو النظير التجاري الذي يباع بالأسواق ..
لذا يجب أن يحفظ في الثلاجات مجمدا .. و أن توفرت الأمكانيات فيحفظ في غاز الهليوم المسال ..
================================================== ===========
الدرس التاسع
أستخلاص الراديوم
أستخلاص معدن الراديوم من كلوريد الراديوم الرطب
المعدن يوزن أثناء استخلاصه بالملليغرامِ . .
ينْقِى الراديومِ بالبلورةِ الجزئيةِ مِنْ حامضِ hydrochloric المائي ..
يُجفّفُ RaCl و يُنَقَّى بالبللوره ..
تستخدم بللورات RaCl النقيه ..
يستعمل القوسِ الكهربى فى التحليل ..
لعزل العنصر المعدني بالتحليل الكهربى . .
عزلة (* يَتْلي):
(قطب سالب) Ra 2 +* + 2 e --> Ra
(قطب موجب) Cl * --> ½ Cl 2 (غاز |g) + e
التحليل الكهربائي يحَلّ كلوريدِ الراديومِ الصافيِ . .
و بإسْتِخْدام قطب زئبقِ سالب . .
يملغم الراديومِ بالزئبقِ بالتحليل الكهربائي . .
و بالتقطير في جوّ منِ الهيدروجين ..
يزالَ الزئبقَ بالتقطيرِ..
و ينتجَ هذا المملغمِ المعدنَ الصافيَ ..
- خصائص الراديوم :
الراديوم المعدني لَهُ تفاعليةُ كيميائيةُ عاليةُ.
هو مُهَاجَمُ بالماءِ بالتطورِ النشيطِ مِنْ الهيدروجينِ.
وبِالهواء يتشكلِ nitride ثنائي التّكافؤ بشكل خاص .
و يَحْدثُ كRa 2 + آيون في كُلّ مركّباتِه.
و يُكبرتُ إلى RaSO 4 الأكثر العديم الذوبانِ.
و يكون الهيدروكسيد الأكثر قابلية للذوبان مِنْ الهيدروكسيدِات الأرضِيه القلويهِ.
مركّباته جداً مشابهة لمركّباتِ الباريومِ إلى حد المطابقةِ .
حتى يصعب الَعْملُ على التفريق بين العنصرين ِ.
الشكل التجارى للراديوم هو أنه يباع كبروميد وكلوريد ..
المعدنَ الصافيَ أبيضُ رائعُ عندما يكون مُحَضّرُ بشكل جديد .
لكنه يُسوّدُ عند التعرّضِ للتَهْوِية .
من المحتمل أن يكون ذلك بسبب تشكيلِ nitride.
يَتفسفر بتألق – luminescence ..
يَتفسّخُ في الماءِ ..
و فى أكثر الأحيان هو أكثرُ قلقاً مِنْ الباريومِ.
الراديوم عضو فى مجموعةُ الأقلاء الأرضيهِ للمعادنِ.
الراديوم يعطى لون أحمر قرمزي فى اللهب .
يَبْعثُ الراديومُ جسيمات ألفا، بيتا، وأشعة غاما ..
وعندما يخَلط بالبيريليوم ينتج النيوترونِ ِ.
غرام واحد مِنْ 226 Ra يَمْرُّ بـ ( 3.7 × 1010 ) تفكك بالثّانية.
نظير الراديوم 226، لَهُ نِصْف دورة عمر تقترب مِنْ 1600 سنةِ.
تُلوّنُ مركّباتُها النيرانَ بلون قرمزيَ (لون أحمر أَو قرمزي غني مَع ظِلّ الأرجوانِ).. ويَعطي الطيف المميزللراديوم ..
بسبب حياتِه القصيرةِ جداً لدورة عمر النِصْف والنشاط الإشعائي الحادِّ فإن مركّبات الراديومِ حَدَث نادرَ جداً تقريباً بشكل خاص في خاماتِ اليورانيومِ.
نسيت أن أقول أنه فى
التحضيرات الأولى للراديوم ..
يكون ذلك على شكل الكلوريدِ الرطبِ..
فتَذْوب هذه الكلوريداتِ في الماءِ
ثم تَعجل بالكحولِ.
و بإحْداث سلسلة التقطيرِ.
نصل على كلوريد الراديوم الأقل قابليه للذوبان في محَلولّ ماءِ الكحولِ .
فصل البولونيوم ..
polonium يُعَالجُ خارج الحلولِ الحامضيةِ بكبريتيدِ الهيدروجينِ ..
أملاحه قابلة للذوبان في الحوامضِ ..
الماء لا يُعالج هذه الأملاح مِنْ هذه المحاليلِ ..
و لذلك Polonium يُعجّلُ بالكامل بالأمّونيا..
polonium يُنتَجُ عادة بقَصْف bismuth-209 بالنيوترونِ في المعجلات الصغيره ..
هذا و يُشكّلُ bismuth-210 الذي له دورةُ نِصْف عمر 5 أيامِ..
مصدر مهم لأنه يَتحول من Bismuth-210 إلى polonium-210 خلال إنحطاطِ البيتا..
كميات ملليغرامِ polonium-210 أُنتجتْ بهذه الطريقةِ.
صوره لكلوريد الراديوم داخل زجاجة حقن 3 سم ..
و هو يشع فى الظلام ...
http://www.geocities.com/no1_uname/tamania_we_3shrin.jpg
التحليل بالقوس الكهربى
سأورد لكم مجموعه من الصور توضح آلية هذا التحليل و فى النهايه سأعرض صور التحليل الكهربى لكلوريد اليورانيوم ..
فتابعوا مع الصور و هى مرتبه ..
حسب الخطوات :
الصوره الأولى و توضح الخامات و الأدوات المستخدمه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/ts3a_we_3shrin.jpg
مصدر الطاقه العاليه ..
من شاشة الكميوتر أو شاشة التليفزيزن ..
http://www.geocities.com/no1_uname/talatin.jpg
الشاشه من الخلف سلوكها التى تخرج منها مليئه بالكهرباء التى نريد قوتها ..
http://www.geocities.com/no1_uname/wa7d_we_talatin.jpg
و صلات الكهرباء الخلفيه من الشاشه ..
][/CENTER]
تابع الدرس التاسع
[CENTER]تكمله
http://www.geocities.com/no1_uname/atnin_we_talatin.jpg
تقطيع فويل الألومنيوم ..
http://www.geocities.com/no1_uname/talata_we_talatin.jpg
شرائح الألومنيوم المطلوبه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/arba3a_we_talatin.jpg
الشاسيه المطلوب لأحداث الشراره المطلوبه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/khamsa_we_taltin.jpg
توصيل السلوك الكهربيه على الشاسيه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_talatin.jpg
تثبيت شريحة فويل الألومنيوم فى مكانها على الشاسيه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/sb3a_we_talatin.jpg
توصيل الكهرباء من الشاشه إلى الشاسيه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/tamania_we_talatin.jpg
رفع السلك على صارى بعيد عن الأجهزه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/tes3a_we_talatin.jpg
بدأت توصيلة السلك فى العمل ..
http://www.geocities.com/no1_uname/arb3in.jpg
الشراره الصاعقه ..
المستهدف الحصول عليها ..
http://www.geocities.com/no1_uname/wa7ed_we_arb3in.jpg
تابع الشراره .. المستهدف الحصول عليها ..
http://www.geocities.com/no1_uname/atnin_we_arbe3in.jpg
تابع الشراره المستهدفه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/talata_we_arbe3in.jpg
لا تلمس الجهاز بيدك حتى لا تصعق ..
http://www.geocities.com/no1_uname/arba3a_we_arb3in.jpg
تثبت أرجل الجهاز بالخيوط و الشريط الاصق ..
http://www.geocities.com/no1_uname/khamsa_we_arb3in.jpg
الأن و ببساطه سنحضر طرفى السلك من الشاشه ..
و نثبت أربع مشابك على كوب بداخله كلوريد الراديوم و الزئبق ..
و نراعى التوصيلات الكهربيه ذات الضغط العالى كما فى الصوره ..
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_arb3in.jpg
أستمرار عمل الكهرباء الصاعقه ..
http://www.geocities.com/no1_uname/sb3a_we_arb3in.jpg
تبدأ النتيجه فى الظهور ..
http://www.geocities.com/no1_uname/tamania_we_arb3in.jpg
الأن هذا الزئبق يحتوى على معدن الراديوم ..
و ينتظر التقطير ..
http://www.geocities.com/no1_uname/ts3a_we_arb3in.jpg
يتم التقطير من قارورتين بينهما أنبوبه بأحداهما الزئبق حتى يصل إلى درجة حراره مابين 400 و 500 مئوى ( تحتاج إلى فرن - النار الحمراء دليل على درجة الحراره ) ..
و القاروره الثانيه بالخارج تستقبل بخار الزئبق السام ..
على أن تكون الوصلات محكمه ..
و عندما يتبخر الزئبق تماما ..
لن يتبقى إلا معدن الراديوم النقى .. بالقاروره الموضوعه داخل الفرن ..
يفصل الفرن ..
و تترك العينه حتى تبرد على مهل ..
و تحفظ فى غاز الهيليوم السائل ..
حتى يتوقف الأشعاع ..
و إلا سيتعرض آى شخص لأشعاعه لخطورة الموت بالأشعاع ..
و هذا تحذير ..
صوره لمعدن الراديوم الناتج بعد عملية التقطير .......
[IMG]http://www.geocities.com/no1_uname/khmsin.jpg[/IMG
الدرس العاشر
تصميم قنبلة الراديوم
http://www.geocities.com/no1_uname/wa7id_we_khamsin.jpg
ثمانين كيلو و مئة جرام هي الكتلة الحرجة للراديوم التجاري
و الذي دائرة عمر النصف له 25 عاما
توضع داخل هذا الغلاف من الألمنيوم المحبوك عليها جيدا
و يكون الراديوم قطع معدنية صغيره و مكبوسة
http://www.geocities.com/no1_uname/atnin_we_khmsin.jpg
هذه المخططات لكيفية تخطيط الشكل الخماسي المجسم الخاص بجسم القنبلة
تمهيدا لقص الجسم الألمنيوم , علي أن يكون فرخ الألمنيوم سماكة ملليمترا واحدا
http://www.geocities.com/no1_uname/talata_we_khmsin.jpg
تم تشكيل جسم الخماسي المجسم
ثم نبدأ في تشكيل أقماع الوثرميت فوق كل خماسي كما يلي
http://www.geocities.com/no1_uname/arb3_we_khamsin.jpg
نصنع هريما خماسيا من الفولاذ سمك ملليمتر واحدا كما نشاهده بالصورة
و نكرره اثنتي عشرة مرة
هريما لكل وجه من أوجه جسم القنبلة
http://www.geocities.com/no1_uname/khmsa_we_khmsin.jpg
هكذا سيكون تنظيم الهريمات قبل وضعها علي الخماسي المجسم ( جسم القنبلة )
علي أن يكون كل هريما بمثابة قنبلة ثرميت موجهة لصهر قطع الراديوم داخل جسم القنبلة
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_khmsin.jpg
http://www.geocities.com/no1_uname/sab3h_we_khmsin.jpg
جسم القنبلة بعد تمام اللحام
عند تفجير القنبلة ستنصهر كتل الراديوم و تلتهب لتشكل كتلة حرجة ذاتية الانفجار و عندها سنري تشكيل عش الغراب المشهور عن القنابل النووية
ملاحظة هامة : هذه القنبلة يجب أن تفجر علي بعد كيلو ونصف الكيلو فوق سطح الميدان المراد تدميره , كي يكون هناك فرصة لتكوين موجة الصدم الانفجارية بطريقة كروية صحيحة , فتصنع تدميرا مثل قنبلة هيروشيما .
الدرس الحادي عشر
الثرميت
معلومة درجة حرارة الثرميت 3000سى بينما يذوب الحديد فى درجة حرارة 1535 سي
ولذلك تستخدم فى صهر الحديد
خليط الثرميت:
وهو خليط يتكون من مسحوق الألمنيوم وأكسيد الحديديك Fe3O4 (وهو يسمى ايضا أكسيد الحديد) أو أكسيد الحديدوز Fe2O3)) (وهو يسمى أكسيد الحديد المغناطيسي الأسود ويفضل هذا الأخير في صناعة القنبلة الحارقة للثرميت.
وتعتمد نظرية عمل هذا الخليط على أساس حلول الألمنيوم محل المعادن في أكاسيدها عند توفر الشروط
ويظهر ذلك من خلال معادلة انفجاره مع ضرورة استخدام أكسيد أو بيروكسيد أو نترات الباريوم كعامل وسيط لتنشيط التفاعل
وعند عدم وجود ذلك تستخدم كلورات البوتاسيوم أو نترات الألمونيوم من اجل ذلك ايضا
وهذه هي معادلة احتراق خليط الثرميت.
2 AL (54) + Fe2O3 (160) ¾® 2Fe(مصهور الحديد) +
AL2O3+حرارة عالية (2700 ْم)
حيث يقوم أكسيد الباريوم أو أحد بدائله بأكسدة جزء من مسحوق الألمنيوم ليبدأ التفاعل والاشتعال
وعادة يبدأ هذا التفاعل بدرجة حرارة عالية حوالي 1600ْم لابد ان يستمدها من خليط بادئ
مثل خليط البرمنجنات مع بودرة الألمنيوم بنسبة 3 : 2 وهذا التفاعل من الأفضل ان يتم بمعزل عن الهواء مما يجعل عملية إخماده عملية صعبة جدا.
وينتج عن هذا التفاعل درجة حرارة عالية جدا تصل من (2300-2700ْم) مما يكون سببا في صهر الحديد والفولاذ
وهذا هو تركيب حشوة قنبلة الثرميت الحارقة .
تتكون من 160غم من أكسيد الحديدوز (Fe2O3) مع 54غم من مسحوق الألمنيوم مع 20 غم من أكسيد الباريوم مع 20 غم من زيت معدني ويفضل وضع كمية حوالي 10 غم من مسحوق المغنيسيوم لزيادة وقوة الحرق .
طريقة التحضير:
اطحن أكسيد الحديدوز وغربله ثم أضف اليه بودرة الألمنيوم وباقي مكونات الخليط واخلط جيدا واحضر علبة من الحديد أو المعدن عموما على قدر حجم الخليط وضع على طرفي العلبة قطعتين من الخشب أو الكرتون بدل قاع وسطح العلبة
وابدأ بتعبئة العلبة بخليط الثرمايت مع إبقاء 3سم من جهة السطح العلوي فارغا
وحيث ان تفاعل خليط الثرميت بحاجة الى درجة حرارة عالية جدا لكلي يبدأ لذلك فأن وسائل الإشعال العادية غير كافية لذلك فأنه من الضروري استعمال مادة بادئة تشتعل بالوسائل العادية وتعطى درجة حرارة عالية جدا تكفي لبدء التفاعل
وهي في هذه الحالة خليط برمنجنات البوتاسيوم مع بودرة الألمنيوم بنسبة 3 : 2
والذي يساوي حوالي 40غم بالنسبة لمكونات الخليط الأصلية
هذه الكمية توضع داخل كيس ورقي على هيئة قمع طويل يوضع داخل خليط الثرميت (اذا صنع هذا القمع من الألمنيوم هذا يكون افضل)
ويتم ضغط الخليط جيدا
ثم وضع الفتيل داخل خليط البرمنجنات
ووضع هذه العلبة بما فيها على الهدف المعدني المراد صهره أو تخريبه ومن هذه الأهداف محولات الكهرباء ومولداتها والات الإسناد والحمل والمراجل البخارية وخزانات الوقود وأنابيب الماء والغاز وخزانات الأموال
================================================== ================================================
تجربة جديدة
:
تم وضع 80 غم من أكسيد الحديد مع 27 حم من بودرة ألومنيوم مع 15غم من نترات الباريوم داخل ماسورة مغلقة من اسفل وتم وضع عامود ورقي صغير من برمنجنات البوتاسيوم وتم إشعاله بواسطة قطرة من سائل الجلسرين وتم الإشعال وصهر الحديد والحمد لله .
================================================== ==================================================
ملاحظة:
يمكن استخدام أكسيد الحديد مع بودرة الألمنيوم فقط ويتم الإشعال كما سبق .
__________________________
يتضح من المعلومات ان اهم العناصر للخيط كما ذكرنا بوردة المنيوم + اكسيد الحديد ( الصدا)
وسوف نستبدل برمنجات البوتاسيوم
بخليط من كلورات البوتاسيوم + سكر ويتم اشعال الخيط بقطرة حمض
او حتي باستخدام صاعق خفيف بة فقط مادة مشتعلة لاغير وسوف تشعل الخليط
اما عن طريقة صناعة بودرة المنيوم فقط وضعتها فى منتدى البخاري وساخاول وضعها مرة اخرى هنا باستخدام ورق المنيوم ( القصدير او السلفان)
وهذا الرابط لطريقة صنع نوع من خليط الثرميت بالصور وفية معلومات تفيد الجميع عن كيفية عمل خلايط الثرميت الخارقة للحديد
http://www.geocities.com/no1_uname/tmania_we_khamsin.jpg
ملاحظة : يجب أن تكون دائرة العبوة إما شرك أو بطريقة الريموت كنترول .
هذة الصور لمثال وانتم اعملوا على تكبير العبوة وهكذا
المواد المطلوبة لصناعة العبوة الموجهة
جسم العبوة :- وهو عبارة عن انبوب حديدى مقاوم للصدا سمكة 4 مللمتر
(السمك حسب العبوة المراد عملها) هذة الصورة فقط للتعليم
قمع التوجية (تسمى البطانة) :- وهي عبارة عن صفيحة نحاس سمكها 5 مللمتر
ولكن يفضل ان تكون سماكة البطانة ( القمع ) = 5 ملم إلى 7 ملم من معدن النحاس
الصورة للمواد
http://www.geocities.com/no1_uname/ts3a_we_khamsin.jpg
الان حسب العبوة التي معك قم بقياسها لمعرفة مقياس القمع او المخروط المناسب للعبوة
الصورة لعملية قياس الانبوب الحديدى لمعرفة مقياس القمع او المخروط المناسب للعبوة
فى هذا المثال اتضح ان قياس قطر الانبوب هو 7 سنتيمتر (سم)
http://www.geocities.com/no1_uname/steen.jpg
وهذا المعلومات لكي تكون العبوة موجهة بدقة وايضا لمعرفة كيفية الرسم وتجهيز القمع
بخصوص حساب كمية المادة المتفجرة المستخدمة للخرق ( الدبابات وغيرها ) .
لحساب كمية المادة نستخدم القانون التالي :
حساب الوضع النموذجي لزاوية التشكيل : -
الزوايا المستخدمة للخرق هي من 45 درجة إلى 65 درجة .
وإليكم القانون التالي :
•قطر المخروط = ارتفاع المخروط .
•سماكة المادة المتفجرة = 2 ارتفاع المخروط .
•بعد العبوة عن الهدف = ارتفاع المخروط .
•الخرق في الهدف = 2 ارتفاع المخروط .
بعض تعريفات مصطلحات القانون : -
R : عمق المخروط ( ارتفاع المخروط ) .
B : قطر المخروط .
I : محيط قاعدة المخروط .
S: سماكة المادة المراد خرقها .
D : بعد العبوة عن سطح الهدف المراد خرقه .
القانون هو : -
R = 0.447 S .
B = 0.447 S .
I = B π .
زاوية رسم المخروط = I ÷ 0.01746 ÷ R .
سؤال : -
قطعه من الحديد سماكتها 17 سم أوجد أبعاد المخروط وزاوية تشكيله .
الحل :
نوجد قيمة R والتي هي 0.447 × 17= 7.599 .
قونجد قيمة B والتي هي 0.447 × 17= 7.599 .
إذاً قطر المخروط = 7.599سم و عمق المخروط = 7.599 سم
ولحساب زاوية تشكيل محيط المخروط نستخدم القانون التالي :-
زاوية رسم المخروط = I ÷ 0.01746 ( عدد ثابت ) ÷ R .
I = 7.599 × ( 22÷7 ) قمة π = 23.882
زاوية تشكيل المخروط = 23.882 ÷ 0.017464 ÷ 7.599 = 179.998 درجة أي 180 درجة .
____________________
كيفية صناعة المخروط : بعد أن نحسب الأبعاد والمحيط نقوم بالتالي :
نحضر قطعة النحاس التي نريد تشكيلها : ويفضل أن تكون بسماكة 2 ملم .
نرسم خط مستقيم زاوية 180 درجة أي الزاوية التي أوجدناها .
نضع نقطة في منتصف الخط ، ثم نفتح الفرجار مسافة عمق المخروط والتي 7.599 .
نثبت رأس الفرجار في منتصف الخط ثم نرسم نصف دائرة وتكون كما هو ( الشكل ن ) .
نقص الشكل ثم نلف القطعة على شكل مخروط فينتج عندنا مخروط بقطر 7.599 وعمق 7.599 .
============================
بخصوص حساب كمية المادة المتفجرة المستخدمة للخرق ( الدبابات وغيرها ) .
لحساب كمية المادة نستخدم القانون التالي :
حساب الوضع النموذجي لزاوية التشكيل : -
الزوايا المستخدمة للخرق هي من 45 درجة إلى 65 درجة .
وإليكم القانون التالي :
• قطر المخروط = ارتفاع المخروط .
• سماكة المادة المتفجرة = 2 ارتفاع المخروط .
• بعد العبوة عن الهدف = ارتفاع المخروط .
• الخرق في الهدف = 2 ارتفاع المخروط .
بعض تعريفات مصطلحات القانون : -
R : عمق المخروط ( ارتفاع المخروط ) .
B : قطر المخروط .
I : محيط قاعدة المخروط .
S: سماكة المادة المراد خرقها .
D : بعد العبوة عن سطح الهدف المراد خرقه .
القانون هو : -
R = 0.447 S .
B = 0.447 S .
I = B π .
زاوية رسم المخروط = I ÷ 0.01746 ÷ R .
http://www.geocities.com/no1_uname/wa7ed_we_steen.jpg
سؤال : -
قطعه من الحديد سماكتها 17 سم أوجد أبعاد المخروط وزاوية تشكيله .
الحل :
نوجد قيمة R والتي هي 0.447 × 17= 7.599 .
قونجد قيمة B والتي هي 0.447 × 17= 7.599 .
إذاً قطر المخروط = 7.599سم و عمق المخروط = 7.599 سم
ولحساب زاوية تشكيل محيط المخروط نستخدم القانون التالي :-
زاوية رسم المخروط = I ÷ 0.01746 ( عدد ثابت ) ÷ R .
I = 7.599 × ( 22÷7 ) قمة π = 23.882
زاوية تشكيل المخروط = 23.882 ÷ 0.017464 ÷ 7.599 = 179.998 درجة أي 180 درجة .
كيفية صناعة المخروط : بعد أن نحسب الأبعاد والمحيط نقوم بالتالي :
نحضر قطعة النحاس التي نريد تشكيلها : ويفضل أن تكون بسماكة 2 ملم .
نرسم خط مستقيم زاوية 180 درجة أي الزاوية التي أوجدناها .
نضع نقطة في منتصف الخط ، ثم نفتح الفرجار مسافة عمق المخروط والتي 7.599 .
نثبت رأس الفرجار في منتصف الخط ثم نرسم نصف دائرة وتكون كما هو ( الشكل ن ) .
نقص الشكل ثم نلف القطعة على شكل مخروط فينتج عندنا مخروط بقطر 7.599 وعمق 7.599 .
http://www.geocities.com/no1_uname/atnen_we_steen.jpg
وللتوضيح اكثر للمبتديين
الان جهز الصفيحة النحاسية وابدا العمل
اعمل نصف دائرة بقطر وطول (او طول نصف الدائرة) 14 سنتمتر طبعا بعد ان اتضح لنا ان قياس انبوب العبوة 7 سم وهكذا
يفضل ان ترسم المخروط اولا على الورق ومن ثم لصق الورقة على صفيحة النحاس
___________________
شاهد الصورة وافهم المطلوب منك اخي المجاهد
http://www.geocities.com/no1_uname/talata_we_steen.jpg
الان قم بقص الذي رسمتة على صفيحة النحاس
الناتج كما فى الصورة
http://www.geocities.com/no1_uname/arba3a_we_steen.jpg
الان خذ الجزء المقصوص واعملة على هئية مخروط كما فى الصورة
http://www.geocities.com/no1_uname/kamsa_we_styeen.jpg
منظر خارجى لكيفية وضع المخروط بداخل الانبوب يجب تثبيت جيدا كما فى الصورة
http://www.geocities.com/no1_uname/seta_we_steen.jpg
منظر داخل للانبوب وبداخلة القمع المخروط النحاسي كما فى الصورة
http://www.geocities.com/no1_uname/sb3a_we_steen.jpg
الان سد الجانب الاخر للانبوب بسدادة بعد ان تضع بها صاعق المهم هذا شكل سدادة وانتم حسب المتوفر لديكم
http://www.geocities.com/no1_uname/tmania_we_steen.jpg
يمكنك وضع اكثر من صاعق فى نفس السدادة فى حالة عدم انفجار الصاعق الاول ينفجر الاخر للاحتياط فقط كما فى الصورة
http://www.geocities.com/no1_uname/ts3a_we_steen.jpg
الان اصبحت العبوة الموجهة جاهزة للتفجير ماعدا وضع المواد المتفجرة فيها وتصبح مدمرة
كما تشاهدون فى الصورة تم تثبيت ثلاثة اعمدة من الخشب لتثبيت توجيهة العبوة عموديا للاعلي ويمكن عمد استخدامها ان كانت ستزرع فى الارض اما ان كانت عبوة جانبية فيفضل وضع العيدان لتوجيه العبوة
http://www.geocities.com/no1_uname/sb3een.jpg
الان شاهدوا تاثير العبوة على الحديد وكيف خرقتة كما فى الصورة
سنتكلم لاحقا عن ماهية المواد المستخدمة فى هذة العبوة
http://www.geocities.com/no1_uname/wa7ed_we_sb3een.jpg
======================
ملاحظة في حال كانت العبوة بعيدة عن السطح المراد خرقه ، فإن قوة الخرق تقل لذلك نضاعف الكمية .
مثال : العبوة التي تخرق 17سم على بعد 17سم فإنها تخرق 8.5سم على بعد 32 سم وتخرق 4.25سم على بعد 49 وهكذا . لذلك إذا أردنا خرق أسفل الدبابة بحيث نضع العبوة في أسفل الدبابة وموجه للأعلى فسوف تكون العبوة بعيدة عن السطح المراد خرقه حولي 70سم وهي 60سم ارتفاع الدبابة + 10سم سماكة التراب فوق العبوة لإخفائها وتمويهها ، وهنا يجب تصميم العبوة بحيث تكون قادرة على خرق سماكة 20سم معدن . وهنا العبوة تخرق 20سم معدن عن بعد 20سم وتخرق 10سم على بعد 40سم وتخرق 5سم على بعد 80 سم وهي مناسبة . وللاحتياط نستخدم قياسات عبوة تكون قادرة على بعد 30سم في المعدن
ولحساب أبعاد المخروط وزاوية تشكيلة نتبع القانون السابق .
الحل :
قطر المخروط = 20× 0.447 = 13.41 سم .
عمق المخروط = 20× 0.447 = 13.41 سم .
زاوية تشكيل المخروط = 180 درجة .
وتحتاج إلى 5 كغم متفجرات C4 .
• سماكة البطانة ( القمع ) = 5 ملم إلى 7 ملم من معدن النحاس
http://www.geocities.com/no1_uname/atnen_we_sab3een.bmp
ملاحظة : عند يراعى انحراف شكل المادة المتفجرة بحسب
بحسب شكل وارتفاع القمع كما هو مبين في الشكل .
علماً أننا بحاجة لدقة في وضع العبوة وتوجيهها على الهدف بحيث تكون متعامدة مع سطح الهدف المراد خرقه .
================================================== ===
أرجو المقارنة لقمع المخمس الخاص بالراديوم
كتاب
القنبلة النووية الجهادية
و
كيفيات التخصيب النووي
================================================== ========
الجزء الأول
القنيلة النووية الجهادية
================================================== ========
الروابط
================================================== ========
الدرس الأول
http://d.turboupload.com/d/114684/15751604158315851587_15751.zip.html
ضع الرابط في خانة الأكسبلورر و أضغط go
http://s3.turboupload.com/f/114684/1130064297/dbe16f2f7e091e800619414c889c1def/15751604158315851587_15751.zip
================================================== ========
الدرس الثاني
http://d.turboupload.com/d/114696/15751604158315851587_15751.zip.html
================================================== ========
الدرس الثالث
ضع الرابط في خانة الأكسبلورر و أضغط go
http://s3.turboupload.com/f/114701/1130061075/fe69c5e7f60cac4d4f9be81132668a8c/15751604158315851587_15751.zip
================================================== ========
الدرس الرابع و الخامس و السادس
http://d.turboupload.com/d/114704/157516041583158516081587_4__.zip.html
================================================== ========
الدرس السابع
http://d.turboupload.com/d/114712/15751604158315851587_15751.zip.html
================================================== ========
الدرس الثامن و التاسع و العاشر و الحدي عشر
http://d.turboupload.com/d/114720/157516041583158516081587_8__.zip.html
================================================== ========
الدرس الثاني عشر
http://d.turboupload.com/d/114723/15751604158315851587_15751.zip.html
================================================== ========
الدرس الثالث عشر
http://d.turboupload.com/d/114731/15751604158315851587_15751.zip.html
================================================== ========
الدرس الرابع عشر
http://d.turboupload.com/d/114737/15751604158315851587_15751.zip.html
================================================== ========
أبو يوسف المصري
31-10-2005, 19:28
السلام عليكم
الروابط لا تعمل أخي المجاهد
أرجوا التجديد
تم أن شاء الله تحميل الكتاب اخي المقاتل علي منتدي الفردوس
تابع الرابط
http://alfirdaws.org/forums/showthread.php?p=23996#post23996
نزل هذا البرنامج
http://www.peer2mail.com/P2MSetup.exe
شرح البرنامج من هنا
http://www.absba.org/vb/showthread.php?t=228728&highlight=peer2mail
أسم المستخدم
علي أميل جوجل
Nawawy.nawawy
ستجد الدروس الأربعة عشر
و كلمات السر
(|YQzYa4TIU7F9Abg5lYaq25I+P8duy1rn|)
تصحيح كلمة السر
(|YYmgZJ8oJEYHHTIxjkwykBnMqFhwBBuY|)
__________________
sis.good
17-02-2008, 20:41
كلمة سر غير صحيحة
رجاءَ تأكد منها
جزاكم الله كل الخير وبارك فيكم
vBulletin® v3.8.7, Copyright ©2000-2025, TranZ by Almuhajir
diamond