[قلب المفاعل]

التفاعلات النووية الانشطارية والاندماجية

هنالك نوعان من التفاعلات النووية التي ينتج منها طاقة عالية ، الأولى التفاعلات الانشطارية والتي تتضمن ضرب نيوترون بذرة كبيرة قابلة للانشطار (اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239) وينتج عن هذا التفاعل طاقة عالية جدا ونواتج الانشطار وهي نظيرين جديدين بالإضافة إلى عدد من 2-3 نيوترونات كما في التفاعل التالي :













من الملاحظ أن فرق الكتلة بين طرفي المعادلة هو في صالح المواد المتفاعلة ويساوي 0.208 وحدة كتلة ذرية وهذا يعادل 194 مليون إلكترون فولت .
ولو فرضنا أن لدينا غرام واحد من اليورانيوم 235 فإن الطاقة الناتجة هي من انشطار هذه الكتلة = 5 × 10 23 مليون إلكترون فولت .

أما النوع الثاني من التفاعلات النووية التي تنتج طاقة هائلة فهي تفاعلات الاندماج النووية وهي تتضمن اندماج نواتي بعض الذرات الخفيفة لتكون نواة أثقل. يتطلب الاندماج النووي تسخين الذرات المتفاعلة إلى درجة حرارة عالية جدا تصل إلى 5 × 10 9 كيلفن وهي درجة لا يمكن الحصول عليها إلا في ظروف خاصة ، وهو ما يحدث في النجوم الملتهبة مثل الشمس . إن الطاقة الناتجة من التفاعل الاندماجي هي أقل من تلك الناتجة من التفاعل الانشطاري ويبين الجدول التالي مقارنة بين الطاقة الناتجة من النوعين ومقارنتهما مع التفاعل الكيميائي .

القنابل الانشطارية

وهي من أول الأسلحة النووية وأقدمها وتقوم على مبدأ الانشطار النووي للمادة الثقيلة كما سبق ذكره ، وهناك طريقتين لتركيب الكتلة الحرجة في السلاح وكلاهما استخدمتا في الهجوم ضد اليابان .
بالإمكان صناعة أسلحة كبيرة من هذا النوع بزيادة الكتلة الحرجة ولكن المدى المؤثر للتدمير لا يزداد مع مضاعفة الكتلة بصورة خطية حيث أنه يلاحظ أنه كلما ضوعفت الكتلة الحرجة عشرة مرات كلما ضوعف المدى المؤثر مرة واحدة فقط . فعلى سبيل المثال ليس صحيحا أن سلاح نوويا قوته 1 ميغا طن يعادل في تأثيره 67 مرة ما يمكن أن يحدثه سلاح مثل قنبلة هيروشيما (13 كيلو طن) . إن سلاح طاقته 50 كيلو طن ينشأ عنه موجة ضغط قدرها 20 باوند لكل انج في دائرة محيطها نصف ميل ، بينما سلاح آخر طاقته 1 ميغا طن ( 20 مرة في حجم الأول) يولد نفس موجة الضغط ولكن في دائرة قطرها 2 ميل فقط من نقطة الصفر وليس 10 ميل وهكذا في بقية التأثيرات . من الملاحظات المهمة أنه كلما كبر وزن السلاح كلما قلت الدقة في إصابة الهدف .

القنابل الهيدروجينية

يسمى هذا النوع بالقنابل الاندماجية وذلك بسب أن كلا من الديتيريوم والتريتيوم يندمجان أثناء التفاعل النووي ، ويسمى هذا النوع أيضا بالقنابل الهيدروجينية لاستخدامها نظائر الهيدروجين السابقة الذكر . يستخدم في القنابل الهيدروجينية كلا النوعين من التفاعلات النووية ، التفاعل الانشطاري للذرات الثقيلة وذلك للحصول على درجة الحرارة اللازمة لإجراء التفاعل الاندماجي ، والتفاعل الاندماجي للذرات الخفيفة للحصول على طاقة الانفجار . وفي هذا النوع من القنابل ، يكون الانفجار بقوة تعادل ثلاثة أضعاف الانفجار الناشئ عن القنبلة الانشطارية . للحصول على الانفجار المطلوب تستخدم متفجرات تي إن تي لضغط المادة الانشطارية إلى الداخل لتكوين الكتلة الحرجة وإنشاء التفاعل الانشطاري الذي يوفر الحرارة المطلوبة لاندماج نظائر الهيدروجين ومن ثم حدوث الانفجار المطلوب .

القنبلة النيوترونية

من المعروف أن للنيوترونات قدرة عالية جدا على الاختراق ومدى تأثير يمتد لمسافات بعيدة بحيث تسبب جرعات عالية من النيوترونات في قتل الأفراد حتى أولئك الذين يتواجدون داخل مباني مصممة لتحمل ضغوط عالية . إن هذا المبدأ هو الأساس الذي يقوم عليه مبدأ ما يسمى بالقنبلة النيوترونية أو القنبلة الذكية أو السلاح النظيف.
في الأسلحة النووية السابقة الذكر تمثل قوة العصف أو النسف (blast) والحرارة الناشئة 85% من طاقة الانفجار النووي بينما تشكل الإشعاعات الصادرة الـ 15% المتبقية من طاقة الانفجار ، ولذلك فإن معظم القوة التدميرية تنشأ من عامل العصف والحرارة الصادرة فيكون تأثيرها على المباني والمنشئات يكون كبيرا . لقد كان اختراع القنبلة النيوترونية وهي عبارة عن قنبلة هيدروجينية صغيرة ولكن بشكل مختلف من أجل الحصول على تأثير ينحصر بشكل أساس على قتل الأفراد في دائرة معينة دون التأثيرات على المنشئات والمباني . ففي القنبلة النيوترونية تشكل الإشعاعات 80% من الطاقة بينما تمثل قوة العصف 10% والحرارة 10% . من مزايا هذا السلاح أن آثاره محدودة كما إنه لا يتضمن حدوث سقط أو غبار ذري وتنتهي آثاره بعد عدة دقائق من بدئه . ولذلك يستخدم هذا السلاح على مستوى تكتيكي ضد تجمعات الأفراد والمعدات ويمكن تصنيعه على مستويات 1 كيلو طن ويتم تفجيره على ارتفاع مائة متر ليصدر تعرضات إشعاعية تقدر ما بين 5000- 8000 رم في دائرة نصف قطرها نصف ميل وتكون كافية لقتل حتى أطقم الدبابات مهما كان تدريعها كما إن تأثيرها يكون شبه معدوم على بعد 1.5 ميل من نقطة الصفر .
لا تزال المعلومات حول القنبلة النيوترونية محدودا وإن كان هناك من يربط بين هذا السلاح ومادة الزئبق الأحمر التي قد تستخدم كعامل تحضيري في تصنيع القنبلة .