قوی ترین بمب اتمی آزمایش شده تا به امروز

بمب هیدروژنی «تزار» (Tsar) یا AN-602 ساخت شوروی سابق، قوی ترین بمب  آزمایش شده تا به امروز بوده است. قدرت انفجار این بمب معادل 50 میلیون تن تی ان تی، یعنی ده برابر کل مهمات منفجر شده در جنگ جهانی دوم و تقریبا 10 درصد قدرت تمام بمب های اتمی آزمایش شده تا به امروز (2017) بود. این بمب در تاریخ ۳۰ اکتبر سال ۱۹۶۱ در مجمع‌الجزایر نوایا زملیا در شمال شوروی در نزدیکی قطب شمال آزمایش شد و قوی ترین انفجار مصنوعی ایجاد شده به وسیله بشر تا به امروز بوده است (ساختار یک بمب هیدروژنی در انتهای این نوشتار به طور خلاصه تششریح خواهد شد

طراحی

بمب تزار یک بمب هیدروژنی با قدرت 50 میلیون تن تی ان تی یعنی حدود 1350 برابر مجموع قدرت بمبهای اتمی منفجر شده در جنگ جهانی دوم بود. طرح اولیه آن دارای قدرت 100 میلیون تن تی ان تی بود که به خاطر بیم از اثرات تشعشعی آن و همچنین عدم امکان فرار هواپیمای رها کننده آن از دامنه انفجار، این قدرت به نصف کاهش داده شد.

بمب تنها در طی 14 هفته ساخته شد [4]. از آنجا که بخش زیادی از انرژی این بمب حاصل از هم جوشی گرما-هسته ای (thermonuclear fusion) بود،  نسبت تشعشعات این بمب به مقدار انرژی آزاد شده از آن در بین همه بمب های اتمی آزمایش شده کمترین مقدار را داشت از این رو به عنوان یکی از پاک ترین بمب های اتمی ساخته شده از آن یاد می شود.

وزن بمب: 27 تن

طول: 8 متر

قطر: 2.1 متر

آزمایش

بمب تزار به وسیله یک بمب افکن توپولوف 95 (Tu-95V ) که به همین منظور اصلاحاتی در آن انجام شده بود به محل آزمایش فرستاده شد.

http://s8.picofile.com/file/8276363326/tu95_s.jpg

بمب افکن توپولوف Tu-95

هواپیما با مدیریت اندور دورانوسیف از پایگاه هوایی کولا پنینسولا به پرواز درآمد. همزمان، یک هواپیمای توپولوف 16 نیز برای فیلم برداری از عملیات و ثبت نتایج آزمایش به پرواز درآمد. هر دوی این هواپیماها با رنگ سفید مخصوصی رنگ آمیزی شدند تا از آسیب حرارتی محافظت شوند.

محل آزمایش

تیم اصلی طراحی و کارشناسان آزمایش در پایگاهی در کولا پنینسولا (Kola Peninsula) در فاصله 1000 کیلومتری از محل آزمایش مستقر شدند. تعدادی ناظر در چند نقطه مختلف دیگر استقرار یافتند.

این بمب در روز 30 اکتبر 1961  بر فراز جزیره نوایا زملیا واقع در شمال روسیه و در نزدیکی قطب شمال رها شد.

یک چتر 800 کیلوگرمی به بمب متصل شد تا سرعت سقوط بمب را کاهش دهد و هواپیما بتواند قبل از انفجار حداقل 45 کیلومتر از محل دور شود. با این وجود بعد از انفجار بمب شوک هوا باعث شد که ارتفاع پروازی هواپیما به  طور ناگهانی به اندازه  1000 متر به سمت پایین افت پیدا کند اما هواپیما توانست به سلامت از صحنه دور شود.
هواپیما بمب را  از ارتفاع 10500 متری به همراه چتر رها  کرد. 188 ثانیه بعد، بمب در ارتفاع 4000 متری از سطح زمین  و در ساعت 11:32 دقیقه به وقت مسکو منفجر شد. فرمان انفجار به صورت اتوماتیک از طریق ارتفاع سنج نصب شده بر روی بمب صادر شد.

در لحظه انفجار، یک توپ آتش یا فایربال (fireball) به قطر 8 کیلومتر ایجاد شد. دما در داخل این گوی به چند ده میلیون درجه می رسد و هر ماده ای در آن فورا تبدیل به اتم می شود. مولکولهای هوا بلافاصله شکسته و به یون تبدیل می شوند. از دید ناظر زمینی گویی خورشید به  زمین نزدیک شده است.

فایربال یا توپ آتش ایجاد شده در لحظه انفجار

اگرچه محاسبات ساده اولیه نشان می داد که توپ آتش با زمین برخورد خواهد کرد اما برخورد شوک ایجاد شده در اثر انفجار با زمین و انعکاس آن به سمت بالا مانع از برخورد توپ آتش با زمین شد. لبه های توپ آتش به ارتفاع 10 هزار متری از سطح زمین (تقریبا همان ارتفاعی که هواپیما بمب را رها کرده بود) رسید. توپ آتش از فاصله 1000 کیلومتری و نور ناشی از آن از فاصله 2000 کیلومتری دیده شد [3].

سپس ابر قارچ مانند تا ارتفاع 64 کیلومتر و عرض 95 کیلومتر تشکیل شد (عرض پایه قارچ 40 کیلومتر بود) . این ابر از لایه استراتوسفر جو گذشت و وارد لایه مزوسفر شد.

ابر قارچ مانند که از فاصله 160 کیلومتری تصویر برداری شده است.

به خاطر یونیزه شدن هوا ارتباطات رادیویی به مدت 40 دقیقه قطع شد و ناظران نتوانستند مشاهدات خود را به تیم آزمایش در کولا پنینسولا ارسال کنند.

تمام خانه های روستای سورنی در فاصله 55 کیلومتری به طور کامل تخریب شد. در فاصله 100 کیلومتری دما به حدی بود که باعث ایجاد سوختگی نوع سوم (نوع بدتر) می شد . یک شاهد عینی (از اعضای تیم آزمایش) در فاصله 270 کیلومتری که به عینک مخصوصی مجهز بود، رؤیت نور سفید شدید در آسمان  و  پالس حرارتی ناشی از بمب را گزارش کرد. در مناطق مسکونی در فاصله 900 کیلومتری شیشه پنجره خانه ها شکسته شد.  شوک شدید هوا (atmospheric focusing) حتی در فواصل خیلی دورتر شیشه های خانه ها را در فنلاند و نروژ شکست [2].
تلاطم جوی ناشی از بمب سه بار کره زمین را دور زد. موج زمین لرزه ای ایجاد شده نیز بیش از سه بار کره زمین را دور زد اما چون انفجار در درون زمین نبود، تنها بخش اندکی از انرژی بمب باعث موج زمین لرزه ای (حدود 5 تا 5.5 ریشتر) شد.

این بمب در واقع برای اثبات قدرت شرق در برابر غرب ساخته شده بود.


اطلاعات بیشتر: شرح خلاصه ساختار بمب هیدروژنی
بمب هیدروژنی و تفاوت آن با بمب اتمی معمولی

بمب گرماهسته‌ای که بمب هیدروژنی نیز نامیده می شود از نظر نحوه تولید انرژی تفاوت زیادی با بمب اتمی مرسوم دارد. در بمب گرماهسته‌ای انرژی موقعی آزاد می‌شود که دو هسته اتمی سبک (مانند هیدروژن) با هم ترکیب می‌شوند تا هسته سنگین‌تری را به وجود آورند (که به این فرآیند همجوشی هسته‌ای گفته می‌شود) اما در بمب اتمی مرسوم انرژی زمانی آزاد می‌شود که یک هسته اتمی سنگین (مانند اروانیوم یا پلوتونیم) به دو هسته اتمی سبک‌تر تقسیم می‌شود (که اصطلاحاً شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود). قدرت بمب هیدروژنی می تواند صدها و حتی هزاران برابر قدرت بمب اتمی معمولی باشد. به همین دلیل قدرت بمب های اتمی معمولی بر حسب کیلو تن (هر کیلو تن معادل  قدرت هزار تن تی‌ان‌تی) و قدرت بمب های هیدروژنی بر حسب مگاتن (هر مگاتن معادل  قدرت یک میلیون تن تی‌ان‌تی) بیان می شود.

فرایند هم جوشی هسته ای همان فرایندی است که در مرکز خورشید روی می دهد و نور و حرارت خورشید را تولید می کند. محاسبات ریاضی نشان می دهد که قدرت همجوشی های هسته ای در خورشید در هر ثانیه معادل 92 میلیارد مگاتن است [8]!

نحوه فرآیند همجوشی هسته ای

هسته‌های اتمی تحت شرایط معمول دارای بار الکتریکی مثبت هستند و به شدت یکدیگر را می‌رانند. تحت دمای چندین میلیون درجه این هسته‌ها به سرعت کافی برای غلبه بر نیروی دافعه الکتریکی می‌رسند و به اندازه کافی به هم نزدیک می‌شوند. در فواصل بسیار نزدیک نیروی جاذبه کوتاه-برد قدرتمندی وجود دارد که هسته‌ها را به هم جذب می‌کند و نیروی دافعه الکتریکی قادر به غلبه بر آن نیست. بنابراین در این فرآیند دو هسته اتمی سبک تحت نیروی اتمی کوتاه-برد با هم ترکیب می‌شوند و هسته سنگین‌تری را به وجود می‌آورند. و در اثر آن مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می‌شود.

هسته اتم‌های هیدروژن نامزدهای ایده آلی برای فرآیند هم‌جوشی هسته‌ای هستند زیرا به خاطر کم بودن تعداد پروتون‌ها در هسته آن، بار مثبت کمتری دارند و غلبه بر نیروی دافعه الکتریکی آن‌ها آسان‌تر است. هسته‌های هیدروژنی که با هم ترکیب می‌شوند قسمت بسیار اندکی (حدود 0.0063) از جرم خود را از دست می‌دهند تا در یک هسته بزرگ‌تر با هم تناسب پیدا کنند. این مقدار جرم بر اساس فرمول مشهور انیشتن (E=mC2) به طور کامل به انرژی تبدیل می‌شود.

مراحل بمب هیدروژنی

در یک بمب گرماهسته‌ای، فرآیند انفجار با انفجار اولیه مقدار نسبتاً کمی مواد منفجره معمولی شروع می‌شود. این انفجار (به همراه شلیک نوترون) باعث انفجار مقداری اورانیوم می‌شود. نیرو و گرمای این انفجار از طریق محفظه اطراف اورانیوم به سمت قسمت دوم بمب هدایت می‌شود که حاوی ایزوتوپ‌های هیدروژن (که اصطلاحاً سوخت قابل هم‌جوشی نامیده می‌شود) است. دمای میلیونی ایجاد شده باعث شروع فرآیند هم‌جوشی هسته‌ای هیدروژن می‌شود. کل این فرآیند در کسری از ثانیه روی می‌دهد.

مراحل بمب هیدروژنی

مراحل بمب هیدروژنی

در برخی از بمب ها برای افزایش قدرت انفجار، پوسته مرحله دوم نیز از اورانیوم ساخته می شود تا نوترون های آزاد شده در فرایند هم جوشی هسته ای باعث شکافت اتم های این پوسته شوند. البته در این بمب ها تشعشات رادیواکتیو تا مدت ها در محیط باقی خواهند ماند.

اگر پوسته مرحله دوم از موادی ساخته شود که نوترون به راحتی از آن عبور کند، مقادیر زیادی نوترون به اطراف پخش خواهد شد که به این بمب ها اصطلاحا بمب نوترونی گفته می شود. در بمب نوترونی طراحی به گونه ای انجام می شود که قدرت انفجار تا حد امکان پایین باشد و تابش نوترونی به حداکثر برسد. در یک بمب هیدروژنی تنها حدود 5 درصد قدرت انفجار از تابش حاصل می شود در حالی که در بمب نوترونی 40 درصد قدرت بمب ناشی از تابش نوترونی است [6].

نوترون ها به اشیای فیزیکی آسیب نمی زنند اما به راحتی از زره عبور کرده و سلول زنده (حتی میکروب ها و ویروس ها) را تخریب می کنند و در نتیجه شعاع کشندگی بمب افزایش می یابد. قدرت پرتو نوترونی به ازای هر 500 متر ده برابر کاهش می یابد. عبور نوترون از مواد مختلف باعث می شود این مواد به مدت کوتاهی رادیواکتیو شوند. اثرات بمب نوترونی بعد از 24 ساعت از محیط برطرف می شود.

علت مختل شدن ارتباطات رادیویی
دمای میلیونی در توپ آتش باعث پخش شدن مقدار زیادی الکترون در اطراف می شود. این الکترون ها باعث مختل شدن امواج مخصوصا در باند UHF و VHF می شود. از طرف دیگر ذرات بتای منتشر شده نیز در امتداد خطوط میدان مغناطیسی زمین حرکت کرده و امواج راداری را در ناحیه وسیع تری دچار اختلال می کنند [7].

 منابع:

شما ممکن است این را هم بپسندید

4 پاسخ‌ها

  1. سبزیان می‌گه:

    ممنون از توجه شما.

  2. مرتضی می‌گه:

    خییییییییییییییلی قشنگ بود. مرسی

  3. ناشناس می‌گه:

    ای دمت گرم بابت این مطالب

  4. Gerald می‌گه:

    I am forever thought about this, thank you for posting. https://twitter.com/WAFamilyDentist

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.