جدول المحتويات
منذ الأزل اعتبر الإنسان أن السلاح هو مصدر الأمان ضد أي خطر يهدد وجوده لذلك تفنن في تطوير الأسلحة ومنها القنابل بمختلف أنواعها فهل يوجد فروق بين أنواع القنابل الذرية
وضمن سطور هذا المقال سنلقي الضوء على أول أسلحة نووية تم صنعها، ومازالت حتى الآن فهي النوع الوحيد الذي تم استخدامه في الحروب – قنبلة اليورانيوم والبلوتونيوم
وعن المادة النشطة في هذا النوع فهي اليورانيوم القابل للانشطار (يورانيوم ذو نسبة عالية من U-235) أو بلوتونيوم (Pu-239) حيث تم تجميعها لتشكل كتلة حرجة قابلة لبدء سلسلة تفاعلات تتم لحظيا، وشكلت أقوى قنبلتين عرفهما التاريخ وهما اليورانيوم والبلوتونيوم.
ما هو البلوتونيوم؟
البلوتونيوم (بالإنجليزية: Plutonium) هو معدن ثقيل جداً وعالي الكثافة، أكثف من الرصاص بـ 1,74 مرة تقريباً، مشعٌّ وسام، وعددهُ الذري 94، اكتُشفَ في الولايات المتحدة عام 1940م كحال اليورانيوم 235 فهو عنصر قابل للانشطار، الذي تُستَخدم طاقته لصناعة القنابل النووية ويستخدم في إنتاج الطاقة في بعض المفاعلات النووية و يُستخدم أيضاً في المختبرات.
هل البلوتونيوم أقوى من اليورانيوم؟
نعم يتميز البلوتونيوم-239 بامتصاص أعلى للنيوترونات عن اليورانيوم-235 كما ينتج عند انشطاره عددا من النيوترونات أعلى عما يصدره اليورانيوم-235، ولهذا تكون الكتلة الحرجة له أصغر من الكتلة الحرجة لليورانيوم-235. حيث أن الكتلة الحرجة هي أصغر كتلة مطلوبة تؤدي لحدوث تفاعل متسلسل
كيف يتم تصنيع البلوتونيوم؟
يعد البلوتونيوم عنصرا يصنع صناعياً ولاوجود له في الطبيعة ٫ قابل للانشطار مثل اليورانيوم-235، وهذا العنصر اسمه البلوتونيوم-239؛ ويمكن تصنيعه في مفاعل صغير يعمل باليورانيوم المخصب بنسبة 20%، وكما تفيد وسائل الإعلام التي تتبع لكوريا الشمالية أن هذه الطريقة للحصول على البلوتونيوم-239 الهدف منه بناء أسلحتها النووية في هذا المفاعل.
يتكون المفاعل من قضبان متراصة من سبيكة يورانيوم بنسبة 80% من اليورانيوم-238 و20% من اليورانيوم-235. ويستخدم ماء ثقيل لتهدئة النيوترونات والتبريد (يتميز الماء الثقيل بقلة امتصاصه للنيوترونات) لتحفيز امتصاص اليورانيوم-238 للنيوترونات فيتحول إلى البلوتونيوم-239.
وعندما يعمل المفاعل تنتج من انشطار اليورانيوم-235 أعداد هائلة من النيوترونات، فتمتص أنوية ذرات اليورانيوم-238 نيوترونات وتتحول إلى يورانيوم-239 وهذا بدوره يتحلل بسرعة إلى بلوتونيوم-239 عن طريق تحلل بيتا.
يمكن عندئذ فصل البلوتونيوم-239 عن اليورانيوم بواسطة عملية كيميائية سهلة، وتصنيع قنابل نووية من البلوتونيوم-239 النقي، بحيث تكون الكمية المطلوبة منه نحو 6 كيلوجرام.
ما أهم الاختلافات بين قنبلة اليورانيوم والبلوتونيوم؟
1-طريقة الانفجار حيث تكون باستخدام اليورانيوم أو البلوتونيوم كمصدر الوقود؛ ففي البنادق يستخدم اليورانيوم عادة لان البلوتونيوم يعتبر غير عملي وذلك بسبب تفعيل الزناد المبكر، بالإضافة إلى أن الوقت الضروري لإجراء عملية الانشطار أقصر من الموجود في اليورانيوم.
2-نظير اليورانيوم يعد الأكثر شيوعا، لأن اليورانيوم إحدى النظائر المشعة الأكثر انتشارا. U-238، ليس انشطاري (بمعنى أنه غير قادر على حمل سلسلة تفاعلات بنفسه ولكن يستطيع الانقسام عند امتصاصه النيترونات السريعة.) أسمائه المستعارة تضمن اليورانيوم الطبيعي أو اليورانيوم غير المخصب، اليورانيوم المستنفذ.
4-يعتبر 15 غم من اليورانيوم-235 أو 10 غم من البلوتونيوم-239 في حالة كونهما بشكل كروي ومحاطين بمصدر يسلط عليهما النيوترونات كتلة كافية للوصول إلى مرحلة الكتلة الحرجة.
للكتلة الحرجة تناسب عكسي مع كثافة العنصر وتعتمد على شكل العنصر المستخدم ونقائه وطول فترة تسليط النيوترونات عليه، لذا يعد الفرق واضحا في الغرامات بين اليورانيوم والبلوتونيوم؛ علما أن الانشطارات المتعاقبة سوف تستغرق مجرد ثواني وستكون الطاقة الحركية الناتجة عنها من الضخامة ما يؤدي إلى انفجار القنبلتين بسرعة فائقة.
5-أنواع الأسلحة المصنّعة من البلوتونيوم كانت الأصغر قطراً وأصبحت الأسلحة الرئيسية منذ بداية 1960، لكن صب البلوتونيوم وقطعه صعب، ليس لأنه سام فقط، بل لأن للبلوتونيوم مراحل فلزيّة تسمى كذلك بالشكل المتأصل، وعندما يبرد البلوتونيوم، يحدث تغير في المرحلة مما ينتج عنه تشويه وتكسير. فعادة، يتم التغلب على هذا التشويه بمزجه مع 3 -3.5 مول (0.9% -1.0% من الوزن) من الغاليوم.
6-في قنبلة ترينيتي تم استعمال طلاء الفضة المعدني، والبلوتونيوم لأن البلوتونيوم يعتبر تفاعلاً كيميائيًا، فأنه من الشائع طلي الحفرة النهائية مع طبقة خفيفة من المعدن الخام، والتي بدورها تقلل من المخاطر السامة.
نوعين من قنبلة البلوتونيوم
هناك نوعان من القنابل النووية التي تستخدم البلوتونيوم في تركيبهما:
- قنبلة البلوتونيوم-239 (Pu-239): يمكن استخدام البلوتونيوم-239 كمادة انشطارية في ترسانة القنابل النووية. عندما يتعرض البلوتونيوم-239 للانفجار النووي الأولي، يمكن أن يتحد مع نواة آخرى ويتفاعل بشكل انشطاري، مما يؤدي إلى إطلاق كميات هائلة من الطاقة والإشعاع.
- قنبلة البلوتونيوم-240 (Pu-240): البلوتونيوم-240 هو نوع آخر من البلوتونيوم، وهو عادة غير مرغوب فيه في ترسانة القنابل النووية لأنه يمكن أن يسبب زيادة في التفاعلات الانشطارية غير المرغوب فيها ويزيد من خطورة القنبلة.
قنبلة البلوتونيوم هي نوع من الأسلحة النووية تستخدم البلوتونيوم كواحدة من مكوناتها الرئيسية. تعتمد فكرة عمل هذه القنابل على تفاعل الانشطار النووي، والذي يحدث عندما يتم تحطيم نواة ذرية إلى نوى صغيرة بوساطة ضربة نووية أولية أو انفجار نووي. يتم تحقيق هذا التفاعل الانشطاري عندما يصطدم نوعاً من البلوتونيوم بجسم ثقيل آخر بفعل الانفجار النووي الأولي.
قنبلة البلوتونيوم تعتبر من بين الأسلحة النووية الأكثر تطوراً وتدميراً على الإطلاق. فإن تفاعل الانشطار النووي يولد طاقة هائلة في شكل انفجار يمكن أن يسبب تدميراً هائلاً للهياكل والمدن ويترتب عليه إصدار إشعاع نووي خطير يمكن أن يكون قاتلاً للبشر.
قنبلة البلوتونيوم تُصمم بعناية لضمان التحكم الدقيق في عملية التفاعل النووي وزيادة فعالية القنبلة. تصمم بطرق تتيح للمشغلين تحديد متى وكيف يتم تفجير القنبلة بدقة لضمان تحقيق الأهداف المحددة. تمتلك الدول النووية القوى هندسية وتكنولوجية لإنتاج مثل هذه الأسلحة، وتعتبرها كجزء من ترسانتها النووية.
تمثل هذه الأسلحة تهديداً كبيراً للسلام العالمي، وهناك جهود دولية للحد من انتشارها وتقليل استخدامها من أجل الحفاظ على أمان العالم.