کشف آلبرت اینشتین در مورد توانایی مواد برای آزاد کردن مقادیر زیادی انرژی در سطح اتمی، آغاز فیزیک هسته ای بود. در دهه 1930، محققان یک انفجار هسته‌ای هوابرد را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کردند، اما این تجربه زندگی صلح‌آمیز روی زمین را در معرض خطر به دست آورد.
اصل عملیات
برای یک انفجار هسته ای هوایی، باید شرایط خاصی را ایجاد کنید که باعث انفجار شود. معمولاً از TNT یا RDX به عنوان چاشنی استفاده می شود که تحت تأثیر آنها یک ماده رادیواکتیو (معمولاً اورانیوم یا پلوتونیوم) در عرض 10 ثانیه به یک جرم بحرانی فشرده می شود و سپس آزاد شدن قدرتمند انرژی رخ می دهد. اگر بمب گرما هسته ای باشد، فرآیند تبدیل عناصر سبک به عناصر سنگین تر در آن انجام می شود. انرژی آزاد شده در این مورد، انفجاری حتی قدرتمندتر را به همراه دارد.
راکتور هسته ای را می توان برای مقاصد صلح آمیز نیز استفاده کرد، زیرا شکافت را می توان کنترل کرد. برای این کار از دستگاه هایی استفاده می شود که نوترون ها را جذب می کنند. فرآیندهای رخ داده در چنین نصبی همیشه در تعادل هستند. زوجاگر تغییرات جزئی در پارامترها وجود داشته باشد، سیستم به موقع آنها را خاموش می کند و به حالت کار باز می گردد. در شرایط اضطراری، عناصر به طور خودکار بازنشانی می شوند تا واکنش زنجیره ای متوقف شود.
اولین تجربه
توسط انیشتین کشف شد و توسط فیزیکدانان هسته ای بیشتر مورد مطالعه قرار گرفت، انتشار انرژی نه تنها دانشمندان، بلکه ارتش را نیز مورد توجه قرار داد. امکان دستیابی به سلاح‌های جدید که می‌توانند انفجارهای قدرتمندی را از مقدار کمی مواد ایجاد کنند، منجر به آزمایش‌هایی با عناصر رادیواکتیو شد.
از نظر فیزیکی، احتمال انفجار با اثر مخرب قابل توجهی توسط دانشمند فرانسوی ژولیوت کوری ثابت شد. او یک واکنش زنجیره ای را کشف کرد که به یک منبع قدرتمند انرژی تبدیل شد. علاوه بر این، او قصد داشت آزمایش هایی با اکسید دوتریوم انجام دهد، اما در شرایط جنگ جهانی دوم انجام آن در فرانسه غیرممکن بود، بنابراین در آینده، دانشمندان بریتانیایی توسعه سلاح های اتمی را آغاز کردند.
اولین وسیله انفجاری در تابستان 1945 در آمریکا آزمایش شد. طبق استانداردهای امروزی، این بمب قدرت کمی داشت، اما در آن زمان اثر حاصل فراتر از همه انتظارات بود. نیروی انفجار و تاثیر آن بر منطقه اطراف بسیار زیاد بود.
نتایج
آزمایش هایی برای تعیین ویژگی های یک انفجار هوا-هسته ای انجام شد. حاضران متعاقباً آنچه را دیدند شرح دادند. آنها نقطه درخشانی را در فاصله چند صد کیلومتری مشاهده کردند. سپس به یک توپ بزرگ تبدیل شد، صدای بسیار بلندی شنیده شد و کیلومترهاموج ضربه ای غلتید بالون منفجر شد و ابری دوازده کیلومتری به شکل قارچ بر جای گذاشت. یک دهانه در محل انفجار باقی مانده است که ده ها متر عمق و عرض دارد. زمین اطراف او به مدت چند صد متر به خاک بی جان و حفره ای تبدیل شد.
دمای هوا در طول انفجار هسته ای به طور قابل توجهی افزایش یافت و به نظر می رسید که جو خود متراکم تر شده است. این موضوع را حتی شاهدان عینی که در پناهگاه از مرکز زمین لرزه دور بودند احساس کردند. مقیاس آنچه دیدند شگفت انگیز بود، زیرا هیچ کس تصور نمی کرد با چه قدرتی روبرو می شوند. نتیجه گیری شد که آزمایشات موفقیت آمیز بود.
عوامل مخرب انفجار هسته ای هوایی
ارتش بلافاصله متوجه شد که یک سلاح جدید می تواند نتیجه هر جنگی را تعیین کند. اما در آن زمان هیچ کس به تأثیر عوامل مخرب یک انفجار هسته ای فکر نمی کرد. دانشمندان فقط به واضح ترین آنها توجه کردند:
- موج شوک؛
- گسیل نور.
در آن زمان هیچ کس از آلودگی رادیواکتیو و تشعشعات یونیزان اطلاعی نداشت، اگرچه بعداً این تشعشعات نافذ بود که خطرناک ترین آنها بود. بنابراین، اگر ویرانی و ویرانی در فاصله چند صد متری از مرکز یک انفجار هسته‌ای هوایی محلی بود، منطقه پراکندگی محصولات فروپاشی تشعشع تا صدها کیلومتر گسترش یافت. فردی اولین تماس را دریافت کرد که متعاقباً با تابش تشعشعات در مناطق مجاور تشدید شد.
همچنین، دانشمندان هنوز نمی دانستند که تحت تأثیرموج شوک هوایی یک انفجار هسته ای یک پالس الکترومغناطیسی تولید می کند که می تواند تمام وسایل الکترونیکی را در فاصله صدها کیلومتری از کار بیاندازد. بنابراین، اولین آزمایش‌کنندگان حتی نمی‌توانستند تصور کنند که این سلاح چقدر قدرتمند ساخته شده است و عواقب استفاده از آن چقدر می‌تواند فاجعه‌بار باشد.
انواع انفجار
انفجارهای هسته ای هوا در ارتفاع تروپوسفر، یعنی در فاصله 10 کیلومتری از سطح زمین انجام می شود. اما در کنار آنها، انواع دیگری نیز وجود دارد، به عنوان مثال:
- خاکی یا بالای آب به ترتیب روی سطح زمین یا آب انجام می شود. گلوله آتشینی که از یک نور منبسط می شود، در حالی که به نظر می رسد خورشید از پشت افق طلوع می کند.
- ارتفاع بالا، در جو انجام شد. در عین حال، فلاش نورانی اندازه بسیار بزرگی دارد، در هوا معلق است و با زمین و سطوح آب تماس نمی گیرد.
- زیر زمین یا زیر آب در ضخامت پوسته زمین یا در عمق رخ می دهد. معمولاً فلاش وجود ندارد.
- فضا. اینها صدها کیلومتر دورتر از کره زمین، خارج از فضای دور سیاره ای رخ می دهند و با ابری از مولکول های درخشان همراه هستند.
انواع مختلف نه تنها در فلاش، بلکه در سایر ویژگی های خارجی و همچنین عوامل آسیب رسان، شدت انفجار، نتایج و پیامدهای آن متفاوت هستند.
آزمایش زمینی
نخستین بمب ها مستقیماً روی سطح زمین آزمایش شدند. این نوع انفجارها هستند که با یک ابر قارچی مشخص همراه هستندهوا و دهانه ای که چندین ده یا حتی صدها متر در خاک امتداد دارد. یک انفجار زمینی ترسناک ترین به نظر می رسد، زیرا ابری که در ارتفاع پایینی از زمین شناور است، نه تنها گرد و غبار، بلکه بخش قابل توجهی از خاک را نیز جذب می کند، که آن را تقریبا سیاه می کند. ذرات خاک با عناصر شیمیایی مخلوط می شوند و سپس به زمین می افتند که این منطقه را آلوده به رادیواکتیو و کاملاً غیر قابل سکونت می کند. برای اهداف نظامی، می توان از آن برای تخریب ساختمان ها یا اشیاء قدرتمند، آلوده کردن مناطق وسیع استفاده کرد. اثر مخرب قوی ترین است.
انفجارهای سطحی
آزمایشات نیز در بالای سطح سطح آب انجام می شود. در این صورت، ابر از گرد و غبار آب تشکیل می شود که شدت تابش نور را کاهش می دهد، اما ذرات رادیواکتیو را در فواصل بسیار دور حمل می کند، در نتیجه می توانند همراه با بارندگی در هزار کیلومتری محل آزمایش سقوط کنند.
برای مقاصد نظامی، می توان از این برای تخریب پایگاه های دریایی، بنادر و کشتی ها یا برای آلوده کردن آب ها و سواحل استفاده کرد.
انفجارهای هوایی
این گونه را می توان در فاصله زیاد از زمین (در این صورت بلند نامیده می شود) یا در فاصله کم (کم) تولید کرد. هرچه انفجار بیشتر باشد، شباهت ابر در حال افزایش با شکل قارچ کمتر است، زیرا ستون غبار از زمین به آن نمی رسد.
فلاش به این شکل بسیار درخشان است، بنابراین صدها کیلومتر دورتر از کانون زمین لرزه قابل مشاهده است. یک گلوله آتشین با دمای اندازه گیری شده از آن منفجر می شودمیلیون‌ها درجه سانتی‌گراد بالا می‌آید و تابش نور قدرتمندی به بیرون می‌فرستد. همه اینها با صدای بلندی همراه است که به طور مبهمی یادآور رعد و برق است.
هنگامی که توپ سرد می شود، به یک ابر تبدیل می شود که جریانی از هوا ایجاد می کند که گرد و غبار را از سطح می گیرد. ستون حاصل می تواند به ابر برسد اگر از سطح زمین خیلی بلند نباشد. وقتی ابر شروع به پراکندگی می کند، جریان هوا ضعیف می شود.
در نتیجه چنین انفجاری ممکن است به اشیاء موجود در هوا، سازه ها و افراد مجاور آن ضربه وارد شود.
استفاده رزمی
هیروشیما و ناکازاکی تنها شهرهایی هستند که علیه آنها از سلاح هسته ای استفاده شده است. فاجعه ای که در آنجا اتفاق افتاد بی نظیر بود.
ساکنان اثر یک انفجار اتمی هوابرد را تجربه کردند که در فاصله کوتاهی از سطح زمین آغاز شد و به عنوان کم طبقه بندی شد. در همان زمان، زیرساخت ها به طور کامل تخریب شد، حدود 200 هزار نفر جان باختند. دو سوم آنها فوراً جان خود را از دست دادند. آنهایی که در مرکز زمین لرزه بودند، از دماهای هیولایی به مولکول هایی متلاشی شدند. انتشار نور از آنها سایه هایی را بر روی دیوارها باقی می گذارد.
افرادی که دورتر از کانون زمین لرزه بودند بر اثر موج شوک و تشعشعات گامای یک انفجار هسته ای جان باختند. برخی از بازماندگان دوز کشنده اشعه دریافت کردند، اما پزشکان هنوز از بیماری تشعشع اطلاعی نداشتند، بنابراین هیچ کس متوجه نشد که چرا، پس از علائم خیالی بهبود، وضعیت بیماران بدتر شد. پزشکان آن را در نظر گرفتنداسهال خونی، اما در عرض 3-8 هفته، بیمارانی که دچار استفراغ شدید شده بودند فوت کردند. بیماری عجیب بازماندگان بمباران اتمی هیروشیما و ناکازاکی انگیزه ای برای شروع تحقیقات در زمینه پزشکی هسته ای شد.
انفجارهای در ارتفاع بالا
بعد از بمباران شهرهای ژاپن، سلاح های هسته ای برای اهداف جنگی مورد استفاده قرار نگرفت، اما تحقیقات در مورد توانایی های آنها در نقاط مختلف ادامه یافت. تمرینات جوی این امکان را فراهم می کند که بفهمیم وقتی یک انفجار در ارتفاع رخ می دهد چه اتفاقی می افتد. معلوم شد که وقتی مرکز در 10 کیلومتری سطح زمین قرار دارد، یک موج نسبتاً کوچک از یک انفجار هسته ای به وجود می آید، اما نور و تشعشعات همزمان افزایش می یابد. هرچه انفجار بیشتر باشد، یونیزاسیون قوی‌تر افزایش می‌یابد که با خرابی تجهیزات رادیویی همراه است.
از سطح، همه آن مانند یک فلاش درخشان بزرگ به نظر می رسد و به دنبال آن ابری از مولکول های در حال تبخیر هیدروژن، کربن و نیتروژن به نظر می رسد. جریان هوا به زمین نمی رسد، بنابراین ستون گرد و غبار وجود ندارد. همچنین، عملاً هیچ آلودگی در قلمرو وجود ندارد، زیرا توده های هوا در ارتفاعات ضعیف حرکت می کنند، بنابراین هدف از چنین انفجار هسته ای ممکن است نابود کردن هواپیما، موشک یا ماهواره باشد.
آزمون های زیرزمینی
اخیراً، توافقی بین کشورها وجود دارد که آزمایش‌های هسته‌ای را تنظیم می‌کند و موظف می‌کند که آزمایش‌های هسته‌ای فقط در زیر زمین انجام شود، که آلودگی و مناطق غیرقابل سکونت ایجاد شده در اطراف سایت‌های آزمایش را به حداقل می‌رساند.
آزمایش‌های زیرزمینی از زمان عمل کمترین خطر در نظر گرفته می‌شوندهمه عوامل آسیب رسان برای این نژاد هستند. در عین حال، دیدن فلاش های درخشان یا ابر قارچی غیرممکن است، فقط ستونی از غبار از آن باقی می ماند. اما موج ضربه ای منجر به زلزله و ریزش خاک می شود. معمولاً برای اهداف صلح آمیز، برای حل مشکلات اقتصادی ملی استفاده می شود. به عنوان مثال، از این طریق می توانید رشته کوه ها را از بین ببرید یا مخازن مصنوعی تشکیل دهید.
آزمایش زیر آب
انفجارهای زیر آب عواقب وخیم تری دارند. ابتدا ستونی از اسپری ظاهر می شود که به ابری از مه رادیواکتیو می رسد. همزمان امواجی به طول یک متر روی سطح آب تشکیل می شود و کشتی ها و سازه های زیر آب را نابود می کند. سپس مناطق مجاور به دلیل یک ابر پراکنده که باران رادیواکتیو می‌بارد آلوده می‌شود.
اقدامات حفاظتی
انفجار هسته ای هر چیزی را که در مسیر خود باشد می کشد و همه اشیاء مادی را از بین می برد. افرادی که در مرکز آن گرفتار شده اند راهی برای فرار ندارند، آنها فوراً به خاک سپرده می شوند. پناهگاه بمب کاملاً بی فایده است، زیرا فوراً نابود می شود.
فقط کسانی می توانند فرار کنند که به اندازه کافی از انفجار دور هستند. در فاصله بیش از 1-3 کیلومتری از مرکز زمین لرزه، می توان از برخورد موج ضربه ای جلوگیری کرد، اما برای این کار لازم است به محض وقوع فلش روشن، به سرعت یک پناهگاه قابل اعتماد پیدا کنید. یک فرد بسته به مسافت بین 2 تا 8 ثانیه فرصت دارد تا این کار را انجام دهد. در پناهگاه، ضربه مستقیم تابش گاما رخ نخواهد داد، اما هنوز احتمال آلودگی رادیواکتیو بسیار زیاد است. با استفاده از تجهیزات حفاظت فردی و اجتناب از تماس با آنها می توانید خطر ابتلا به بیماری اشعه را کاهش دهیدهر مورد در قلمرو.
سلاح های هسته ای یکی از وحشتناک ترین اختراعات بشر است. استفاده از آن برای مقاصد صلح آمیز می تواند سود زیادی داشته باشد، اما استفاده نظامی از آن تهدیدی وحشتناک برای زندگی روی زمین است. واکنش زنجیره ای که آغاز شده است را نمی توان متوقف کرد، بنابراین یک معاهده خلع سلاح هسته ای وجود دارد که برای محافظت از سیاره در برابر فاجعه طراحی شده است.
