سباق التسلّح النوويّ والكارثة الإنسانيّة 4

مؤيد الحسيني العابد
أكاديمي وكاتب وباحث
(Moayad Alabed)

الحوار المتمدن-العدد: 7300 - 2022 / 7 / 5 - 23:46
المحور: الطبيعة, التلوث , وحماية البيئة ونشاط حركات الخضر
    

The nuclear arms race and the humanitarian catastrophe 4

نكمل ما يتعلّق بوقود أو غذاء السلاح النوويّ.
إنّ التفجيرات النووية تكون أقوى بشكل كبير من التفجيرات التقليدية، وهنا أقول أنّ تلك التفجيرات ليست قوية فحسب بل وخطيرة وأكثر دماراً في المكان والزمان، أي انّ تأثيراتها تبقى لفترة طويلة وليس من السهولة التخلص من آثارها أو نتائج تفجيرها كما هي نتائج التفجيرات التقليدية. حيث أنّ التفجيرات النووية قوية الى الدرجة التي لا يمكن تقديرها احيانا في الموازين التأثيرية التقليدية اذا ضمّنت عناصر أو مؤثرات غير سهلة القياس بالطرق التقليدية! إن التفجيرات النووية يمكن أن تكون أقوى بآلاف أو حتى بملايين المرات من التفجيرات التقليدية بكل أنواعها إذا ما كانت تلك الإطلاقات ستراتيجية او عابرة للقارات. خاصة وان الدول الكبرى او دول النادي النووي الاول تمتلك هذه القدرة على ايصال تاثيراتها الى كل القارات على سطح الكرة الارضية. ونشير هنا الى ان التفجيرات التقليدية والنووية كلاهما يعتمد على القوة التدميرية للانفجار أو الموجة الصدمية. ولكنّ درجات الحرارة التي تنتج من الانفجار النووي أعلى بكثير منها في الانفجار التقليدي، وتنبعث نسبة كبيرة من الطاقة في الانفجار النووي بأشكال أخرى كما أشرنا سابقاً وهي على شكل ضوء وحرارة وإشعاعات مستمرة حسب العمر النصفي للنظائر المستخدمة. وتكون الطاقة الحرارية الناتجة في التفجير النووي قادرة على إحراق مساحات شاسعة من الارض ليس من السهل السيطرة عليها لان الحرارة هذه يطلق عليها بالحرارة الاشعاعية اي المزودة بالاشعاعات والتي لا يمكن السيطرة على حرائقها بالطرق التقليدية.
فيما يلي توضيح للفرق بين مفجّرين من المفجّرات النووية وهما مفجّر اليورانيوم من النوع القاذف
uranium gun-type detonator
ومفجّر البلوتونيوم نوع الإنفجار الداخلي
plutonium implosion detonator
مفجر اليورانيوم Uranium Detonator
يتكون هذا النوع من جزئين. الأول عبارة عن كتلة كبيرة الحجم بيضاوية الشكل ومقعرة والجزء الآخر عبارة عن كتلة صغيرة الحجم ذات شكل مميز عن الجزء الأول. وحسب طريقة التفجير الخاصة بالمتفجرات العادية، فإن الكتلة الصغرى تحقن وتلتحم بقوة شديدة في الكتلة الكبرى أو الجزء الأول. عندها تتم عملية الوصول إلى الكتلة الحرجة، يتبع ذلك التفاعل المتسلسل والذي يتم خلال جزء بسيط جدا من الثانية.
مفجر البلوتونيومPlutonium Detonator
يتكون من 32 قسم كل منها بشكل الفطيرة ذات الـ 45 درجة، متكونة من البلوتونيوم التي يحيط بها مزيج من البيريليوم والبلوتونيوم. الأقسام ال32 تكون بمجموعها الشكل 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 قسماً يجب أن تلتحم مع المزيج المذكور خلال جزء من عشرة ملايين من الثانية.
إنّ نواتج الإنحلال المختلفة تشكل سلسلة تبدأ باليورانيوم 238. بعد أن ينحل إلى عدد من جسيمات ألفا وبيتا تنتهي السلسلة بنظير الرصاص المستقر 206.
يبعث اليورانيوم 238 جسيمات ألفا وتبقى خارج الجسم قدر الإمكان بسبب كتلتها الكبيرة. يشكل اليورانيوم خطراً على الصحة (بالخصوص من أشعّة غاما). إذا كانت عملية إلتقاطها بطريقة البلع أو الإلتهام فإن وصولها إلى الجسم سيسبب سرطان الرئة وسرطان العظام وغير ذلك من الأمراض ذات الأجل السريع أو البطيء. واليورانيوم (كما أشرنا) سام كيمياوياً في التركيزات العالية ويستطيع إلحاق الضرر بالأعضاء الداخلية. وخاصة الكلى.
لقد أظهرت الدراسات العلمية إلى أن اليورانيوم قد يؤثر على النسخة الأصلية من الجين النامي وكذلك زيادة خطر اللوكيميا وأمراض الأنسجة الدقيقة.
يستخدم اليورانيوم في الأسلحة النووية بل وفي إنتاج الطاقة النووية عموماً بسبب قدرته على الإنشطار عند دخول النيوترون إلى نويته فيشطرها إلى جزئين أخف من النوية الأم. وتصدر العملية كمية من الطاقة التي ترافقها كميات من الأشعّة النووية. وأن اليورانيوم 235 هو وحده الذي يمتلك القدرة على تحمل التفاعل المتسلسل. بينما النظير الآخر لليورانيوم وهو 238 فإنه لا يستطيع تحمل التفاعل المتسلسل المذكور لكن في الحالة الطبيعية يمكن لليورانيوم المذكور أن يتحول إلى البلوتونيوم كما حدث أثناء إستخدامه في الحرب العالمية الثانية في اليابان من قبل الجيش الأمريكي عام 1945.
القنبلة النووية Nuclear Bumb
هناك العديد من الأسلحة النووية التي يدخل فيها اليورانيوم أو البلوتونيوم أو بعض النظائر المشعّة الأخرى ليطلق عليها بالسلاح النووي. لكن السلاح المعروف بالسلاح النووي الفتاك هو القنبلة النووية التي يدخل فيها اليورانيوم أو البلوتونيوم كوقود لعملية الإنشطار النووي فيطلق أحياناً عليها بالقنبلة النووية الإنشطارية أو القنبلة الإنشطارية
fission bomb
كما أسلفنا.
وتتشكّل القنبلة النووية من %35 طاقة حرارية و%15 اشعة نووية بالاضافة الى %50 طاقة انفجارية او عصف رياح قوية لها من الاشعة النووية الحرارية من تشكيل ما.
إن التصميم المألوف لمثل هذه القنبلة هو نوعان من التصاميم، يمكن الاطلاع على تلك التصاميم للاستزادة من المعلومات العلمية من خلال المصادر العامة فليس هناك من ضير للاطلاع والافادة من المعلومات العامة.
إن القنابل الإنشطارية تستمد طاقتها الهائلة من عملية الإنشطار النووي، عندما تنشطر نواة ثقيلة (اليورانيوم أو البلوتونيوم) إلى عناصر خفيفة، عندما يقوم نيوترون ما بالإقتراب وحصول عملية الإصطدام مع النواة المذكورة وهو بطاقته العالية، حينها ينتج عن العملية من ضمن ما ينتج نيوترون أو أكثر. حيث يقوم النيوترون الناتج بنفس الدور من عملية الإقتراب والإصطدام من نواة أخرى من الوقود المستخدم فيقوم بدوره بنفس العملية السابقة لنوى أخرى وهكذا لتستمر عملية الإنشطار النووي المتسلسل.
لقد أطلق على هكذا قنابل بالقنابل الذرية عبر تاريخ إجرائها منذ عام 1945 في الحرب العالمية الثانية والتي كانت بحق تجربة مثيرة للجدل العلمي والسياسي معاً آنذاك. وكذلك يمكن أن يطلق على هكذا قنبلة أحياناً ب قنبلة أي أو (A-bomb).
وهو الجهاز المؤلف من عدة أجزاء، تكون فكرته الأساسية مستندة على التفاعل النووي. في القنبلة النووية يحصل ما نسميه بالتفاعل النووي المتسلسل غير المسيطر عليه أي إستمرار عملية الإنشطار بشكل لا يمكن إيقافه عند فترة زمنية معينة إلا بعد إنتهاء الكمية المنشطرة من المادة، عندها يتوقف التفاعل. وتتم السلسلة من عمليات الإنشطار النووي في فترة زمنية قصيرة جداً تصل إلى جزء من المليون من الثانية.
إن الذي يلعب الدور الأولي في التفجير هي المادة الكيميائية التي تنفجر ليتولد الضغط الهائل من هذه المادة لتقوم عدسات داخلية بعكس المادة المتفجرة إلى الداخل لتولد الضغط بإتجاه الوقود النووي (البلوتونيوم) الموجود في قلب القنبلة فيسمى بالبلوتونيوم المضغوط. حينها يضغط البلوتونيوم إلى الداخل أكثر فأكثر ليتولد النيوترون الذي يقوم بعملية الإنشطار لمادة الوقود النووي وتستمر العملية إلى أن ينتهي الوقود كاملاً. وهذه العملية يطلق عليها بطريقة الإنفجار الداخلي للمجموعة أو للجمع.
لقد تمت العديد من التجارب النووية لإختبار قدرة السلاح النووي، الذي يلعب فيه اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239 كمادة إنشطارية.
ولأهمية التجارب النووية سنأخذ مثالاً عليها حيث أثارت موجة التجارب النووية العديدة لدول مختلفة كالهند والباكستان في شهر أيار من عام 1998 صخباً في أوساط الناس حتى بات الناس يحللون ويستنتجون قدرتها وتأثيراتها. والسؤال الذي يطرح هل أن التجارب النووية تعني إمتلاك السلاح النووي بالفعل؟ وللإجابة على هذا السؤال نقول أن الدول التي تقوم بالتجارب النووية قد وصلت إلى المراحل النهائية لإنتاج السلاح النووي وبالأخص القنبلة النووية الإنشطارية أو الإندماجية. إن تلك الدول تقوم بالمراحل الضرورية للوصول إلى هذه المرحلة النهائية.
السؤال الآن لماذا اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239؟
إن للنظيرين المذكورين كتلة حرجة وهي أصغر كتلة من مادة معينة يمكن لها أن تحدث سلسلة من ردود الفعل تتواصل تلقائياً لتؤدي أخيراً إلى الإنفجار النووي.
إن للكتلة الحرجة عوامل مهمة منها:
1. تأثير نوع المادة المنشطرة، أو الهدف. أي من أي النوعين: اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239.
2. إن لكثافة المادة أهمية كبيرة، حيث بزيادتها تقل المسافة التي سيقطعها النيوترون القاصف لأحداث عملية إنشطار أخرى وعندها ستكون الكتلة الحرجة أصغر.
3. نسبة نقاوة المادة المنشطرة، فإذا كانت هناك شوائب غير مشاركة في عملية الإنشطار، ولكنها ضرورية لعملية الإنشطار النووي فإن نوى هذه الشوائب تعمل على إلتقاط أكبر عدد من النيوترونات القاصفة لتقلل عددها وبالتالي تضعف من النوى المنشطرة فتقل قوة الإنفجار بنقصان هذا العدد من النيوترونات الذي كان ضرورياً لإستمرار عملية الإنشطار المتسلسل.
4. المحيط الفيزيائي للمادة المنشطرة، إن كانت محاطة بوسيط مثل اليورانيوم الطبيعي، فيقوم هذا الوسيط بعملية عكس النيوترونات ليردها إلى مصدرها وقد تستخدم بعض هذه النيوترونات لعملية الإنشطار التي قد تضيع إن لم يحدث ذلك، أي زيادة النيوترونات المتسربة يؤدي إلى قلة الكتلة الحرجة.
لو أردنا أن نوضح أهمية الكتلة الحرجة، نأخذ مثالاً على ذلك: الكتلة الحرجة لكرة من معدن البلوتونيوم 239 النقي في أعلى كثافة لها هي في حدود 10 كيلوغرامات، نصف قطرها حوالي خمسة سنتمترات، إذا ما أحيطت كرة البلوتونيوم بمادة عاكسة تقوم بعكس النيوترونات (وهي من مادة اليورانيوم الطبيعي يكون سمكه بحدود عشرة سنتمترات) فيمكن تقليل الكتلة الحرجة إلى 4.4كيلوغرام تقريباً وهذه تعادل كرة نصف قطرها 3.6 سنتمتر. ولو أحطنا الكرة بعاكس للنيوترونات من نوع البيريليوم سمكه 32 سنتمتر ستكون الكتلة الحرجة للكرة 2.5كيلوغرام ليكون نصف قطرها 3.1 سنتمتر.
إن عملية الإنفجار الصادر من السلاح النووي ينتج حرارة هائلة تصل إلى ملايين الدرجات المئوية فتسبب ضغطاً هائلاً يصل إلى ملايين من وحدات الضغط الجوي. تصدر هذه النواتج بفترة زمنية لا تتجاوز الجزء من المليون من الثانية. إذن نستنتج من أعلاه ضرورة إبقاء المادة المنشطرة في فترة ما قبل قصفها بالنيوترون، ذات ضغط عال وتماسك كبير ليكون الإنفجار قوياً، قوته تتناسب من ضمن ما تتناسب معه، الضغط الذي يجعلها متماسكة.
لإعطاء مثال على خواص التفجير الناتج عن عملية نووية، نعطي بعض المعلومات على القنبلة التي سقطت على ناكازاكي يوم 9 من شهر آب 1945:
لقد إستعملت ثمانية كيلوغرامات من البلوتونيوم تضم نسبة البلوتونيوم 239 تقدر بـ %90 محاطة بحشوة مقاومة، كانت قد أحدثت هذه القنبلة إنفجاراً تعادل قوته 22 كيلو طن من مادة تي أن تي فكانت كفاءتها بنسبة %15 فقط بينما تعادل القنابل الحديثة نسبة تصل إلى حوالي %40. وقد شملت قنبلة ناكازاكي بادئاً مكوناً من كرة مفرغة موضوعة في مركز قلب البلوتونيوم المكون من قطعتين، كل واحدة على شكل نصف كرة بحيث يمكن وضع الباديء في المركز. ووضع داخل الباديء بعض البلوتونيوم والبيريليوم وهما عنصران يعتبران مصدرين للنيوترونات عند مزجهما بقوة، وقد وضعت المادتان بشكل متقابل داخل الكرة المفرغة. فعند حصول الإنفجار تقدم موجة الصدمة التي يحدثها الإنفجار الكيميائي بتحطيم الباديء ويمتزج البلوتونيوم والبيريليوم لتنتج نبضة من النيوترونات لتبتديء سلسلة من ردود الفعل في البلوتونيوم عندما تكون كتلته فوق الحرجة، أما في القنابل الحديثة فتحدث نبضة النيوترونات بواسطة جهاز إلكتروني يطلق عليه مدفع النيوترون وهو جهاز صغير الحجم.
يمكن القول أن القنابل الإنشطارية تصدر هذه الطاقة الهائلة من تفاعلات مشتركة،كيميائية نووية. حيث تقوم التفاعلات الكيميائية بتهيئة الضغط الهائل لإجراء العملية الثانية. حيث يكون هذا الضغط الكبير على مادة قد وصلت إلى مستوى الحالة فوق الحرجة للوقود النووي والذي كما أشرنا إما أن يكون يورانيوم 235 أو بلوتونيوم 239 ذي الكتلة فوق الحرجة وكلاهما يخضع إلى النيوترونات لتقوم بدورها بعملية الإصطدام مع نويات الوقود لتحدث عملية الإنشطار النووي المتسلسل والذي يطلق عليه بعملية الإنشطار النووي المتسلسل غير المسيطر عليه، والذي يصدر كمية هائلة من الطاقة.
إن أكثر التصميمات البسيطة للسلاح النووي (القنبلة النووية) يحتوي على كميتين حرجتين من اليورانيوم 235 تطلق ببساطة إلى الآخر داخل ماسورة السلاح المذكور. ولقد إستخدم مثل هذا النوع من التصميمات في القنبلة التي سقطت على مدينة هيروشيما عام 1945.
إن مثل هكذا تصميم يكون سهل التنفيذ إلا أنه غير كفوء بشكل يحقق الهدف الذي نفذ من أجله، ويكون أكثر خطراً في عملية الدفاع من السلاح الآخر المسمى بالسلاح ذي التفجير الداخلي. لو أريد تقدير عملية الحصول على الطاقة من عملية تفجير نووي نقول ان نصف كيلو غرام من اليورانيوم 235 يستطيع أن يحرر طاقة تتجاوز 1013× 3.7
أي 3.7 مضروبا في عشرة للقوة 13 ، جول
أما الوقت اللازم لإتمام عملية التفاعل المتسلسل وبشكله النموذج هو 1 مايكروثانية. وأن الطاقة المتحررة من كل ذرة داخلة في عملية التفاعل والتي حصل لها الإنشطار المذكور هي 200 ميغا إلكترون فولت في الثانية لكل ذرة.
بعض خواص البلوتونيوم
إن البلوتونيوم ـ 239 أحد عنصرين مشعين لهما القابلية على الإنشطار النووي لتنفيذ الأسلحة النووية.
وفي بعض المفاعلات النووية يعتبر البلوتونيوم مصدر الطاقة الأساس فيها (مفاعلات إنتاج البلوتونيوم). لا يتوفر البلوتونيوم ـ 239 فعلياً في الطبيعة، لكن يمكن الحصول عليه بقصف اليورانيوم ـ 238 بنيوترونات داخل قلب المفاعل النووي، حيث يتوفر اليورانيوم ـ 238 في المفاعل النووي كمصدر أساس والأكثر إستخداماً للوقود النووي الذي يولد الطاقة في المفاعل المذكور. لذا يمكن القول إن المفاعل النووي هو المنتج المستمر للبلوتونيوم. بينما يكون البلوتونيوم ـ 239 هو ذاته منتجاً للطاقة حينما ينشطر بالنيوترونات والتي تتحرر في عملية الإنشطار النووي. حينها يمكن القول أن البلوتونيوم يجهز جزءاً من الطاقة المتولدة في المفاعل النووي. ومن خصائص عنصر البلوتونيوم المهمة هي درجة ذوبانه التي تبلغ 641 درجة سلزيوس (مئوي) ودرجة تسخينه تبلغ 3232 درجة سلزيوس (مئوي) وتبلغ كثافته 16 الى 20 غرام بالسنتمتر المكعّب.
أما الخواص النووية للبلوتونيوم فهي:
إن البلوتونيوم عنصر منتج في المفاعل النووي لذلك نطلق عليه تسمية العنصر الصناعي. ينتسب هذا العنصر إلى مجموعة العناصرالمسماة بعناصرما بعد اليورانيوم
transuranic elements
والتي تمتلك الأعداد الذرية التي تفوق العدد الذري لليورانيوم البالغ 92. في الأساس لا توجد المواد ما بعد اليورانيوم بشكل يسير إنما تصنع في المراكز والمعامل المتخصصة في هذا المجال، وخاصة تحضر في الأعم الأغلب في المفاعلات النووية.
إن العدد الذري لعنصر البلوتونيوم هو94. لكن لهذا العنصر 15 نظيراً بأعداد كتلية تبتديء من 232 وتنتهي ب 246. وكما هو معروف من أن أعداد البروتونات في هذه النظائر هي نفس العدد الذي تحويه النواة الأصلية. لكن أعداد النيوترونات تختلف من نظير إلى آخر. وبما أن الخواص الكيميائية لعنصر ما تتحكم بعدد البروتونات في النواة الذرية، والتي تساوي عدد الإلكترونات الدائرة في مدارات الذرة لذا تكون الذرة في حالة نسميها الحالة الكهربائية الطبيعية (الشكل الأساسي الإعتيادي هو كون المحيط الذي تتواجد فيه الذرة ذا درجة حرارة تعادل درجة حرارة الغرفة).
وكما أشرنا سابقاً إلى أن كل النظائر لها تقريباً نفس المميزات الكيميائية.
ولنا عودة أخرى إن شاء الله
د.مؤيد الحسيني العابد
Moayad Alabed

#مؤيد_الحسيني_العابد (هاشتاغ)       Moayad_Alabed#          

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتبة انتصار الميالي حول تعديل قانون الاحوال الشخصية العراقي والضرر على حياة المراة والطفل، اجرت الحوار: بيان بدل	حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات