الفصل 1027: الفصل 1025: سرعة الانفجار: زمن الارتجاج (طبعة العلوم الشعبية ، تخطى إذا لم تكن مهتماً) تغلق عينيك.
ثم فتح الباب ببطء ، ليجد ريتشارد نفسه في الفضاء الخارجي ، محاطاً بعدد لا يحصى من النجوم المتألقة.
بمجرد أن فكر ، اقتربت النجوم بسرعة وسقط جسده باتجاه أحد الكواكب.
كان على الكوكب محيط ، وعلى المحيط جزيرة ، وعلى الجزيرة غابة ، وفي الغابة مكتبة ضخمة متصلة. سرعان ما دخل المكتبة وجلس في قاعة أرجوانية بداخلها.
كانت القاعة مصطفة بأرفف كتب عديدة من خشب الماهوجني يزيد ارتفاعها عن ثلاثة أمتار ، ومملوءة بالكتب. سحب تمثال سلحفاة طويلة العنق كتاباً ثقيلاً من الأرفف ووضعه أمامه.
عندما مد يده لفتحها ، رأى محتوياتها المتعلقة بتصنيع القنابل الذرية.
يُعتبر تصنيع القنابل الذرية أمراً صعباً وسهلاً في آن واحد.
عندما صُنعت أول قنبلة ذرية ، حشدت أقوى دولة على وجه الأرض كل ما لديها من تكنولوجيا ، وخدمها عشرات الآلاف من الناس. وشارك في العملية نخبة من علماء العالم ، واستغرق الأمر عدة سنوات لتحقيق النجاح.
قبل النجاح كانت القنبلة الذرية بلا شك أكثر الابتكارات تقدماً على مستوى العالم.
لكن ما إن صُنعت القنبلة الذرية حتى بدأت تتلاشى ، إذ أصبحت التكنولوجيا المتقدمة مجرد أسس نظرية عفا عليها الزمن ، وانتقلت من كونها بالغة الصعوبة إلى سهلة ، مما سمح لأي شخص تقريباً بتقليدها. ويعود ذلك إلى أن الجميع ، أثناء صنع القنبلة الذرية الأولى لم يكونوا على دراية بإمكانية نجاحها ، فاستثمروا طاقات وموارد هائلة في التجربة والخطأ لاستكشاف جدوى هذا المسار.
بمجرد التأكد من جدوى هذا المسار توقفت جميع العقبات على الطريق عن كونها حواجز ، بل مجرد حصى صغيرة في الطريق ، وتحولت التكنولوجيا التي كانت بعيدة المنال إلى حرفة يمكن لأي فني عادي التعامل معها ، مما قلل الصعوبة بشكل كبير من كونها غير قابلة للتصور إلى مجرد إمكانية.
هذه هي قوة العلم.
كانت الاختراقات المبكرة بالغة الصعوبة ، ولكن بمجرد تحقيقها ، أصبح الطريق ممهداً. أصبح بالإمكان لاحقاً تكرار الأشياء التي كانت يبتكرها كبار العلماء بجهد مضنٍ ، وذلك من قبل طلاب فيزياء مختارين عشوائياً من الجامعة ، باستخدام المعرفة المتاحة للجميع ، إذا توفرت المواد الخام التي تكفي.
هذا ليس مجازاً ، بل حقيقة.
لقد اختبرت الدول التي صنعت القنابل الذرية لأول مرة على الأرض هذا الأمر بالفعل ، وأدركت أن تكنولوجيا القنبلة الذرية لا يمكن حظرها بالكامل ، وأن أفضل ما يمكنها حظره هو المواد الخام.
هكذا يعمل العلم و لا حاجة لمعرفة التفاصيل ، يكفي فقط تأكيد الجدوى.
وهكذا ، فإن تصنيع القنبلة الذرية أمر صعب وسهل في آن واحد ، صعب في البداية ، وسهل في كل شيء بعد ذلك.
وفقاً لهذا المبدأ ، يكمن مفتاح تصنيع القنبلة الذرية في مسألة الكتلة الحرجة.
تختلف القنابل الذرية عن القنابل التقليديه التي لا تعاني من مشكلة الكتلة الحرجة و فكمية المتفجرات غير محدودة ، ويمكن حشوها بأي كمية مطلوبة. أما القنابل الذرية ، فبمجرد أن تصل المادة النووية فيها إلى الكتلة الحرجة أو حتى تتجاوزها ، تدخل في حالة خطيرة مع احتمال حدوث انفجار نووي في أي لحظة.
لمنع الأسلحة النووية من الانفجار الذاتي العرضي أو غير المتوقع قبل الاستخدام ، يجب أن تضمن القنابل الذرية ، أثناء التخزين ، أن تكون المواد النووية الموجودة بداخلها أقل من الكتلة الحرجة ، أو في حالة كتلة دون الحرجة.
لكن عند الاستخدام الفعلي ، يجب ضمان وصول المادة النووية بسرعة إلى حالة تتجاوز الكتلة الحرجة بكثير ، أي حالة فوق الحرجة. وهذا يضمن انتشاراً متسلسلاً للنيوترونات الحرة أثناء الانشطار ، مما يستغل المادة النووية بكفاءة لإطلاق القوة التدميرية المتوقعة.
لا تُعتبر القنبلة الذرية قنبلة ذرية مؤهلة إلا عندما تحل مشكلة "تجاوز " الكتلة الحرجة.
لحل هذه المشكلة ، من الضروري فهم أن الكتلة الحرجة ترتبط بهندسة المادة النووية وكثافتها الفيزيائية. فالمادة النووية فوق الحرجة ، إذا قُسّمت ، تصبح دون الحرجة ، أو إذا زاد حجمها وانخفضت كثافتها ، فإنها تصبح دون الحرجة أيضاً.
تتمثل المهمة المحددة للقنبلة الذرية في تقسيم المادة النووية للقنبلة إلى أجزاء متعددة ، وأثناء الاستخدام ، ضغطها عبر آليات داخلية على الفور للوصول إلى حالة فوق الحرجة ، يلي ذلك تنشيط تفاعلات نووية متسلسلة مستمرة من خلال توفير مصدر للنيوترونات ، مما يتسبب في حدوث انفجار نووي.
الكلمة الرئيسية هنا هي "سريع ".
يجب أن يكون سريعاً ، سريعاً للغاية.
بما أن الانفجارات النووية تحدث بسرعة ، يجب أن يكون التفجير سريعاً و وإلا فقد لا يكتمل التفجير قبل أن يؤدي الانفجار إلى انفجار الغلاف قبل الأوان ، مما يهدر المواد النووية الثمينة المتبقية.
عادةً ، يجب أن يكتمل الانفجار في غضون جزء من عشرة آلاف من الثانية و يجب أن تعمل المواد النووية المختلفة المضغوطة على تضييق الفارق الزمني إلى جزء من مليون من الثانية لمنع حدوث اختلافات كبيرة في انفجار القنبلة الذرية.
إذا أمكن تحقيق ذلك فإن القنبلة الذرية ستكمل مهمتها خلال ثلاث هزات أرضية ، مطلقة سحابة فطرية مدمرة.
"الارتعاشات " هو مصطلح تم صياغته أثناء تصنيع أول قنبلة ذرية ، ويستمر الارتعاش الواحد لمدة مائة مليون جزء من الثانية ، وخلالها بالكاد يقطع الضوء مسافة ثلاثة أمتار.
ثلاث هزات أرضية ، ينتقل الضوء تسعة أمتار في الفراغ ، مما يشير إلى العملية الكاملة من البداية إلى النهاية للقنبلة الذرية.
الأمر بهذه البساطة.
قصيرة للغاية ، ولهذا السبب فإن قوتها متطرفة بشكل مرعب....
إن تصنيع جهاز قنبلة ذرية مؤهل يتضمن مجالات مثل فيزياء التفجير ، وميكانيكا الموائع ، وديناميكيات الموجات الصدمية ، وفيزياء المادة المكثفة ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي.
تتألف هذه الأجهزة عادةً من خمسة أجزاء: نظام التحكم في التفجير ، والمتفجرات عالية الطاقة ، وطبقة عاكسة ، ومكونات نووية تحتوي على مواد نووية ، ومصدر للنيوترونات. 𝒻𝑟𝘦𝘦𝘸ℯ𝒷𝑛𝘰𝓋ℯ𝘭.𝘤𝘰𝘮
يتولى نظام التحكم بالتفجير تفجير طبقة المتفجرات عالية الطاقة ، ثم يستخدم قوة الصدمة الناتجة عن الانفجار لدفع وضغط طبقة العاكس والمكونات النووية ، مما يؤدي إلى حالة فوق حرجة للمواد النووية. يوفر مصدر النيوترونات النيوترونات اللازمة لبدء التفاعلات النووية المتسلسلة ، مما يؤدي إلى انفجار نووي ناجح.
تقليدياً ، تنقسم الأجهزة الداخلية إلى فئتين: من نوع المسدس ومن نوع الانفجار الداخلي.
الجهاز الشبيه بالمدفع أبسط ، ويتطلب عموماً قطعتين فقط من المواد النووية دون الحرجة.
يشبه الجهاز بأكمله أسطوانة أو إنبوباً حديدياً. يوجد في مركز الإنبوب مصدر النيوترونات ، وفي طرفي الإنبوب توضع مواد نووية نصف كروية - الجانب المسطح إلى الداخل ، والجانب الكروي إلى الخارج.
يتم طلاء السطح الكروي الخارجي للمادة النووية نصف الكروية بطبقة عاكسة لعكس النيوترونات وزيادة كفاءة التفاعل النووي المتسلسل المستمر ، مع تركيب المتفجرات عالية السرعة وعامل نقل التفجير والصواعق والمشعلات بالتتابع خارج الطبقة العاكسة.
بمجرد تفعيلها ، وبفعل قوة المتفجرات ، تتحرك المادتان النوويتان نصف الكرويتان نحو المركز ، فتصطدمان وتضغطان على الفور لتشكّلا شكلاً بيضاوياً مفلطحاً يصل إلى حالة فوق الحرجة. و بعد ذلك يُطلق مصدر النيوترونات كميات هائلة من النيوترونات ، مما يُحفّز تفاعلات نووية متسلسلة متواصلة ، مُطلقاً انفجاراً نووياً.
تتميز هذه الآلة بانخفاض محتواها التقني وسهولة تصنيعها ، لكن يعيبها انخفاض كفاءة استخدام المواد النووية. فعند بلوغها حالة فوق الحرجة ، لا تتعرض المواد النووية لضغط مفرط ، مما يحافظ على كثافتها القياسية. بعبارة أخرى ، لا تتراص الذرات بكثافة عالية ، كما هو الحال عند جمع مئتي طالب في ملعب رياضي - وهو ما يفي بالمعايير ، لكن بصعوبة ، مما يؤدي إلى تفاعلات نووية متسلسلة غير سريعة بما يكفي.
على الأرض كانت أول قنبلة ذرية استخدمتها دولة ما في قتال حقيقي عبارة عن جهاز يشبه المدفع. وبسبب بساطتها حتى أنها استُخدمت مباشرةً دون إجراء تجارب نووية. وكانت النتيجة كارثية ، إذ بلغ وزن المواد النووية 64 كيلوغراماً ، ولكن لم يُستغل منها سوى 1.2% فقط - نعم ، 1.2% فقط ، بينما أُهدرت النسبة المتبقية البالغة 98.8% ، مما أسفر عن قوة تعادل 15 كيلوطناً من مادة تي إن تي.
ملاحظة ①: جميع المعارف التقنية المتعلقة بتصنيع القنبلة الذرية في هذا النص مستمدة من مواد متاحة للجمهور على موقع معهد الصين للهندسة الفيزيائية ، وويكيبيديا ، والكتب المنشورة علناً مثل "الشبكة النووية المدمرة للسماء ".
