انفجار بالفحم

وقع أول انفجار نووي من صنع الإنسان في 16 يوليو/تموز 1945، الساعة 5:50 صباحًا، في موقع اختبار ترينيتي بالقرب من ألاموغوردو، نيو مكسيكو ، في الولايات المتحدة ، وهي منطقة تُعرف الآن باسم ميدان وايت ساندز للصواريخ . ^{[ 4 ] [ 5 ]} تضمن هذا الحدث اختبارًا واسع النطاق لقنبلة ذرية انشطارية من نوع الانفجار الداخلي . في مذكرة موجهة إلى وزير الحرب الأمريكي، وصف الجنرال ليزلي غروفز قوة الانفجار بأنها تعادل 15,000 إلى 20,000 طن من مادة تي إن تي. ^{[ 6 ]} بعد هذا الاختبار، أُلقيت قنبلة نووية من نوع مدفع اليورانيوم ( ليتل بوي ) على مدينة هيروشيما اليابانية في 6 أغسطس/آب 1945، بقوة انفجار بلغت 15 كيلوطنًا؛ وقنبلة من نوع الانفجار الداخلي من البلوتونيوم ( فات مان ) على ناغازاكي في 9 أغسطس/آب 1945، بقوة انفجار بلغت 21 كيلوطنًا. إن "الرجل البدين" و"الولد الصغير" هما الحالتان الوحيدتان في التاريخ اللتان تم فيهما استخدام الأسلحة النووية كعمل من أعمال الحرب.

في 29 أغسطس 1949، أصبح الاتحاد السوفيتي ثاني دولة تنجح في اختبار سلاح نووي. وقد أنتج جهاز RDS-1 ، الذي أطلق عليه السوفيت اسم "البرق الأول" والولايات المتحدة اسم "جو-1"، انفجارًا بقوة 20 كيلوطن، وكان في الأساس نسخة من تصميم الانفجار الداخلي للبلوتونيوم الأمريكي "الرجل البدين". ^{[ 7 ]}

كان أول انفجار نووي حراري هو تجربة "غرينهاوس جورج" الأمريكية عام 1951 ، باستخدام خليط من الديوتيريوم والتريتيوم . أما أول سلاح نووي حراري ثنائي المراحل للولايات المتحدة ، "آيفي مايك" ، فقد تم تفجيره في 1 نوفمبر 1952 في جزيرة إنيويتاك المرجانية ، وبلغت قوته الانفجارية 10 ميغا طن. في حين تم تفجير أول سلاح نووي حراري اختبره الاتحاد السوفيتي، "آر دي إس-6 إس" (جو-4)، في 12 أغسطس 1953، في موقع سيميبالاتينسك للاختبارات في كازاخستان ، وبلغت قوته الانفجارية حوالي 400 كيلوطن. ^{[ 8 ]} كان تصميم "آر دي إس-6 إس"، الملقب بـ"سلوكا"، مشابهًا بشكل ملحوظ لنسخة صممها إدوارد تيلر للولايات المتحدة، والتي أطلق عليها اسم " ساعة المنبه "، حيث كان الجهاز النووي سلاحًا ثنائي المراحل: الانفجار الأول ناتج عن الانشطار ، والانفجار الثاني الأقوى ناتج عن الاندماج . يتكون لب سلويكا من سلسلة من الكرات متحدة المركز بمواد متناوبة للمساعدة في تعزيز قوة الانفجار.

في السنوات التي أعقبت الحرب العالمية الثانية ، أجرت ثماني دول تجارب نووية، حيث تم إطلاق 2475 جهازًا نوويًا في 2120 تجربة. ^{[ 9 ]} في عام 1963، وقّعت الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي والمملكة المتحدة معاهدة الحظر الجزئي للتجارب النووية، متعهدةً بالامتناع عن إجراء تجارب الأسلحة النووية في الغلاف الجوي أو تحت الماء أو في الفضاء الخارجي. سمحت المعاهدة بإجراء التجارب تحت الأرض. انضمت العديد من الدول غير النووية إلى المعاهدة بعد دخولها حيز التنفيذ؛ إلا أن فرنسا والصين (وكلاهما دولتان نوويتان) لم تنضما إليها .

كان التطبيق الأساسي حتى الآن عسكرياً (أي الأسلحة النووية)، وتشمل بقية الانفجارات ما يلي:

• الدفع النبضي النووي ، بما في ذلك استخدام الانفجار النووي كاستراتيجية لتغيير مسار الكويكبات.
• توليد الطاقة؛ انظر PACER
• انفجارات نووية سلمية

مع توقيع معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية عام 1996 ، توقفت التجارب النووية تحت الأرض على مستوى العالم، باستثناء تجارب عام 1998 التي أجرتها الهند وباكستان.

في القرن الحادي والعشرين، تُعد كوريا الشمالية الدولة الوحيدة التي تُجري تجارب على الأسلحة النووية التقليدية . وقد نفّذ برنامجها ست تجارب، بدءًا بجهاز انشطار نووي في عام 2006 ، وانتهاءً باختبار جهاز اندماج نووي ثنائي المراحل محتمل في عام 2017. ^{[ 10 ]}

إلى جانب تجارب القنابل، يُعتقد أن انفجارًا نوويًا واحدًا، أي تفاعلًا متسلسلًا للانشطار، قد وقع في حادثة نيونوكسا الإشعاعية عام 2019 في روسيا.

إضافةً إلى ذلك، أُجريت انفجارات اندماجية صغيرة جدًا منذ سبعينيات القرن الماضي في منشآت اندماجية مختلفة تعمل بتقنية الحصر بالقصور الذاتي حول العالم. ورغم أنه لا يُعتقد أن أي دولة تمتلك أو تُجري أبحاثًا على أسلحة الاندماج النووي الخالص ، فإن هذه التجارب تُسهم في تعزيز إدارة المخزون النووي للدول النووية.

منذ تجربة ترينيتي ، وباستثناء الاستخدام القتالي، أجرت الدول الحائزة للأسلحة النووية ما يقارب 1700 تفجير نووي، جميعها باستثناء ستة كانت تجارب. من بين هذه التفجيرات، كانت ستة منها سلمية . التجارب النووية هي تجارب تُجرى لتحديد فعالية الأسلحة النووية وقوتها التدميرية وقدرتها التفجيرية. على مدار القرن العشرين، أجرت معظم الدول التي طورت أسلحة نووية تجارب مُخططة لها. يمكن أن توفر تجارب الأسلحة النووية معلومات حول كيفية عمل هذه الأسلحة، وكيفية تصرفها في ظل ظروف مختلفة، وكيفية تأثر المنشآت عند تعرضها لانفجار نووي. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما استُخدمت التجارب النووية كمؤشر على القوة العلمية والعسكرية، وكانت العديد من التجارب ذات دوافع سياسية واضحة؛ فقد أعلنت معظم الدول الحائزة للأسلحة النووية عن وضعها النووي علنًا من خلال إجراء تجربة نووية. أُجريت التجارب النووية في أكثر من 60 موقعًا حول العالم؛ بعضها في مناطق نائية والبعض الآخر في مناطق مكتظة بالسكان. ^{[ 13 ]} يُطلق تفجير الأسلحة النووية (في تجربة أو أثناء الحرب) تساقطًا إشعاعيًا أثار قلق العامة في خمسينيات القرن الماضي. أدى ذلك إلى معاهدة الحظر الجزئي للتجارب النووية لعام 1963 التي وقعتها الولايات المتحدة وبريطانيا العظمى والاتحاد السوفيتي. حظرت هذه المعاهدة إجراء تجارب الأسلحة النووية في الغلاف الجوي والفضاء الخارجي وتحت الماء. ^{[ 14 ]}

تحظر معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية لعام 1996 جميع التفجيرات النووية من قبل جميع الأطراف. وفي سياق الانشطار النووي، روجت الولايات المتحدة لهذا الأمر كمعيار "العائد الصفري".

يوضح سجل المفاوضات أن معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية لا تسمح بأي ناتج على الإطلاق من الانفجارات الانشطارية - لا كيلوطن واحد؛ ولا طن واحد؛ ولا كيلوغرام واحد؛ ولا حتى ملليغرام واحد من ناتج الانشطار. ^{[ 15 ]}

بحسب غاروِن وسيمونينكو، لم يكن المقصود من المعاهدة، وبالتالي لا تنطبق، على أي تجارب للمفاعلات النووية. ويشمل ذلك اختبارات الحوادث للمفاعلات السريعة ، حتى باستخدام النيوترونات الفورية والسريعة، كما هو الحال في تجارب القنابل. وطالما لم يتحقق أي "فهم أو تقدم في تصميم الأسلحة النووية"، فإن المعاهدة لا تنطبق.

يتم إنتاج نواتج انشطار صغيرة جدًا أثناء تجارب المرفق الوطني للإشعال حيث تقوم النيوترونات ذات طاقة 14 ميغا إلكترون فولت بانشطار نوى العناصر الثقيلة، وخاصة اليورانيوم المستنفد في تجويف المفاعل . ^{[ 16 ]}

نصّ برنامج إدارة المخزون النووي الأمريكي، الذي أُنشئ في نهاية الحرب الباردة، على استمرار التحقق الحاسوبي والتجريبي من موثوقية أسلحة الاندماج النووي المخزنة . وقد حققت كل من الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا وروسيا والصين "طلقات" اندماجية باستخدام تقنية الحصر بالقصور الذاتي الليزري ، وهي عبارة عن انضغاطات صغيرة يتبعها إطلاق سريع لطاقة الاندماج النووي، أي انفجار.

يُعدّ المرفق الوطني للإشعال، الذي أُنشئ عام 1997، أحد مكونات برنامج إدارة السلامة النووية الأمريكي . وفي عام 1999، صرّحت وزارة الطاقة الأمريكية ، ردًا على مخاوف السيناتور توم هاركين ، بأن "تجارب المرفق الوطني للإشعال لا تُعتبر انفجارات نووية"، وأن "الحجم الكبير للمنشآت اللازمة لتحقيق الاندماج بالقصور الذاتي يستبعد استخدامها كسلاح نووي". ^{[ 17 ]} وفي عام 1998، نشر باحثون في السياسات من جامعة برينستون بحثًا بعنوان "مسألة انفجارات الاندماج النقي في ظل معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية". وطالبوا بحظر التجارب التي تتجاوز 10 ^{^14} نيوترون، وحظر استخدام التريتيوم ، الذي يُعزز الناتج بنحو عشرين ضعفًا مقارنةً بتفاعلات الديوتيريوم-ديوتيريوم، ويُشكّل غالبية ناتج الاندماج في الأسلحة النووية الحرارية والأسلحة المعززة. ^{[ 18 ]} لم تُعتمد هذه المقترحات، وزاد ناتج الاندماج 11000 ضعف منذ ذلك الحين.

في عام 2022، حقق مرفق الإشعال الوطني (NIF) طاقة مقدارها 3.15 ميغا جول، ولأول مرة، مكسبًا في الطاقة يتجاوز واحدًا ، وهو ما يعادل انفجارًا كيميائيًا لـ 752 غرامًا من مادة تي إن تي، أو ثلاثة أعواد من الديناميت، وذلك في نطاق زمني نانوي بدلًا من ميلي ثانية للمتفجرات الكيميائية. وقد أدى هذا إلى تزايد المخاوف بشأن وضع هذه التجارب بموجب المعاهدة، وتطوير أسلحة الاندماج النووي الخالص . ^{[ 17 ]}

يُحدث السلاح النووي (الانفجار والإشعاع الحراري) نفس التأثيرات المادية التي تُحدثها المتفجرات التقليدية ، إلا أن الطاقة الناتجة عن المتفجرات النووية تفوق الطاقة الناتجة عن المتفجرات التقليدية بملايين المرات لكل غرام، وتصل درجات الحرارة إلى عشرات الميغاكلفن . يظهر حوالي نصف الطاقة المنبعثة على شكل انفجار وصدمة، ونحو الثلث على شكل إشعاع حراري، والباقي على شكل إشعاع نووي فوري ومتبقٍ. ^{[ 1 ]} ولأن الإشعاع الحراري ينتقل بسرعة الضوء، فإن وميض الحرارة يصل إلى الراصد قبل وصول موجة الانفجار بعدة ثوانٍ، وبالنسبة للأسلحة الكبيرة، يمكن أن يتسبب في اندلاع حرائق وحروق من الدرجة الثالثة على مسافات تصل إلى عشرات الكيلومترات. ^{[ 19 ] [ 20 ]} تختلف الأسلحة النووية اختلافًا كبيرًا عن الأسلحة التقليدية نظرًا لكمية الطاقة التفجيرية الهائلة التي تُطلقها، وأنواع التأثيرات المختلفة التي تُحدثها، مثل درجات الحرارة المرتفعة والإشعاع المؤين.

لا يتوقف الأثر المدمر للانفجار بعد الانفجار الأولي، كما هو الحال مع المتفجرات التقليدية. إذ تنتشر سحابة من الإشعاع النووي من مركز الانفجار، مُسببةً آثارًا على الكائنات الحية حتى بعد انحسار موجات الحر. وتنتج الآثار الصحية للانفجارات النووية على الإنسان عن الموجة الصدمية الأولية، والتعرض للإشعاع، والتساقط النووي. وتنشأ الموجة الصدمية الأولية والتعرض للإشعاع من الانفجار المباشر، الذي يختلف تأثيره على صحة الإنسان تبعًا لبُعده عن مركز الانفجار. إذ يُمكن للموجة الصدمية أن تُمزق طبلة الأذن والرئتين، وأن تدفع الناس للخلف، وأن تُسبب انهيار المباني. ^{[ 21 ]} ويحدث التعرض للإشعاع عند الانفجار الأولي، وقد يستمر لفترة طويلة على شكل تساقط نووي. ويتمثل الأثر الصحي الرئيسي للتساقط النووي في السرطان والعيوب الخلقية، لأن الإشعاع يُحدث تغييرات في الخلايا قد تؤدي إلى موتها أو تشوهها. ^{[ 22 ]} وسيكون لأي انفجار نووي (أو حرب نووية ) آثار كارثية واسعة النطاق وطويلة الأمد. وسيؤدي التلوث الإشعاعي إلى طفرات جينية وسرطان عبر أجيال عديدة. ^{[ 23 ]}

يُعرف أحد الآثار المدمرة المحتملة للحرب النووية بـ" الشتاء النووي" . وقد شاعت هذه الفكرة في الثقافة العامة خلال ثمانينيات القرن الماضي، عندما تعاون كل من ريتشارد ب. توركو ، وأوين تون ، وتوماس ب. أكرمان، وجيمس ب. بولاك ، وكارل ساجان، وأصدروا دراسة علمية أشارت إلى أن طقس الأرض ومناخها قد يتأثران بشدة بالحرب النووية. ^{[ 24 ]} وتتلخص الفكرة الرئيسية في أنه بمجرد اندلاع الصراع وبدء المعتدين بتفجير الأسلحة النووية، ستقذف الانفجارات جزيئات صغيرة من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي، بالإضافة إلى الجزيئات النووية. ويُفترض أيضًا أن الحرائق ستندلع وتنتشر على نطاق واسع، على غرار ما حدث في هيروشيما وناغازاكي في نهاية الحرب العالمية الثانية، مما سيؤدي إلى دخول السخام وجزيئات ضارة أخرى إلى الغلاف الجوي. ^{[ 25 ]} وبمجرد أن ترتفع هذه الجزيئات الضارة، يمكن للرياح القوية في الطبقات العليا من التروبوسفير أن تنقلها لآلاف الكيلومترات، وقد ينتهي بها المطاف بنقل التساقط النووي وتغيير ميزانية الإشعاع للأرض. بمجرد وجود كمية كافية من الجسيمات الصغيرة في الغلاف الجوي، يمكنها أن تعمل كنوى لتكثيف السحب، مما يؤدي إلى زيادة الغطاء السحابي العالمي، والذي بدوره يحجب الإشعاع الشمسي الوارد ويبدأ فترة تبريد عالمية. وهذا يشبه إلى حد كبير إحدى النظريات الرائدة حول انقراض معظم أنواع الديناصورات، حيث أدى انفجار هائل إلى قذف جسيمات دقيقة إلى الغلاف الجوي، مما أسفر عن كارثة عالمية تميزت بانخفاض درجات الحرارة، والأمطار الحمضية، وظهور طبقة العصر الطباشيري-الثلاثي . ^{[ 26 ]}