مُبادر النيوترون المُعدّل

الموسوعة الحرة

إن البادئ النيوتروني المعدل هو مصدر نيوتروني قادر على إنتاج دفعة من النيوترونات عند التنشيط. وهو جزء أساسي من بعض الأسلحة النووية ، حيث يتمثل دوره في "بدء" التفاعل المتسلسل في اللحظة المثلى عندما يكون التكوين حرجًا . يُعرف أيضًا باسم البادئ النيوتروني الداخلي . يوضع البادئ عادةً في وسط حفرة البلوتونيوم ، ويتم تنشيطه عن طريق تأثير موجة الصدمة المتقاربة .

إن أحد العناصر الأساسية في التشغيل السليم للسلاح النووي هو بدء تفاعل الانشطار المتسلسل في الوقت المناسب. وللحصول على ناتج نووي كبير، يجب أن يكون هناك عدد كافٍ من النيوترونات داخل النواة فوق الحرجة في الوقت المناسب. وإذا بدأ التفاعل المتسلسل مبكرًا جدًا (" الانفجار المسبق ")، فلن تكون النتيجة سوى " ناتج ضعيف "، أقل بكثير من مواصفات التصميم. وإذا حدث ذلك في وقت متأخر جدًا، فإن النواة ستبدأ في التمدد والتفكك إلى حالة أقل كثافة، مما يؤدي إلى انخفاض الناتج (حيث يتعرض جزء أقل من مادة النواة للانشطار) أو عدم وجود ناتج على الإطلاق (لم يعد النواة كتلة حرجة). لذلك، فإن انخفاض انبعاث النيوترونات التلقائي لمادة الحفرة أمر بالغ الأهمية.

بالنسبة للأسلحة الانشطارية المعززة ، فإن حجم البادئ الموضوع في المنتصف أمر بالغ الأهمية ويجب أن يكون صغيرًا قدر الإمكان. يسمح استخدام مصدر نيوترون خارجي بمزيد من المرونة، مثل العائدات المتغيرة.

تصميم

يعتمد التصميم المعتاد على مزيج من البريليوم -9 والبولونيوم -210 ، منفصلين حتى التنشيط، ثم يتم وضعهما في اتصال وثيق بواسطة موجة الصدمة. كما تم اعتبار البولونيوم -208 والأكتينيوم -227 كمصدرين لألفا. يجب أن يكون للنظير المستخدم انبعاثات ألفا قوية وانبعاثات جاما ضعيفة، حيث يمكن لفوتونات جاما أيضًا أن تطرد النيوترونات ولا يمكن حمايتها بكفاءة مثل جسيمات ألفا. [1] تم تطوير العديد من المتغيرات، تختلف في الأبعاد والتكوين الميكانيكي للنظام لضمان الخلط المناسب للمعادن.

قنفذ

كان Urchin هو الاسم الرمزي للمحفز النيوتروني الداخلي الذي استخدمه مختبر لوس ألاموس كجهاز لتوليد النيوترونات لتحفيز التفجير النووي للقنابل الذرية البلوتونيوم الأولى مثل The Gadget و Fat Man ، بمجرد "تجميع" الكتلة الحرجة بقوة المتفجرات التقليدية.

كان المبدئ المستخدم في الأجهزة المبكرة، والذي يقع في وسط حفرة البلوتونيوم في القنبلة ، يتكون من حبيبة من البريليوم وقذيفة من البريليوم مع البولونيوم بينهما. كانت الحبيبة، التي يبلغ قطرها 0.8 سم، مطلية بالنيكل ثم طبقة من الذهب . كان قطر قذيفة البريليوم الخارجي 2 سم وسمك جداره 0.6 سم. كان السطح الداخلي لتلك القشرة يحتوي على 15 أخدودًا عرضيًا متحدة المركز على شكل إسفين وكان، مثل الكرة الداخلية، مطليًا بالذهب والنيكل. [2] [3] تم ترسيب كمية صغيرة من البولونيوم 210 (50 كوري، 11 مجم) في أخاديد القشرة وعلى الكرة المركزية: عملت طبقات الذهب والنيكل على حماية البريليوم من جسيمات ألفا المنبعثة من البولونيوم. كان وزن القنفذ بالكامل حوالي 7 جرامات وكان مثبتًا على حوامل التثبيت في تجويف داخلي بقطر 2.5 سم في الحفرة. [4]

عندما تصل موجة الصدمة من انفجار نواة البلوتونيوم، فإنها تسحق البادئ. تعمل القوى الهيدروديناميكية المؤثرة على الغلاف المحفور على خلط البريليوم والبولونيوم تمامًا وبشكل فوري تقريبًا، مما يسمح لجسيمات ألفا من البولونيوم بالارتطام بذرات البريليوم. ردًا على قصف جسيمات ألفا، تصدر ذرات البريليوم نيوترونات بمعدل حوالي نيوترون واحد كل 5-10 نانوثانية (انظر البريليوم ). تؤدي هذه النيوترونات إلى تفاعل متسلسل في البلوتونيوم فوق الحرج المضغوط . يضمن وضع طبقة البولونيوم بين كتلتين كبيرتين من البريليوم ملامسة المعادن حتى لو كان أداء اضطراب موجة الصدمة ضعيفًا.

تولدت 50 كوري من البولونيوم حوالي 0.1 وات من حرارة الاضمحلال ، مما أدى إلى ارتفاع درجة حرارة الكرة الصغيرة بشكل ملحوظ. [5]

شكلت الأخاديد الموجودة في السطح الداخلي للقذيفة موجة الصدمة في شكل نفاثات بواسطة تأثير مونرو ، على غرار الشحنة المشكلة ، لخلط سريع وكامل للبريليوم والبولونيوم. نظرًا لأن تأثير مونرو أقل موثوقية في الهندسة الخطية، فقد استخدمت التصميمات اللاحقة كرة ذات انبعاجات داخلية مخروطية أو هرمية بدلاً من الأخاديد الخطية. تحذف بعض تصميمات المبادرة الكرة المركزية، وتكون مجوفة بدلاً من ذلك. تتمثل ميزة التصميم المجوف في إدارة حجم أصغر مع الحفاظ على الموثوقية.

تطلب نصف العمر القصير للبولونيوم (138.376 يومًا) استبدالًا متكررًا للمبادرات وإمدادًا مستمرًا بالبولونيوم لتصنيعها، حيث كانت مدة صلاحيتها حوالي 4 أشهر فقط. [6] كانت مدة صلاحية التصميمات اللاحقة تصل إلى عام واحد.

استخدمت الحكومة الأمريكية كلمة بوستوم كاسم رمزي للبولونيوم. [7]

تم اقتراح استخدام البولونيوم كمحفز للنيوترون في عام 1944 من قبل إدوارد كوندون ، على الرغم من ذكر البولونيوم كمحفز كاحتمال في محاضرات " Los Alamos Primer " التي ألقيت في أبريل 1943. تم تصميم المحفز نفسه بواسطة جيمس إل. تاك ، [8] وتم تطويره واختباره في مختبر لوس ألاموس الوطني في مجموعة المحفزات في قسم " Gadget " بقيادة تشارلز كريتشفيلد . [9]

أبنير

تم استخدام مُحفِّز مختلف (الاسم الرمزي ABNER) لقنبلة اليورانيوم Little Boy . كان تصميمها أبسط وتحتوي على كمية أقل من البولونيوم. تم تنشيطها عن طريق اصطدام مقذوف اليورانيوم بالهدف. تمت إضافتها إلى التصميم كفكرة لاحقة ولم تكن ضرورية لوظيفة السلاح. [10]

مُبادر توم

تم اقتراح تصميم محسن للمبادر، ربما بناءً على انبعاجات مخروطية أو هرمية، في عام 1948، وتم وضعه في الإنتاج بواسطة لوس ألاموس في يناير 1950، وتم اختباره في مايو 1951. استخدم تصميم TOM كمية أقل من البولونيوم، حيث كان عدد النيوترونات لكل مليجرام من البولونيوم أعلى من Urchin. كان قطرها الخارجي 1 سم فقط. حدث أول اختبار إطلاق نار حي لمبادر TOM في 28 يناير 1951 أثناء طلقة Baker-1 لعملية Ranger . [11] تم إجراء سلسلة من تجارب المعايرة لبيانات وقت البدء مقابل العائد لمبادرات TOM أثناء عملية Snapper ، أثناء اختبار Fox في 25 مايو 1952.

ورد

في عام 1974، أجرت الهند تجربة بوذا المبتسم النووية . وكان المبدئ، الذي أُطلق عليه الاسم الرمزي "الزهرة"، يعتمد على نفس مبدأ Urchin. ويُعتقد أن البولونيوم قد تم ترسيبه على شاش بلاتيني على شكل زهرة اللوتس لزيادة مساحة سطحه وحُفِظ داخل كرة من التنتالوم محاطة بقشرة من اليورانيوم مع حبيبات البريليوم المدمجة. ووفقًا لمصادر أخرى، كان التصميم أكثر تشابهًا مع Urchin، حيث تم تشكيل قشرة البريليوم لإنشاء نفثات البريليوم عند الانفجار. ويُقال إن القطر الخارجي للمبدئ يبلغ 1.5 سم، أو "حوالي 2 سم". [12]

تصاميم أخرى

يمكن استخدام ديوتريد اليورانيوم (UD 3 ) لبناء مضاعف النيوترون. [13] [14]

توفر الأسلحة الانشطارية المعززة والأسلحة التي تستخدم مولدات نيوترونية خارجية إمكانية الحصول على إنتاجية متغيرة ، مما يسمح باختيار قوة السلاح اعتمادًا على الاحتياجات التكتيكية.

تطوير

تم إنشاء البولونيوم المستخدم في مبادر القنفذ في مختبر أوك ريدج الوطني ثم تم استخراجه وتنقيته كجزء من مشروع دايتون تحت قيادة تشارلز ألين توماس . كان مشروع دايتون أحد المواقع المختلفة التي تشكل مشروع مانهاتن .

في عام 1949، افتُتح مختبر ماوند في مياميسبرج، أوهايو، كبديل لمشروع دايتون والمنزل الجديد لأبحاث وتطوير المبادِر النووي. تم إنتاج البولونيوم 210 عن طريق إشعاع النيوترون على البزموت . تم التخلص التدريجي من إنتاج البولونيوم والبحث عنه في ماوند في عام 1971. [15]

تم استخدام البولونيوم من دايتون من قبل قسم G في لوس ألاموس في دراسات تصميم المباديء في موقع اختبار في ساندي كانيون. قامت مجموعة المباديء ببناء مجموعات اختبار عن طريق حفر ثقوب في محامل كروية توربينية كبيرة، وإدخال المادة النشطة، وسد الثقوب بالمسامير. عُرفت مجموعات الاختبار هذه باسم الكرات اللولبية . تم تفجير مجموعات الاختبار ودراسة بقاياها لفحص مدى جودة اختلاط البولونيوم والبيريليوم. [16]

انتهى إنتاج مباديء TOM المصنوعة من البريليوم والبولونيوم في عام 1953. وتم استبدال المباديء بتصميم مختلف، مما قلل قليلاً من إنتاج السلاح ولكن مدة صلاحيته الأطول قللت من تعقيد الخدمات اللوجستية. [17] لا يزال مباديء النيوترون المختوم ، الذي تم إدخاله إلى المخزون في أواخر عام 1954، يتطلب تفكيكًا دوريًا للوصول إلى كبسولته لإجراء فحوصات الصيانة. تم التخلص التدريجي من الكبسولات تمامًا في عام 1962. [18]

تم استبدال المحفزات التي تشبه أسلوب القنفذ فيما بعد بوسائل أخرى لتوليد النيوترونات مثل أجهزة إطلاق النيوترونات النبضية التي لا تستخدم البولونيوم. باستخدام التريتيوم بنصف عمر 12.3 سنة بدلاً من البولونيوم، يكون الفاصل الزمني للاستبدال أطول بكثير. يتم تثبيت هذه المحفزات خارج الحفرة والتحكم فيها كهربائيًا، حيث تمر النيوترونات بسهولة عبر كتلة كبيرة دون تفاعلات. كانت هذه المحفزات أكثر قابلية للتحكم وتمكن من تحسين موثوقية الأسلحة بشكل كبير.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ الأسئلة الشائعة حول الأسلحة النووية، القسم 4.1، الإصدار 2.04: 20 فبراير 1999
  2. ^ تصميم Gadget، وFat Man، و"Joe 1" (RDS-1) محفوظ في 10 فبراير 2010 على موقع Wayback Machine . Cartage.org.lb. تم استرجاعه في 08 فبراير 2010.
  3. ^ حول أصول المشروع النووي السوفييتي. Nuclearweaponarchive.org (1998-04-15). تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  4. ^ الأسئلة الشائعة حول الأسلحة النووية، القسم 8.0، الإصدار 2.18: 3 يوليو 2007
  5. ^ 4.1 عناصر تصميم الأسلحة الانشطارية. Nuclearweaponarchive.org (1953-05-19). تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  6. ^ أبراهامسون|رواد ساندي. جامعة نورث كارولينا. تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  7. ^ حقن البولونيوم في البشر، اتحاد العلماء الأميركيين، 12 ديسمبر 2006 بقلم ستيفن أفترجود
  8. ^ فيرينك مورتون سزاس (1992). العلماء البريطانيون ومشروع مانهاتن: سنوات لوس ألاموس. بالجريف ماكميلان. ص 24–. ISBN 978-0-312-06167-8تم الاسترجاع بتاريخ 22 أبريل 2011 .
  9. ^ "مشروع مانهاتن والمنظمات السابقة". مجموعة من الفيزيائيين الأمريكيين المعاصرين . المعهد الأمريكي للفيزياء. مؤرشف من الأصل في 2012-10-17 . تم استرجاعه في 2013-03-11 .
  10. ^ كاري سابليت، القسم 8.0 الأسلحة النووية الأولى، أرشيف الأسلحة النووية: دليل الأسلحة النووية (3 يوليو 2007).
  11. ^ كاري سابليت. (6 أغسطس 2001). معرض للتجارب النووية الأمريكية
  12. ^ برنامج الأسلحة النووية في الهند – تمثال بوذا المبتسم: 1974. Nuclearweaponarchive.org. تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  13. ^ [1] تم أرشفته في 4 يونيو 2011، على موقع Wayback Machine
  14. ^ مُبادرات ديوتريد اليورانيوم. ArmsControlWonk (2009-12-14). تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  15. ^ بولونيوم. Globalsecurity.org (2005-04-27). تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  16. ^ صنع القنبلة الذرية، ريتشارد رودس، 1986، سايمون وشوستر، ISBN 0-684-81378-5 ص 580 
  17. ^ مذكرة من السكرتير، الموضوع: الجزء الثالث – تقرير تقدم الأسلحة المقدم إلى اللجنة المشتركة، يونيو – نوفمبر 1953. تم الاسترجاع في 2010-02-08.
  18. ^ الأسلحة النووية للولايات المتحدة. Globalsecurity.org. تم الاسترجاع في 2010-02-08.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=مُبادر_النيوترون_المُعدل&oldid=1189383650"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate