الطاقة النووية واستخداماتها

[أنس]

هذه مشاركة متواضعة مني !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!:

الطاقة النووية

عمل الطالب:أنس ماهر لبيب
تعريفها:
الطاقة النووية هي الطاقة التي تنطلق أثناء انشطار أو اندماج الأنوية الذرية. تشكل الطاقة النووية 20% من الطاقة المولدة بالعالم. العلماء ينظرون إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. وما يثير الشكوك حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف النسبية، والمخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع.


الإشعاعات
الإشعاع النووي إن لم يكن قاتلا فهو يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات فهناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 وحدة جْرَايْ (جول لكل كيلو جرام من الجسم المعرض للإشعاع النووي Gray = J/kg)، وحشرات لا تموت إلا عندما تصل الجرعة إلى حوالي 3000 جرَايْ ( ضعف الجرعة السابقة 150 مرة). تأثر الثدييات يبدأ عند جرعة لا تزيد عن 2 جْراي، والفيروسات تتحمل جرعة تصل 200 جراي أي ضعف الجرعة المؤثرة على الثدييات 100 مرة.
وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم . فالنفايات النووية تصل 3 مليجرام لكل كيلو واط ساعة (3 mg/kWh)
مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعة بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها. وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء توليد الطاقة النووية عن طريق الاندماج النووي بدلا من الانشطار النووي الذي فيه ذرات اليورانيوم تنشطر وتعطي بروتونات ونيوترونات وجسيمات دقيقة من الطاقة التي تولد الكهرباء. ومشكلة توليد الكهرباء من المفاعلات النووية تتمثل في النفايات المشعة التي تسفر عن العملية. وهذه النفايات ضارة بالبشر وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طريق تقنية الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة.
محطات الطاقة النووية
تعتبر محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية البخارية، حبث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل. الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية . والمفاعل الذري تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذات ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا، باستعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل BOILERS) ) وتحويلها إلى بخار في درجة حرارة وضغط معين .ثم يسلط هذا البخار على زعنفات أو توربينات بخارية صممت ليقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . ويربط محور المولد الكهربائي مع محور التوربينات الطاقة البخارية فيدور محور المولد الكهربائي (ALTERNATOR)بنفس السرعة لتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الكهربائية اللازمة . وكانت أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميجاواط .


مفاعل بالماء المضغوط
عندما توصل العلماء إلى تحرير الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم والبلوتونيوم. فوقود المفاعلات النووية اليورانيوم المخصب بكمية تكفي لحدوث تسلسل تفاعلي انشطاري يستمر من تلقاء ذاته. و الوقود يوضع في شكل حزم من قضبان طويلة داخل قلب المفاعل الذي عبارة عن حجرة مضغوطة شديدة العزل. ويتم الانشطار النووي بها لتوليد حرارة، لتسخين المياه وتكوين البخار الذي يدير زعانف التوربينات التي تتصل بمولدات كهربائية . و يتم تغطيس الحزم في الماء للإبقاء عليها باردة . أو استخدام ثاني أكسيد الكربون أو معدن مصهور لتبريد قلب المفاعل. ويتم إدخال قضبان تحكم في غرفة المفاعل، من مادة، الكادميوم، لتمتص النيوترونات المتولدة من انشطار أنوية الذرات داخل المفاعل. فكلما تم تقليل النيوترونات كلما تم تحجيم التفاعلات المتسلسلة بما يبطئ من عملية انشطار ذرات اليورانيوم.وكان أول مفاعل نووي قد أقيم عام 1944في هانفورد بأمريكا لآنتاج مواد الأسلحة النووية وكان وقوده اليورانيوم الطبيعي وكان ينتج البلوتونيوم ولم تكن الطاقة المتولدة تستغل . ثم بنيت أنواع مختلفة من المفاعلات في كل أنحاء العالم لتوليدالطاقة الكهربائية. وتختلف في نوع الوقود والمبردات و الوسيط . وفي أمريكا يستعمل الوقود النووي في شكا أكسيد اليورانيوم المخصب حتي 3% باليورانيوم 235 والوسيط والمبرد من الماء النقي وعذع الأنواع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف.
تخصيب اليورانيوم
اليورانيوم هو المادة الخام الأساسية للبرامج النووية، المدنية والعسكرية. ويستخلص من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم ، لكن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام. وحينما تنشطر ذرات معينة من اليورانيوم في تسلسل تفاعلي بسمي بالانشطار النووي. ، ويحدث ببطء في المنشآت النووية، وبسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي. و ينجم عن ذلك انطلاق للطاقة وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكما بالغا. ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام النظائر من اليورانيوم 235 (أو البلوتونيوم 239)، والمقصود بالنظائر هي الذرات ذات نفس الرقم الذري ولكن بعدد مختلف من النيوترونات. ويعرف اليورانيوم-235 بـ"النظير الانشطاري" لميله للانشطار محدثا تسلسلا تفاعليا، مطلقا الطاقة في صورة حرارية. وحينما تنشطر ذرة من اليورانيوم-235 فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاث نيوترونات. وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم-235 تصطدم بها تلك النيوترونات مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى. ولا يحدث التفاعل النووي إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات اليورانيوم-235 بما يسمح بأن تستمر هذه العملية كتسلسل تفاعلي يتواصل من تلقاء نفسه. أو ما يعرف بـالكتلة الحرجة. غير أن كل ألف ذرة من اليورانيوم الطبيعي تضم سبع ذرات فقط من اليورانيوم-235، بينما تكون الذرات الأخرى الـ993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري يورانيوم-238.ومفاعلات الماء الخفيف Light Water Reactors هي نوع من المفاعلات الإنشطارية النووية The nuclear fission reactors التي تستعمل في الولايات المتحدة الأمريكية لتوليد القوي الكهربائية وتستخدم الماء العادي كوسيط في التبريد والتحويل لبخار لتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء من المولدات . وهذا يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم of the uranium fuel Enrichment واليورانيوم الطبيعي يتكون من 7،% يورانيوم 235وهو نظير ينشطر و99،3%يورانيوم 238 لاينشطر . واليورانيوم الطبيعي يخصب ليصبح به 2،5- 3،5 % يورانيوم 235 القابل للإنشطار في مفاعلات الماء الخفيف التي تعمل بالولايات المتحدة الأمريكية بينما مفاعلات الماء الثقيل the heavy water التي تعمل في كندا تستخدم اليورانيوم الطبيعي . وفي حالة التخصيب العملية تتطلب 3 كجم يورانيوم طبيعي لإمداد مفاعل واحد بالطاقة الإنشطارية لمدة عام . وعملية تخصيب اليورانيوم Uranium Enrichment تتم بانتشار مادة هكسافلوريد اليورانيوم uranium hexaflouride في مادة مسامية فتنفصل مادة اليورانيوم 235 الخفيفة بواسطة آلات الطرد المركزي . ووقود اليورانيوم اللازم للمفاعلات الإنشطارية لايصنع قنبلة لأنها تتطلب تخصيب أكثر من 90% للحصول علي تفاعل متسلسل سربع . واليورانيوم والبلوتونيوم المخصبان بنسبة مرتفعة جدا يستخدمان في صنع القنابل النووية . لأن اليورانيوم المرتفع الخصوبة به نسبة عالية من اليورانيوم235 الغير مستقر والمركز صناعبا . والبلوتونيوم Plutonium يصنع نتيجة معالجة وقود اليورانيوم في المفاعلات الذرية أثناء عملها حيث تقوم بعض ذرات اليورانيوم (حوالي 1% من كمية اليورانيوم ) بامتصاص نيترون a neutron لانتاج عنصر جديد هو البلوتونيوم الذي يستخلص بطرق كيميائية. ولصنع التفجير النووي يدمج اليورانيوم أو البلوتونيوم المخصبان بالمتفجرات التقليدية وهذا الدمج يجعل المادة النووية مكثفة لتقوم بالتفاعل المتسلسل الغير موجه. ويمكن تخصيب اليورانيوم بعدة طرق . ففي برنامج تصنيع الأسلحة النووية بأمريكا يتبع طريقة الإنتشار الغازي the gaseous diffusion method بتحويل اليورانيوم إلي غاز هكسافلوريد اليورانيوم uranium hexafluoride حيث يضخ خلال غشاء يسمح لذرات اليورانيوم 235 بالمرور خلاله أكثر من بقية ذرات نظائر اليورانيوم وبتكرار هذه العملية في عدة دورات يرتفع تركيز اليورانيوم 235 ليصنع منه الأسلحة النووية في الصين وفرنسا وبريطانيا والإتحاد السوفيتي الذي لجأ إلي طريقة تخصيب اليورانيوم بطريقة الطرد المركزي للغاز بالسرعة العالية بدلا من الانتشار الغازي وهذا ما اتبعته إيران. وهذه الطريقة يحول اليورلنيوم لغاز هكسافلوريد اليورانيوم ويدخل في آلة طرد مركزي تدور بسرعة كبيرة . وبتاثير قوة الطرد المركزي تتجه ذرات اليورانيوم الأثقل من ذرات اليورانيوم 235 للخارج ويتركز اليورانيوم 235 بالوسط ليسحب . وهذه الطريقة تستخدم لتخصيب اليورانيوم في الهند وباكستان وإيران وكوريا الشمالية . وهناك طريقة التدفق النفاث المتبعة في جنوب أفريقيا وطريقة الفصل للنظير بالكهرومغناطيسية التي كان العراق يتبعها قبل حرب الخليج عام 1991. ويمكن استعمال طريقة التخصيب بالليزر لفصل اليورانيوم بتحويله لمعدن يتبخر بتسليط ليزر ليثير ذرات اليورانيوم 235 لتتجمع وتتركز وهذه التجربة تمت في كوريا الجنوبية عام 2000 سرا .
أنواع المفاعلات
يطلق علي مفاعلات الإنشطار النووي The nuclear fission reactors في الولايات المتحدة الأمريكية مفاعلات الماء الخفيف"light water reactors" عكس مفاعلات الماء الثقيل"heavy water reactors" في كندا . والماء الخفيف هو الماء العادي الذي يستخدم في المفاعلات الأمريكية كوسيط moderator وكمبرد وأحد الوسائل للتخلص من الحرارة وتحويلها لبخار يدير زعانف التوربينات التي تدير مولدات القوي الكهربائية ز واستهمال الماء العادي يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم لدرجة ما . وكلا النوعين من المفاعلات اللذين يعملان بالماء الخفيف هما مفاعل الماء المضغوط pressurized water reactor (PWR) حيث الماء الذي يسير خلال قلب المفاعل معزول عن التوربينات . ومفاعل الماء المغلي boiling water reactor (BWR.) يستخدم الماء كمبرد ومصدر للبخار الذي يدير التوربينات ويطلق علي مفاعلات الإنشطار النووي في كندا مفاعلات الماء الثقيل Heavy Water Reactors حيث يعمل الماء الثقيل كوسيط بالمفاعل ويقوم الديتريم deuterium بالماء الثقيل بتقليل سرعة النيترونات في التفاعل الإنشطاري المتسلسل .وهذا النوع من المفاعلات لايتطلب وقود يورانيوم مخصب بل طبيعي ويطلق علي هذه المفاعلات الكندية مفاعلات كاندو CANDU







إنهاء الطاقة النووية
انهاء الطاقة النووية مسطلح يتم اطلاقه على عملية اغلاق محطات الطاقة النووية تدريجياً بشكل منظم من قبل الدول التي تملك هذه المولدات. السبب في رغبة العالم في انهاء الطاقة النووية هي النفايات النووية الضارة التي لا يمكن اعادة تصنيعها.
مفاعل سيزر
تمكن كلوديو فيلبون العالم النووي ومدير مركز الطاقة المتطورة في جامعة ميريلاند الأمريكية من ابتكار وتصميم مفاعل سيزر CAESAR المتطور لإنتاج الكهرباء دون التسبب في أي تلوث نووي، أو انتشار الإشعاعات النووية. عكس المفاعلات النووية التقليدية التي تدار بأذرع وقود اليورانيوم 238 المزود بحوالي 4% من اليورانيوم 235. وعند اصطدام النيوترون بذرة اليورانيوم 235 ، تنشطر إلى نويات و تنطلق كمية من الطاقة في شكل حرارة ومزيد من النيوترينات التي تصطدم بالذرات الأخرى. ويتحكم «الوسيط» بإدخاله بين أذرع الوقود ليبطأ بعض النيوترينات لتتحرك ببطء بدرجة كافية لانشطار الذرات، لكن بعد عامين أو ثلاثة من تشغيل المفاعل، تصبح ذرات اليورانيوم 235 الباقية غير كافية فتظهر الحاجة إلى أذرع وقود جديدة. . لكن مفاعل سيزر يعتمد على انشطار ذرات اليورانيوم 238 داخل أذرع الوقود بواسطة نيوترونات تتحرك بسرعة مناسبة نتيجة وجود البخار كوسيط في المفاعل، بالتحكم في كثافته بدقة، لإبطاء مرور النيوترينات للحصول على الانشطار المطلوب من ذرة اليورانيوم 238، وحدوث انفجار صغير للطاقة وانطلاق مزيد من النيوترينات التي تدور حتى تصطدم بذرة أخرى من اليورانيوم والقليل من نويات الذرة . و المفاعل سيزر يمكن تشغيله لعقود دون الحاجة إلى إعادة تزويده بالطاقة.
مفاعلات البحوث
هناك مفاعلات البحوث وهي أبسط من مفاعلات الطاقة وتعمل في درجات حرارة ووقود أقل من اليورانيوم عالي التخصيب (20% من U235،) على الرغم من أن بعضاً من المفاعلات البحثية الأقدم تستخدم 93% من U235. وكمفاعلات الطاقة يحتاج قلب مفاعل البحث للتبريد، و مهدئ من الماء الثقيل أو بالجرافيت لتهدئة النترونات وتعزيز الانشطار.و معظم مفاعلات البحث تحتاج أيضاً إلى عاكس من الجرافيت أو البيريليوم لتخفيض فقدان النترونات من قلب المفاعل . ومفاعلات البحث Research Reactors تستخدم للبحث والتدريب واختبار المواد أو إنتاج النظائر المشعة من أجل الاستخدام الطبي والصناعي. و هذه المفاعلات أصغر من مفاعلات الطاقة. و يوجد 283 من هذه المفاعلات تعمل في 56 دولة. كمصدر للنترونات من أجل البحث العلمي. وأخيرا .. إلى أين ستقودنا المفاعلات النووية؟ .ولاسيما وأن الطاقة النووية تزود دول العالم بأكثر من 16% من الطاقة الكهربائية؛ فهي تمد 35% من احتياجات دول الاتحاد الأوروبي. و اليابان تحصل على 30% من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة النووية، بينما بلجيكا وبلغاريا والمجر واليابان وسلوفاكيا وكوريا الجنوبية والسويد وسويسرا وسلوفينيا وأوكرانيا فتعتمد على الطاقة النووية لتزويد ثلث احتياجاتها من الطاقة . لأن كمية الوقود النووي المطلوبة لتوليد كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية أقل بكثير من كمية الفحم أو البترول اللازمة لتوليد نفس الكمية؛ فطن واحد من اليورانيوم يقوم بتوليد طاقة كهربائية أكبر من ملايين من براميل البترول أو ملايين الأطنان من الفحم. والطاقة الشمسية كلفتها أكبر بكثير من تكاليف الطاقة النووية. و لا تطلق غازات ضارة في الهواء كغازات ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتروجين أو ثاني أكسيد الكبريت التي تسبب الاحترار العالمي والمطر الحمضي والضباب الدخاني. و مصدر الوقود النووي (اليورانيوم) متوفر و سهل الحصول عليه ونقله، بينما مصادر الفحم والبترول محدودة. وتشغل المحطات النووية لتوليد الطاقة مساحات صغيرة من الأرض مقارنة بمحطات التوليد التي تعتمد على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. لكن استخدام الطاقة النووية يسبب إنتاج النفايات ذات الإشعاعية العالية؛ التي تخزَّن في بحيرات لتبريدها، بامتصاص حرارة الوقود المستهلَك وتخفيض درجة إشعاعيته . وتتم إعادة معالجته لاسترجاع اليورانيوم والبلوتونيوم غير المنشطرَين واستخدامهما من جديد كوقود للمفاعل أو في إنتاج الأسلحة النووية. و بعض العناصر الموجودة في النفايات كالبلوتونيوم، ذات إشعاعية عالية وتظل لمدة آلاف السنين. ولا يوجد نظام آمن للتخلص من هذه النفايات. والمفاعلات النووية أصبحت سيئة السمعة بسبب التسرّب الإشعاعي في محطة الطاقة النووية في تشيرنوبل بأوكرانيا عام 1986، فقد أدي إلى مقتل 31 شخصاً وتعريض مئات الآلاف للإشعاع، الذي سيستمر تأثيره على الأجيال القادمة


كيف تعمل المحطات النووية "المفاعل النووي"
تحدثنا في مواضيع سابقة عن فكرة عمل المولد الكهربي لتوليد الطاقة الكهربية من خلال فهم العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيار الكهربي المار في سلك، ووجدنا ان التيار الكهربي يتولد عند دوران ملف من سلك معدني في مجال مغناطيسي قوي وتسمى الملفات التي تدور في المجال المغناطيسي لتوليد التيار الكهربي بالتوربينات، وتكمن المشكلة في ايجاد الطاقة اللازمة لتدوير التوربينات بصورة مستمرة فمثلا يمكن استخدام النفط او الفحم للحصول عى الطاقة الحرارية الكافية لتحويل الماء إلى بخار تحت ضغط عالى عندما يمر هذا البخار على التوربينات يجعلها تدور بسرعة تدفق بخار الماء، كما يمكن استخدام مصادر طبيعية والتي تعرف باسم الطاقة المتجددة مثل استخدام المساقط المائية والشلالات والمراوح الهوائية للحصول على الطاقة اللازمة لتدوير التوربينات. ومن ضمن الوسائل التي اخترعها الانسان لتوفير الطاقة لتدوير التوربيانات استخدام الطاقة النووية، ويصل نسبة محطات توليد الطاقة الكهربية التي تعمل بالطاقة النووية في العالم حوالي 17%، ففي فرنسا مثلا تعتمد بنسبة 75% على المحطات النووية لتوليد الطاقة الكهربية. بينما في الولايات المتحدة الامريكية فإنها تعتمد على المحطات النووية بنسبة لا تزيد عن 15% ويصل عدد المحطات النووية في العالم حسب احصائيات الوكالة الدولية للطاقة الذرية إلى 400 محطة نووية منها 100 في الولايات المتحدة.
تستخدم الطاقة النووية في توليد الحرارة اللازمة من خلال التفاعلات الانشطارية لنواة اليورانيوم المشع وتستخدم هذه الحرارة في تحويل الماء إلى بخار يوجه لتحريك التوربينات التي تحرك ملفات كبيرة في مجال مغناطيسي فتعمل على توليد الطاقة الكهربية.











هل تسائلت عزيزي القارئ كيف يمكن الحصول على الطاقة الكهربية من محطات الطاقة النووية وكيف تعمل هذه المحطات للحصول على الطاقة الكهربية بالرغم من اننا نعرف تماما ان الطاقة النووية استخدمت للتدمير الشامل نتيجة لقوة الانفجار الهائلة التي تحدثها من خلال القنابل النووية ولكن في المقابل يمكن تسخير هذه الطاقة الهائلة من أجل الاستخدامات السلمية والحصول على الطاقة الكهربية التي هي عصب الحياة.

في هذا المقال من كيف تعمل الأشياء سوف نقوم بشرح تفصيلي بسيط لفكرة عمل محطات الطاقة النووية على ان تكون عزيزي القارئ قد اطلعت على المقالين السابقين بعنوان كيف يعمل المولد الكهربي الدينامو، وكيف تصدر الاشعاعات النووية.
اساسيات هامة
ماذا تعرف عن اليورانيوم؟





يصطدم نيوترون حر في نواة ذرة يورانيوم-235 تمتص نواة اليورانيوم-235 النيوترون وتنشطر مباشرة إلى نواتين تنطلق ثلاث نيوترونات نتيجة للانشطار وتتحرر طاقة حرارية وتنطلق اشعة جاما
تحدث عملية امتصاص النوترونات والانشطار النووية لليورانيوم-235 بسرعة كبيرة جداً حيث لا تستغرق هذه العملية اكثر من بيكوثانية أي (1x10-12) ثانية. وخلال فترة زمنية صغيرة جداً نحصل على طاقة هائلة تنطلق في صورة حرارة واشعاعات جاما ولعلك تتساءل عزيزي القارئ من اين اتت هذه الطاقة الهائلة؟ ان الاجابة عن هذا يجعلنا نذكر قانون تكافؤ الطاقة والكتلة لاينشتين وهو ان الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء وبالتالي اي كتلة صغيرة نضربها في مربع سرعة الضوء يؤدي الى طاقة هائلة ويكتب قانون تكافؤ الطاقة والكتلة
E = mc2
والكتلة m التي تتحول الى طاقة في الانشطار النووي لليورانيوم-235 تأتي من ان كتلة النواة الام اكبر من كتلة نواة الذرتين المنشطرتين وبالتالي فرق الكتلة هذا هو مصدر الطافة الهائلة التي تتولد عن الانشطار النووي لليورانيوم-235 والتي تقدر بحوالي 200 مليون الكترون فولت من طاقة تتحرر من كل ذرة يورانيوم-235 وتخيل كم عدد الذرات التي تكون في قطعة من اليورانيوم بحكم كرة تنس ولتصور كم الطاقة الهائل المتحرر من انشطارات في ذرات اليورانيوم في هذا الحجم الصغير فغنه يعادل انفجار 20 مليون لتر من الوقود.
واليورانيوم المستخدم في المفاعل النووي المستخدم للحصول على الطاقة الكهربية مطعم بنسبة لا تزيد عن 3% بذرات اليورانيوم-235 وبالمناسبة اليورانيوم المستخدم في القنبلة النووية يحتوي على نسبة لا تقل عن 90% من اليورانيوم-235.











تركيب المفاعل النووي
الفكرة الفيزيائية لعمل المفاعل النووي هي واحدة في كل المفاعلات ولكن هناك نظامين مختلفين للتبريد حيث في النظام الاول يستخدم الماء المضغوط الذي يمكن ان ترتفع درجة حرارته إلى مئات الدرجات المئوية قبل ان يتحول الى بخار ويستخدم الماء المضغوطكمصدر للحرارة لتحويل الماء إلى بخار في دائرة ثانوية أخرى منفصلة عن دائرة التبريد بينما في الانواع الاخرى من المفاعلات يتم ماء التبريد الذي ارتفعت درجة حرارته وتحول إلى بخار مباشرة لتحريك التوربينات وهنا تكون دائرة رئيسية واحدة كما هو موضح في المخططات التفصيلة التالية:

في الجزء الايسر من مخطط المفاعل النووي نلاحظ الماء المضغوط الذي يستخدم في تبريد اليورانيوم والحرارة الناتج والتي يمتصها الماء المضغوط يفقدها لتحويل الماء إلى بخار يستخدم في تحريك التوربينات وتوليد الحركة المطلوبة لتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ ان دائرة التبريد تختلف عن دائرة البخار.

________________________________________

هذا المخطط يوضح فكرة عمل المفاعل النووي المستخدم لتوليد الطاقة الكهربية ولكن هنا نجد ان الماء المستخدم في التبريد هو الذي يتحول إلى بخار ماء لتحريك التوربينات وتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ هنا ان دائرة التبريد ودائرة البخار هي دائرة واحدة.





وحدة التحكم في المفاعل النووي والمستمر طوال الوقت لتدخل الفنيين في اي لحظة يتطلب الامر ذلك
ما هي مخاطر التي من الممكن أن تنجم عن خلل في المفاعلات النووية؟
إن استخدام المفاعلات النووية لتوليد الطاقة الكهربية تعتبر ميزة كبيرة عن استخدام الفحم لتوليد الحرارة اللازمة الطاقة الكهربية لان الغازات الناتجة عن الاحتراق مثل غازات الكربون والكبريت وغيره من الغازات الناتجة هي غازات سامة وملوثة للبئية وتنتج بكميات كبيرة بالمقارنة بالعادم الناتج عن المفاعلات النووية، وبالرغم من كل هذا الا ان اي خلل قد يحدث في المفاعل النووي قد يسبب كارثة بشرية لا يحمد عقباها مثل كارثة تشورنوبل التي نتج عنها الاف الاطنان من المواد المشعة التي تسربت الى الجو، كما ان الوقود الناتج من المفاعل النووي يعتبر مواد خطرة ويستمر تأثيرها لالاف السنين ولا يمكن التخلص منها بسهولة، كما ان نقل الوقود النووي يعتبر عملية خطرة بالرغم انه لم تحدث اي مشاكل تذكر. ولهذه المخاطر لم يتم الاعتماد على توليد الطاقة الكهربية بواسطة الطاقة النووية بنسبة كبيرة وكما ذكرنا في بداية هذا المقال فإن الاعتماد على الحصول على الكهرباء من الطاقة النووية لم يتجاوز 17%.

مخاطر الطاقة النووية على الإنسان والبيئة
مع بداية استغلال الإنسان للطاقة النووية قبل أكثر من خمسين سنة واجهت البشرية نوعا جديدا من الكوارث لم تكن معروفة من قبل وتضمنت لغات العالم جميعا مصطلحات جديدة لم تكن مسموعة كالحماية الإشعاعية والمخاطر النووية وقد حظيت قضايا المخاطر النووية باهتمام الناس على كل مستوياتهم نظرا للرعب النووي الذي خلفه تفجير أول قنبلة نووية في هيروشيما-اليابان في 6/8/1945 وقنبلة ناكازاكي في 9/8/1945 عند نهاية الحرب العالمية الثانية

كما أدرك العلماء العاملين في الفيزياء النووية والمسئولين السياسيين والعسكريين مخاطر الطاقة النووية وخصائصها التدميرية جنبا إلى جنب مع منافعها ومردداتها الإيجابية. أدى الرعب النووي إلى قيام الجمعية العامة للأمم المتحدة إلى إنشاء اللجنة العلمية لدراسة تأشيرات الأشعة الذرية عام 1955 لدراسة مخاطر الإشعاعات على الإنسان ثم شكلت الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 التي تقوم بتطوير التطبيقات السلمية لهذه الطاقة في كافة المجالات النافعة للبشرية وقامت معظم دول العالم لجانا أو مؤسسات وطنية لرعاية جوانب الحماية من الإشعاع والكوارث النووية الطاقة النووية : يمكن إنتاج الطاقة الذرية من القوى الهائلة التي أودعها الله سبحانه وتعالى في نواة الذرة حيث تتحرر الطاقة النووية عند إجراء تغيير في بنية الذرة وتكويناتها أو ما يعرف بالتفاعل النووي ولنحاول تبسيط الصورة … تتكون الذرة من نواة يدور حولها ما يعرف بالإلكترونات حجم الذرة الواحد = 1/1.000.000 مليمتر ( واحد من المليون من المليمتر ) حجم النواة > 1/10.000 ( أقل من واحد من عشرة آلاف من حجم الذرة وزن النواة يمثل 99.9% من وزن الذرة كل نواة تحتوي على ما يعرف بالبروتونات والنيوترونات يمكن لنا تشبيه تركيب الذرة بالمجموعة الشمسية حيث تمثل الشمس النواة والكواكب التي تدور حولها تمثلها الإلكترونات . من المعلوم في الفيزياء ان الشحنات المتنافرة تتجاذب والشحنات المتشابهة تتباعد وهكذا الحال في الذرة حيث أن النواة متكونة كما قلنا سابقا من البروتونات وهي ذات شحن موجبة (+) وزنها أكثر بـ 1836 مرة من وزن الإلكترون (-) السالب الشحنة مما يؤدي إلى حدوث عملية جذب من البروتون ذا الوزن الكبير مقارنة مع الإلكترون الذي سيصطدم لا محالة مع البروتون لوجود قوى الجذب بين الشحنات المختلفة ولكن سرعة الإلكترون تجعله يدور حول النواة بحيث لا تستطيع جذبه إليها ولكنه لا يستطيع الابتعاد عنها في نفس الوقت وكما هو حادث بدوران الكواكب ضمن المجموعة الشمسية . لتلافي حدوث التنافر بين البروتونات الموجودة في النواة كونها تحمل شحنة متشابهة (+) فقد وجد في النواة مادة أخرى وهي النيوترونات وهي متعادلة الشحنة تعمل كملاط أو رابط بين البروتونات لجمعها في النواة بدلا من تنافرها حيث ان الشحنات المتشابهة تتدافع وبهذا فان النيوترونات تمنع الذرة من الزوال . كل عنصر في الكون له عدد معين من البروتونات (+) وهذا العدد الذي يسمى العدد الذري (ATOMIC NUMBER)هو الذي يحدد اسم العنصر وخصائصه كذلك فان العنصر يحتوي على عدد من الإلكترونات ما يساوي لعدد البروتونات حيث تلغي شحنة الواحد الأخرى ويبقى العنصر مستقرا .وحاليا هناك 112 عنصر مكتشفة في الطبيعة . تطور علم الكيمياء الجميع يعلم حلم الإنسان الذي أدى لتطور علم الكيمياء وهو محاولة تحويل المعادن الرخيصة إلى ذهب وهذا غير ممكن لان أي تفاعل كيميائي لا يستطيع تغيير مركبات الذرة من عدد النيوترونات وبذلك لا يستطيع الإنسان تحقيق حلمه بالحصول على الذهب من معادن رخيصة بإجراء أي تفاعل كيميائي . ما يحدث في التفاعلات النووية(تفاعلات فيزياوية) هو أن نوى الذرة تقترب من بعضها (تغيير في بنية الذرة) نتيجة تأثير طاقة هائلة وكبيرة وهذا يتم بطريقتين .
الطريقة الأولى : تنقسم الذرة الواحدة إلى ذرتين والاثنين إلى أربعة وهكذا وتدعى بالانصهار النووي ولهذا السبب تستخدم ذرة كبيرة كاليوارنيوم لها عدد كبيرا من البروتونات في النواة . الطريقة الثانية : دمج ذرة صغيرة مع ذرة أخرى وهكذا وتدعى العملية بالاندماج النووي ولهذا السبب تستخدم ذرة صغيرة كالهيدروجين لها بروتون واحد في النواة من هذا نستطيع ان نتخيل من أين نحصل على الطاقة حسب نظرية انشتاين . عندما ندمج ذرتين أو نفصل ذرة إلى ذرتين فإننا نحصل على طاقة تعادل الكتلة الجديدة مضروبة مربع سرعة الضوء ( تفاعل مسلسل غير نهائي) . × عملية الاندماج أو الانصهار النووي أساس تشكيل الكون حيث أدى اندماج ذرة الهيدروجين وذرة الهليوم لتنتج عنصر أثقل وهذا التفاعل يعتبر التفاعل الأساسي لتكوين الشمس والحفاظ على طاقتها وتستمر هذه العملية ودائما نحصل على عناصر جديدة لغاية الحصول على عنصر الحديد حيث يكون عدد بروناته 60 حيث تخبو الطاقة ولا يعد بالإمكان إنشاء عناصر جديدة . وعندما تحتوي النجمة على نسبة عالية في مركزها على الحديد فهذا يعني إنها قريبة من الوفاة. ثم يحدث ما يعرف بـ (SUPER NOVA ) حيث ينفجر النجم محدثا تلاطما سريعا للنيوترونات يؤدي إلى اندماج النيوترونات مكونه عناصر جديدة يكون وزنها الذري أكبر من الحديد حيث تتكون عناصر الرصاص والذهب والفضة حيث وجدت هذه العناصر في الأرض كنيازك من بقايا (SUPER NOVA ) النجوم عبر عملية فوائد الطاقة النووية : الأرض لها موارد محدودة من النفط والفحم وهذه الموارد ستستخدم خلال 63-95 سنة حيث تقدر الكميات المؤكدة من احتياطي النفط بالعالم بحدود (1.4-2.1) ترليون برميل. الفترة أعلاه (63-95) سنة حسبت على أساس الاستهلاك الفعلي للنفط حاليا مع زيادة بحدود 1% - 2% سنويا حيث متوسط الاستهلاك السنوي بحدود 80 مليون برميل نفط لأغراض المقارنة فان طن واحد من اليورانيوم يعطي طاقة تعادل الطاقة الناتجة من ملايين الأطنان من الفحم أو ملايين البراميل من النفط . الآثار الجانبية لحرق الفحم والنفط يؤدي إلى تلوث البيئة بينما مفاعل نووي مصمم بشكل جيد ويعمل تحت رقابة وإشراف جيدين لا يؤدي إلى إطلاق أي تلوث في الجو . أضرار الطاقة النووية : الولايات المتحدة وروسيا يمتلكان فقط 50.000 قنبلة نووية وهيدروجينية لو لا شاء الله تم استخدامها فهي كافية لقتل كل إنسان على الأرض . الانفجار النووي ينتج أشعة قاتلة تستطيع أن تؤدي بالإنسان إلى الوفاة مع الوقت وحتى التأثير على صيانته القامة . وهذا ما حدث عند استخدام قنبلة هيروشيما وقنبلة ناكازاكي في اليابان . وكذلك عندما تعرضت بعض المفاعلات النووية إلى أعطال أدى إلى تسرب الوقود النووي كما حدث في CHERNOBYL عام 1986 حيث تعرض مئات الألوف من الناس إلى الأشعة حيث توفى الكثيرين خلال أيام وإصابة الباقين بالسرطانات المختلفة . المفاعلات النووية تنتج فضلات نووية تبقى مصادر للإشعاع لملايين السنين يجب التخلص منها ولا يمكن وضعها كأية نفايات أخرى بأي موقع بل يجب خزنها بأماكن خاصة حتى لا تؤثر على الناس . استخدامات الطاقة النووية : تمكن الإنسان خلال العقود الأخيرة من استقلال الطاقة النووية لخدمة التقدم التقني في عدة مجالات منها : في الطب للعلاج والتشخيص والتعقيم - -في الساعة لإنتاج أشباه الموصلات والمعالجات الكيماوية والكشف عن العيوب الصناعية وتقنيات اختبار الجودة وفي عمليات التعدين والبحث عن الخامات الطبيعية في الزراعة لاستنباط أنواع جديدة من المحاصيل ذات إنتاجية عالية وانتقاء نوعيات معينة من البذور ومقاومة الآفات والحشرات وزيادة مدة تخزين المنتجات الزراعية . -في إنتاج الطاقة الكهربائية من إنتاج الكهرباء في فرنسا يتم عبر الطاقة النووية 77 % في اليابان30% في الولايات المتحدة20% وبصورة عامة فان 20% من الطاقة الكهربائية في العالم تنتج حاليا من الطاقة النووية . الحوادث والكوارث النووية : الجميع يعلم ما حل بمدينة هيروشيما ومدينة ناكازاكي خلال الحرب العالمية الثانية حيث انذهل العالم بحجم الخسائر المترتبة عن استخدام الطاقة الذرية وأيقظ هذا الاستخدام وعيا جديدا وهو : أن سلاح واحد تحمله وسيلة نقل واحدة يمكنه إبادة معظم السكان وأن يدمر البنية الطبيعية لمنطقة أو مدينة بكاملها وزاد في تفا قم الخوف من الإشعاعات وهو القاتل غير المرئي الذي يضرب ضحاياه لا على الفور بل على امتداد الأيام والأشهر والسنين وحتى الأجيال التالية . يمكن توضيح أخطار السلاح النووي كما يلي : التفجير النووي: لكي نتعرف على قدرة التفجير النووي علينا مقارنتها بقدرة التفجير العامة . يكون التفجير النووي ( بافتراض تساوي الحجم ) أكثر قوة بملايين المرات من التفجير العادي أثناء الانفجار تتحرر كمية كبيرة من الإشعاع القاتل المرئي ( عكس التفجير العادي) . تبقى بعد التفجير النووي إشعاعات غير مرئية قاتلة تستمر لسنوات طويلة . الإشعاعات الذرية : مصادر الإشعاع الذري : الإشعاع الذري الطبيعي ويقصد به الأشعة الكونية الواردة من الفضاء الخارجي والعناصر المشعة الموجودة في القشرة الأرضية . الإشعاع الذري المصنع ويقصد به الإشعاع الناتج من التفجيرات النووية ومفاعلات ومحطات الطاقة والمصادر الطبيعية والمنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على مواد مشعة. أنواع الإشعاع : أشعة ألفا وهي غير قادرة على اختراق الجلد أشعة بيتا تستطيع المرور عبر نسيج الجسم البشري لمسافة 1-2 سنتيمتر أشعة كاما لا يستطيع إيقافها إلا الرصاص السميك أو الخرسانة أو طبقة كثيفة من الماء النيوترونات أمثلة للحوادث النووية : شملت الحوادث النووية كافة مجالات استخدام الطاقة النووية بشقيها المدني والعسكري . المفاعلات النووية المدنية : حادث جزيرة الأميال الثلاث في الولايات المتحدة / عام 1979 حيث تلوثت مناطق شاسعة بكميات قليلة من الإشعاع. حادث تشر ونيل في أوكرانيا / عام 1986حيث تلوثت مناطق شاسعة بكميات كبيرة من الإشعاع المنشآت العسكرية : حادثة بلدة كيشينم في جبال الأورال في روسيا الاتحادية عام 1957 نتيجة حدوث تآكل في أحد خزانات النفايات المشعة عالية المستوي أدى الى انفجاره وانتشار مواد متسعة . حادث وندسكيل في بريطانيا عام 1957 (مفاعل نووي) حيث انطلقت كميات من المواد المشعة ونواتج الانشطار . نقل الأسلحة النووية سجلت الهيئات العالمية المعنية بالأمان النووي أربعة عشر حادث من حوادث النقل النووية جوا وبحرا ومن أشهر الحوادث : حادث تصادم طائرتين بأسبانيا عام 1966 بين قاذفة قنابل وطائرة تموين تابعتين للأسطول الأمريكي أثناء عملية تموين بالوقود في الجو مما أدى إلى سقوط القنابل الهيدروجينية الأربع التي كانت تحملها القاذفة وأثناء السقوط لم تنفرج المظلات بقنبلتين الأمر الذي أدى إلى تشغيل الشحنة الاعتيادية لكل منها وانطلاق المادة الانشطارية عند اصطدامها بالأرض (لم يحدث انفجار نووي) وأدى الحادث إلى تلوث المنطقة . حادث سقوط طائرة في كرينلاند عام 1968 لطائرة محملة بأربعة رؤوس هيدروجينية (لم يحدث انفجار) لكن انتشر بلوتونيوم في المنطقة . حوادث الغواصات النووية غواصة نووية قرب شاطئ برمودا عام 1986 غواصة نووية في النرويج عام 1989 غواصة روسية قرب السويد عام 2000 حوادث عودة سفن الفضاء حدثت بعض الحوادث النووية أثناء عودة بعض سفن الفضاء للأرض : حادث احتراق السفينة الفضائية SKY UP 19 عام 1964 عند عودتها مما أدى الى انتشار البلوتونيوم في الجو . حادث احتراق السفينة الفضائية COSMOS 954 عام 1978 ونشر كميات من الملوثات المشعة فوق المناطق الشمالية الغربية من كندا . حوادث تطبيقات المصادر المشعة أسهمت التطبيقات الطبيعية والصناعية للمصادر المشعة بالنصيب الأكبر من الحوادث النووية وعلى الرغم من صغر المصادر المستخدمة من هذه التطبيقات الا انها أدت الى العدد الأكبر من الوفيات فضلا عن إحداث تلوثات نووية امتدت لمساحة كبيرة في بعض الأحيان . حادث حواريز بالمكسيك عام 1977 حادث المحمدية بالمغرب عام 1984 حادث غوانيا بالبرازيل إجراءات الحماية النووية أوصت المنظمات الدولية المعنية بأمور الحماية والأمان النووي بإنشاء لجان وطنية تضع النظم والقواعد التي تحكم جميع الممارسات التي تتضمن إشعاعات مؤينة أو مصادر مشعة وذلك بغية الاستفادة من فوائد الطاقة النووية وجوانبها الإيجابية في شتى المجالات مع خفض المخاطر الناجمة عنها إلى الحد المقبول وعليه يمكن التوصية بما يلي : نشر الوعي بالمخاطر النووية ونشر ثقافة الأمان بين العاملين بالإشعاعات أو المواد المشعة على كافة المستويات . توفير جميع المعدات والتجهيزات الفنية اللازمة للحماية والأمان . توفير الخبرات البشرية الملمة بإجراءات الحماية والأمان . تنفيذ جميع القياسات النووية الهادفة للتأكد من إجراءات الحماية المطلوبة . وضع المعايير والمتطلبات الخاصة بجميع الممارسات التي تتضمن التعرض للإشعاع وتحديد المسئول . وجود وتخطيط فعال في حالة حدوث طوارئ معروفة مسبقا للعاملين وذلك بوضع تصورات لحوادث مختلفة محتملة بناء على الخبرة المتوفرة . وجوب وجود تنظيم إداري فعال داخل المنشأة المستخدمة للمصادر المشعة يحدد بأن تكون الشدة الإشعاعية دائما في المستويات المسموح بها وأن تكون المصادر المشعة مخزنة في أماكن آمنة ومحفوظة داخل دروعها الواقية في حالة عدم الاستعمال . مستقبل الطاقة النووية بعض الناس يعتقد أن الطاقة النووية موجودة لتبقى وعلينا التعلم على كيفية معايشتها . آخرين يقولون أن علينا التخلص منها أسلحة ومفاعلات لتجنب أضرارها كل منطق له مؤيديه ومعارضيه ويبقى على كل واحد منا أن يقرر ما هو العمل ويفكر كمواطن أرضي وليس كمواطن ينتمي لدولة معينة حيث أن الأضرار تتجاوز الأوطان .






















القنبلة الذرية، أنتجت عام 1945 هو بداية انتاج أسلحة الدمار الشامل في الولايات المتحدة بواسطة علماء كبار مثل روبرت أوبنهايمر وانريكو فيرمي وآرثر كومتون وليو سزيلارد وهو من أصل مجري في ولاية نيومكسيكو بتوجيهات روزفلت في سنة 1939 بعد بداية الحرب وأعلن فيرمي نجاح التجربة وألقيت في أغسطس عام 1945 علي هيروشيما باليابان وكانت من اليورانيوم 235 وقتلت 80 ألف و الثانية علي ناجازاكي من البلوتنيوم ومحت المدينة.

أول استعمال في التاريخ
الولد الصغير القنبلة الذرية الأولى التي أسقطت على هيروشيما استعملت القنبلة الذرية مرتين: التفجير الأول والأكثر شهرة كان في مدينة هيروشيما عندما أسقطت قنبلة يورانيوم235 تزن أكثر من 4.5 طن وأخذت اسما هو الولد الصغير على هيروشيما في السادس من أغسطس سنة 1945. وقد أختير جسر أيووي وهو واحد من 81 جسرا تربط السبعة أفرع في دلتا نهر أوتا ليكون نقطة الهدف. وحدد مكان الصفر لأن يكون على ارتفاع 1980 قدما. وفي الساعة الثامنة وخمسة عشرة دقيقة تم إسقاط القنبلة من إينولا جيي. وقد أخطأت الهدف قليلا وسقطت على بعد 800 قدم منه. في الساعة الثامنة وست عشر دقيقة وفي مجرد ومضة سريعة كان 66000 قد قتلوا و69000 قد جرحوا بواسطة التفجير المتكون من 10 كيلو طن. و قد ساعد ألبرت انشتاين و نظريته في صنعها.

الولد الصغير القنبلة الذرية الأولى التي أسقطت على هيروشيما

التأثيرات الإشعاعية للقنبلة النووية
ويقصد بها التأثير الإشعاعي الناجم من جراء انفجار الأسلحة النووية لمعرفة التأثيرات الحرارية لانفجار قنبلة نووية اقرأ التأثيرات الحرارية للقنبلة النووية ولمعرفة التأثيرات الناجمة من قوة الإنفجار الأولي لقنبلة نووية اقرأ التأثيرات الناجمة من انفجار القنبلة النووية. يمكن تقسيم التأثير الإشعاعي لأنفجار قنبلة نووية إلى قسمين رئيسيين:
التأثير الإشعاعي الأولي
التأثير الإشعاعي الثانوي
يقصد بالإشعاع الأولي التأثيرات الإشعاعية الناجمة من انفجار قنبلة نووية في الدقائق الأولى من الانفجار ويقصد بالإشعاع الثانوي الإشعاع الذي يبقى في الجو والتربة بعد فترة طويلة من الانفجار الأولي فعلى سبيل المثال إذا دخل شخص ما إلى منطقة تبعد 1 كم عن انفجار قنبلة نووية بعد 100 ساعة من الانفجار فسوف يتعرض هذا الشخص إلى التأثير الثانوي للإشعاع.
يقاس نسبة الإشعاع عادة بوحدة تسمى Gray ويرمز لها Gy وهي وحدة عالمية لقياس الإشعاع الممتص من قبل الأجسام وهي بالتحديد جول واحد من الإشعاع تم امتصاصه من قبل 1 كغم من أي جسم حيا كان أو جامدا. وحسب وحدة القياس هذه يمكن حسب هذا المصدر [1] تكوين الجدول التالي:
1 Gray يؤدي إلى تقيئ وتقليل مؤقت لنسبة تكوين كريات الدم البيضاء في نخاع العظم.
10 Gray يؤدي إلى تقليل نسبة الصفائح الدموية المسؤولة عن تخثر الدم إضافة إلى تقليل نسبة تكوين كريات الدم البيضاء في نخاع العظم.
100 Gray يؤدي إلى غيبوبة وموت محقق خلال ساعات.
تبلغ نسبة الإشعاع بوحدة Gray حسب المسافة من مركز الإنفجار النسب التالية:
إذا كنت تبعد عن مركز الانفجار مسافة 100 متر فسوف يمتص جسمك مقدار 117 Gray وهي كفيلة بالقضاء على الحياة.
إذا كنت تبعد عن مركز الانفجار مسافة 1 كم فسوف يمتص جسمك مقدار 3.93 Gray وهي كفيلة بتقليل تكوين كريات الدم البيضاء لفترة مؤقتة.
إذا كنت تبعد 2.5 كم عن مركز الإنفجار فسوف لن يكون هناك تأثيرات إشعاعية من الانفجار الأولي ولكن قد تصاب بتأثيرات إشعاعية ثانوية بصورة بطيئة.
ينتج التأثيرات الإشعاعية من انبعاث كميات هائلة من النيوترونات وأشعة گاما ودقائق ألفا والإلكترونات بسرعة هائلة وتكون نسبة نشاط النيوترونات على أشدها بالقرب من مركز الانفجار ونسبة أشعة گاما على أشدها في المناطق البعيدة عن نقطة الانفجار . يقوم النيوترونات بالاتحاد مع الهيدروجين الموجود في جسم الإنسان مؤديا إلى تكوين شحنة موجبة من البروتون والتي بدورها تلحق أضرارا بأنسجة الجسم وبالنسبة إلى أشعة گاما فان لها قدرة على الأختراق العميق لأنسجة جسم الإنسان.
أدت الدراسات التي أجريت على الأشخاص الذين بقوا على قيد الحياة بعد انفجار هيروشيما ناكاساكي إلى استنتاج مفاده ارتفاع نسبة سرطان كريات الدم البيضاء (لوكيميا) بنسبة 51% وكان معظم المصابين يبعدون عن نقطة الانفجار بمسافة 2.5 كم وبدأت معظمها بعد 10 سنوات من الانفجار وقد شمل التأثير ايضا الأجنة في بطون الحوامل حيث لوحظ ارتفاع نسبة نقص معدلات الذكاء في الأطفال المولودين من نساء تعرضوا إلى الإشعاع الثانوي.






التأثيرات الحرارية للقنبلة النووية
يقصد بالتأثيرات الحرارية للقنبلة النووية الأضرار الناتجة فقط من حرارة انفجار الأسلحة النووية وليست التأثيرات الناجمة من انفجار القنبلة النووية والتأثيرات الإشعاعية للقنبلة النووية. تقدر التأثيرات الحرارية مايقارب 30% إلى 50% من القوة الإجمالية للقنبلة النووية وتنتج هذه الحرارة من انبعاث كميات هائلة من الأشعة الكهرومغناطيسية مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ويعتبر الحروق الجلدية وتلف الأنسجة البصرية من أهم التأثيرات للحرارة الناتجة من الإنفجار.
يسبب الحرارة الشديدة الناتجة من انفجار القنبلة النووية إلى تكوين كتلة ساخنة جدا من الغازات يسمى بكرة النار fireball ويتناسب قطر كرة النار تناسبا طرديا مع قوة القنبلة فعلى سبيل المثال إذا انفجرت قنبلة بقوة 10 كيلو طن فان كرة النار تكون قطرها قريبا من 300 متر ويعتمد انتشار هذه الحرارة إلى المناطق المجاورة على حالة الجو عند الانفجار ، إذا كان الجو صافيا تكون الحرارة في أعلى درجاتها.
تؤدي الإنارة العالية جدا في بداية الانفجار إلى تلف سريع لشبكية العين مسببا الإصابة بعمى مؤقت قد تصل إلى 40 دقيقة وبعد ذلك وعندما تبدأ أنسجة شبكية العين بالالتئام يتكون ألياف رابطة على شبكية العين والتي بدورها تؤدي إلى مشاكل في حاسة البصر بشكل دائمي . تقوم الحرارة العالية ايضا بإحراق كل جسم جاف قابل للاشتعال مثل الأقمشة والأوراق والأشجار الجافة ومنها ينتشر اللهيب إلى أجزاء أخرى وقد أثبتت الأدلة التي تم جمعها في مدينتي هيروشيما ناجازاكي أن معظم الحرائق كانت ثانوية نتيجة انفجار في قناني الغاز والأسلاك الكهربائية.
عندما يلامس الحرارة جسما معينا فان الجسم يقوم بامتصاص جزء من الحرارة وانعكاس جزء آخر ويعتمد مقدار الامتصاص على طبيعة ولون وسمك السم فالأجسام الغير السميكة تنقل الحرارة أكثر والألوان الفاتحة تعكس الحرارة أكثر ويعتبر كمية الرطوبة في الجو من العوامل المهمة ايضا في سرعة انتشار الحرارة إلى المناطق المجاورة . هناك ظاهرة حصلت في مدينة هيروشيما عند إسقاط القنبلة النووية عليها وهي اتحاد مجموعة من الحرائق الصغيرة لتكوين حريق كبير الحجم مشابه لحرائق الغابات وادي هذا الحريق الهائل إلى تكوين هواء حار متجه نحو الأعلى والذي أدى بدوره إلى تكوين رياح ساخنة متجهة مرة أخرى نحو مركز النيران في الأسفل وأدت هذه الحركة الحلقية للهواء الساخن إلى رفع درجة الحرارة أكثر محرقا كل شيء قابل للاحتراق في طريقها.


التأثيرات الناجمة من انفجار القنبلة النووية
انفجار نووي تجريبي يقصد بها التأثير التي تحدثه انفجار الأسلحة النووية نتيجة لعملية الانفجار بحد ذاتها وليست الأضرار الناجمة من التأثيرات الحرارية للقنبلة النووية والتأثيرات الإشعاعية للقنبلة النووية. تبلغ قوة الانفجار مايقارب 40% إلى 60% من الطاقة الإجمالية للقنبلة النووية حيث تؤدي الحرارة والضغط الشديدين الناجمة من الانفجار إلى حركة سريعة للغازات الموجودة في الجو نحو خارج منطقة الانفجار مسلطا ضغطا هائلا على المناطق المجاورة على شكل موجات متعاقبة دائرية الشكل وتكون سرعة هذه الموجات مئات الكيلومترات في الساعة وبهذا يمكن القول أن هناك نوعين من الضغط يتولدان في لحظة الإنفجار وهما:
ضغط مرتفع ساكن نتيجة للارتفاع المفاجئ والهائل من هول انفجار القنبلة.
ضغط مرتفع متحرك نتيجة للاهتزاز وحركة الغازات في الجو بشكل دائري نحو خارج نقطة الإنفجار .
ناهيك عن تأثير هذين النوعين من الضغط العالي عن المباني فان لها تأثيرا على جسم الإنسان ايضا حيث يسلط ضغط شديد على جميع أنسجة جسم الإنسان مؤثرة على مناطق الاتصال بين نسيجين مختلفين مثل اتصال العضلات مع العظام فيحدث تمزقات شديدة وكذلك يتعرض الأعضاء التي تحتوي على غازات كالرئة والأمعاء والأذن الوسطى إلى ضغط شديد يؤدي إلى انفجار هذه الأعضاء .
لقياس قوة الإنفجار الأولي يستعمل عادة أسلوب المقارنة مع قوة انفجار مادة تي إن تي وعلى هذا القياس فان قوة انفجار قنبلة نووية هي معادلة إلى 10 - 20 من الكيلو طن من مادة تي إن تي ولتوضيح أكثر فان مقدار 10 كيلو طن كافية لتدمير مدينة عصرية صغيرة الحجم حيث تمتد القوة التدميرية لمقدار 10 كيلو طن إلى مسافة 2.4 كم من نقطة الإنفجار.
يعتمد قوة الإنفجار الأولي للقنبلة النووية على عاملين مهمين أولهما وكما هو معروف عبارة عن قوة القنبلة مقارنة بمادة تي إن تي والعامل الثاني هو الارتفاع الذي فجرت فيه القنبلة فوق سطح الأرض ويعتمد اختيار الارتفاع المناسب لتفجير القنبلة على مدى قوتها فعلى سبيل المثال تم اختيار ارتفاع 580 متر لتفجير القنبلة التي ألقيت على مدينة ناكاساكي في اليابان وكانت القنبلة من قنابل الانشطار ذو الانضغاط الداخلي وقوتها مساوية إلى 20 كيلو طن من مادة تي إن تي ، وهذه المسافة تتناسب طرديا مع قوة القنبلة فقنبلة بقوة 30 كيلو طن على سبيل المثال تحتاج إلى أن تفجر من ارتفاع أعلى لكي يكون تأثير الإنفجار في أعلى حالات التأثير.

السلاح النووي

السلاح النووي عبارة عن سلاح يعتمد في قوته التدميرية على عملية الإنشطار النووي؛ ونتيجة لعملية الإنشطار هذه تكون قوة انفجار قنبلة نووية صغيرة أكبر بكثير من قوة انفجار أضخم القنابل التقليدية حيث أن بإمكان قنبلة نووية واحدة تدمير أو إلحاق أضرار فادحة بمدينة بكاملها. فُجرت أول قنبلة نووية للاختبار في 16 يوليو 1945 في منطقة تدعى صحراء ألاموغوردو Alamogordo تقع في ولاية نيو مكسيكو New Mexico في الولايات المتحدة وسميت القنبلة باسم القنبلة (أ) A-bomb وكان هذا الاختبار بمثابة ثورة في عالم المواد المتفجرة التي كانت قبل اختراع القنبلة النووية تعتمد في قوتها على الاحتراق السريع لمواد كيميائية الذي يؤدي إلى نشوء طاقة معتمدة فقط على الإلكترونات الموجودة في المدار الخارجي للذرة؛ على عكس القنبلة النووية التي تستمد طاقتها من نواة الذرة مستندة على عملية الإنشطار النووي وبهذه العملية فان شكلاً دائرياً صغيراً بحجم كف اليد يمكن أن يسبب انفجاراً تصل قوته إلى قوة انفجار يحدثه 20،000 طن من مادة تي إن تي.
القنبلة (أ) A-bomb تم تطويرها وتصنيعها واختبارها من قبل ما سمي بمشروع مانهاتن Manhattan Project التي كانت عبارة عن مؤسسة أمريكية ضخمة تشكلت في عام 1942 في خضم الحرب العالمية الثانية وكان المشروع يضم ابرز علماء الفيزياء في الولايات المتحدة مثل أنريكو فيرمي Enrico Fermi و روبرت أوبنهايمر J. Robert Oppenheimer والكيميائي هارولد أوري Harold Urey. بعد الحرب العالمية الثانية قامت هيئة الطاقة النووية في الولايات المتحدة بإجراء أبحاث على القنابل الهيدروجينية وتدريجيا بدأ إنتاج قنابل نووية أصغر حجما بكثير من القنابل النووية الأولية التي كانت ضخمة الحجم وبدأت عملية تركيب رؤوس نووية على الصواريخ التقليدية التي يمكن إطلاقها من على منصات متحركة أو من على سطح البحر وحتى من تحت أعماق المحيطات.
اُستُعمِلَت القنبلة الذرية مرتين في تاريخ الحروب؛ وكانتا كلتاهما أثناء الحرب العالمية الثانية عندما قامت الولايات المتحدة بإسقاط قنبلة ذرية على مدينة هيروشيما في 6 أغسطس 1945 وقنبلة ذرية أخرى على مدينة ناكاساكي بعد 3 أيام، أي في 9 أغسطس 1945 وكلا المدينتين تقعان في اليابان. وقد أدى إسقاط هاتين القنبلتين إلى قتل 120،000 شخص في نفس اللحظة، وما يقارب ضعف هذا العدد بعد سنوات. وكانت الأغلبية العظمى من الضحايا في هذين المدينتين من المدنيين. انتقدت الكثير من الدول الضربة النووية على هيروشيما و ناكاساكي إلا أن الولايات المتحدة ارتأت أنها أحسن طريقة لتجنب أعداد أكبر من القتلى إن استمرت الحرب العالمية الثانية فترة أطول.
بعد الضربة النووية على هيروشيما و ناكازاكي وحتى وقتنا الحاضر؛ وقع مايقارب 2000 انفجارا نوويا كانت بمجملها انفجارات تجريبية واختبارات قامت بها الدول السبع التي أعلنت عن امتلاكها لأسلحة نووية وهي الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي (روسيا حالياً) وفرنسا والمملكة المتحدة والصين وباكستان والهند. هناك عدد من الدول التي قد تمتلك أسلحة نووية ولكنها لم تعلن عنها مثل إسرائيل وكوريا الشمالية وأوكرانيا، واتُهِمَت إيران مؤخراً من قبل عدد من الحكومات بأنها إحدى الدول ذات القدرة النووية. يُستخدم السلاح النووي في وقتنا الحاضر كوسيلة ضغط سياسية وكوسيلة دفاعية استراتيجية، وتستعمل القدرة النووية أيضا استعمالات غير عسكرية للطاقة النووية.
أنواع الأسلحة النووية

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأسلحة النووية وهي:
الأسلحة النووية الانشطارية Fission Weapons وتشمل الأنواع الفرعية: قنابل الكتلة الحرجة Critical Mass ، قنابل المواد المخصبة Enriched Materials.
الأسلحة النووية الاندماجية Fusion Weapons ومن أهم أنواعها: القنابل الهيدروجينية Hydrogen Bombs التي تعرف أيضا بالقنابل النووية الحرارية Thermonuclear Bombs والقنبلة النيوترونية Neutron Bomb.
الأسلحة النووية التجميعية Combination Methods، وتشمل الأنواع الفرعية: القنابل ذات الإنشطار المصوب Gun-type Fission Weapon ، قنابل الإنشطار ذات الانضغاط الداخلي Implosion Method.
انتشار التسلح النووي في العالم

في الوقت الحاضر؛
توجد خمس دول أعلنت أنها دول تمتلك أسلحة نووية، وقامت بتوقيع معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية.
وهذه الدول هي: (الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي (روسيا حاليا)( وفرنسا والمملكة المتحدة والصين.) هناك دولتان اعلنتا امتلاكهما لأسلحة نووية دون أن توقعا على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية وهما باكستان والهند. كوريا الشمالية أعلنت رسميا عن امتلاكها لأسلحة نووية لكنها لم تقدم أدلة ملموسة حول إجراء اختبار لقنبلتها النووية، ويحيط الكثير من الغموض بالملف النووي الكوري. وعلى النقيض من (كوريا الشمالية كانت جنوب أفريقيا )تمتلك في السابق ترسانة نووية لكنها قررت تدميرها.
هناك شكوك كبيرة في امتلاك (إسرائيل) لأسلحة نووية، غير أن الحكومات الإسرائيلية لم تعلن أو تنكر رسميا امتلاكها لأسلحة نووية حتى الآن. وجهت مؤخرا اتهامات إلى إيران من قبل الولايات المتحدة وبعض الحكومات الغربية بامتلاكها قنابل المواد المخصبة، وهي نوع من الأسلحة النووية الانشطارية، ولكن إيران نفت هذه الاتهامات؛ ولا يزال الجدل قائما حول سماح إيران لمنظمة الوكالة الدولية للطاقة الذرية بإجراء عمليات تفتيش على المفاعلات النووية الإيرانية.

فيما يلي أرقام قُدمت عام 2002 من قبل الدول ذات الكفاءة النووية نفسها؛
و يعتبر البعض هذه الأرقام أرقاماً لايمكن الاعتماد عليها لأنها لم تقدم من جهات عالمية محايدة:
الولايات المتحدة الأمريكية
عدد الرؤوس النووية:10،500
سنة اختبار القنبلة الأولى;1945

الاتحاد الروسي
عدد الرؤوس النووية:18،000
سنة اختبار القنبلة الأولى;1949

المملكة المتحدة لبريطانيا العظمى وآيرلندا
عدد الرؤوس النووية: 200
سنة اختبار القنبلة الأولى; 1952

فرنسا
عدد الرؤوس النووية: 350
سنة اختبار القنبلة الأولى;1960

الصين
عدد الرؤوس النووية:400
سنة اختبار القنبلة الأولى;1964

الهند
عدد الرؤوس النووية:60-90
سنة اختبار القنبلة الأولى;1974

باكستان
عدد الرؤوس النووية:28-48
سنة اختبار القنبلة الأولى; 1998

جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية
عدد الرؤوس النووية:0-18
سنة اختبار القنبلة الأولى;لا تتوفر معلومات


دول قد تمتلك أسلحة نووية ، هناك اعتقاد بأن هذه الدول قد تمتلك قنبلة نووية واحدة على الأقل:

إسرائيل
لإسرائيل مفاعل نووي يسمى مفاعل ديمونة وتصر إسرائيل على أنها تستعمله لأغراض سلمية. في عام 1986 كشف أحد العلماء الإسرائيليين واسمه مردخاي فعنونو معلومات عن مفاعل ديمونة. وهناك اعتقاد سائد بأن إسرائيل قد قامت في عام 1979 بإجراء تفجير اختباري دون أن تتوفر الأدلة لإثبات هذه المزاعم.
إيران
وقعت إيران على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية؛ وتصر أيضا على لسان وزير خارجيتها كمال خرازي أن مفاعلها النووي يستعمل لأغراض سلمية فقط.
جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية
انسحبت من معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية في 10 يناير 2003، وفي فبراير 2005 أعلنت عن امتلاكها لأسلحة نووية فعالة، لكن انعدام الاختبار التجريبي أثار الشكوك حول هذه المزاعم.
دول كانت تمتلك أسلحة نووية في السابق
أوكرانيا
، ورثت 5000 سلاح نووي من الاتحاد السوفيتي ولكنها تخلت عنها عام 1996 ونُقلت إلى روسيا.
بيلاروسيا
ورثت 81 رأسا نوويا من الاتحاد السوفيتي ولكنها تخلت عنها عام 1996 ونُقلت إلى روسيا.
كازاخستان
، ورثت 1400 رأسا نوويا من الاتحاد السوفيتي ولكنها تخلت عنها عام 1995 ونُقلت إلى روسيا.
جنوب إفريقيا
، أنتجت 6 قنابل نووية في الثمانينيات ولكنها تخلت عنها وقامت بتدميرها في التسعينيات.
دول قادرة على بناء ترسانة نووية
يُعتقد أن الدول المذكورة أدناه قادرة على بناء قنبلة نووية خلال سنوات في حال اتخاذ حكوماتها قرارات بهذا الشأن، علماً بأن كل هذه الدول قد وقعت على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية:
كندا ، اليابان ، إيطاليا ، ليتوانيا ، هولندا، المملكة العربية السعودية. وكل هذه الدول باستثناء السعودية لديها مفاعلات نووية تستعمل لأغراض مدنية. وُضِعَت السعودية في هذه القائمة بسبب دعايات حول تزويد باكستان للسعودية بعدد من القنابل النووية حسب هذين المصدرين
معاهدات عدم انتشار الأسلحة النووية
برزت منذ الخمسينيات أصوات مناهضة لعمليات الاختبار والتسلح النووي، حيث أُجري منذ 16 يونيو 1945 وحتى 31 ديسمبر 1953 أكثر من خمسين انفجاراً نووياً تجريبياً، مما حدا بالكثير من الشخصيات العالمية إلى التعبير عن رفضها لهذه الأفعال، ومن أبرزها جواهر لال نهرو رئيس وزراء الهند آنذاك والذي دعى إلى التخلي عن إجراء أي اختبارات نووية، دون أن تلقى دعواته آذاناً صاغية من القوى العظمى آنذاك بسبب انهماكها في تفاصيل الحرب الباردة.

بداية الحد من انتشار الأسلحة النووية
بدأت أولى المحاولات للحد من الأسلحة النووية في عام 1963؛ حيث وقعت 135 دولة على اتفاقية سُميت معاهدة الحد الجزئي من الاختبارات النووية وقامت الأمم المتحدة بالإشراف على هذه المعاهدة؛ علماً بأن الصين وفرنسا لم توقعا على هذه المعاهدة وكانتا من الدول ذات الكفاءة النووية.
في عام 1968 تم التوقيع على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية، ولكن باكستان والهند وهما دولتان تملكان الأسلحة النووية لم توقعا على هذه المعاهدة، وانسحبت كوريا الشمالية منها في عام 2003.
في 10 سبتمبر 1996 فُتِحَت مُعاهدة جديدة للتوقيع سَميت معاهدة الحد الكلي من إجراء الاختبارات النووية وفيها مُنِع أجراء أي تفجير للقنابل النووية؛ حتى لأغراض سلمية. تم التوقيع على هذه المعاهدة من قبل 71 دولة حتى الآن. لكن لغرض تحويل هذه المعاهدة إلى قرار عملي فإنه يجب أن يصدق عليه من قبل كل الدول الأربع والأربعين التالية: الجزائر والأرجنتين وأستراليا والنمسا وبنغلاديش وبلجيكا والبرازيل وبلغاريا وكندا تشيلي والصين وكولومبيا وكوريا الشمالية وجمهورية الكونغو الديمقراطية ومصر وفنلندا وفرنسا وألمانيا و هنغاريا والهند وإندونيسيا وإيران وإسرائيل وإيطاليا واليابان و المكسيك و هولندا و النرويج و باكستان و پيرو و بولندا و رومانيا وكوريا الجنوبية وروسيا وسلوفاكيا وجنوب إفريقيا وإسبانيا والسويد وسويسرا وتركيا وأوكرانيا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة وفيتنام.
إلى هذا اليوم قامت بعض الدول الأربع والأربعون التي يجب أن تُصادِق على المعاهدة بالتوقيع. لم توقع الهند وباكستان وكوريا الشمالية، وقامت دول أخرى بالتوقيع ولكنها لم تتخذ قرارا بالتصديق على المعاهدة؛ وهذه الدول هي الصين وكولومبيا ومصر وإيران وإسرائيل والولايات المتحدة وإندونيسيا وفيتنام. ولا يتوقع أن تقوم أي من هذه الدول بالتصديق على المعاهدة في المستقبل القريب حيث تشهد معظم هذه المناطق توترا سياسيا يحول دون التصديق على هذه المعاهدة.
1 تطوير أول قنبلة ذرية (مشروع مانهاتن(
في الثاني من أغسطس سنة 1939 وقبل بداية الحرب العالمية الثانية مباشرة، كتب ألبرت أينشتاين للرئيس فرانلكين روزفلت. وكان أينشتاين وعدة علماء آخرين قد أخبروا روزفلت عن المجهودات التي قام بها النازيون في ألمانيا من أجل تنقية اليورانيوم 235 أو U-235 والذي يمكن أن يؤدي إلى بناء القنبلة الذرية. وكان بعدها وبوقت قليل بدأت حكومة الولايات المتحدة الأمريكية بإجراءات جدية عرفت بمشروع منهاتان. وكان هذا المشروع ببساطة يهدف لعملية تطوير أبحاث من أجل إنتاج قنبلة ذرية حقيقية.
إن أعقد شيء كان يجب انجازه هو انتاج كميات معقولة من اليورانيوم المشبع من نوع 235 كي يحافظ على استمرارية التفاعل أو الإنشطار الذري.
في ذلك الوقت كان من الصعب جدا استخراج اليورانيوم نوع 235. وفي الواقع، فإن نسبة التحويل من خام اليورانيوم المستخرج من الطبيعة إلى معدن اليورانيوم هو 500 إلى 1 ناهيك أمرا سلبيا آخر هو أن جزءا واحدا من اليورانيوم الذي تمت تنقيته من خام اليورانيوم يحتوي على أكثر من 99% يورانيوم من نوع 238(U-238)، والذي يعتبر من ناحية عملية غير ذي فائدة للقنبلة الذرية.

ولكي تتعقد الأمور أكثر فإن كل من اليورانيوم U-238و U-235متشابهين في تكوينهما الكيماوي. وهذا يعني تصعيب عملية الفصل أكثر. يمكن تمثيل الأمر بصعوبة فصل محلول السكروز من محلول الجلوكوز. لا توجد طريقة فصل كيماوية يمكن أن تفصل هذين النظيرين. وحدها الطريقة الميكانيكية هي ذات الفعالية القادرة على فصل U-235من U-238. وقد تمكن علماء عديدون من جامعة كولومبيا من حل هذه المعضلة.
تم انشاء وحدة تخصيب اليورانيوم في منطقة أوك ريدج في ولاية تينيسي. وابتدع devised إتش سي أوري مع مجموعة من زملاءه ومساعدين له نظام يعمل على أسس gaseous diffusion. تبع هذه العملية أن إرنست لورنس وهو مخترع السيكلوترون Cyclotron من جامعة كاليفورنيا في بيركلي استخدم عملية تتضمن الفصل المغناطيسي للنظيرين isotopes. تبع هاتين العمليتين استعمال طريقة الطرد المركزي الغازي gas centrifuge وذلك من أجل فصل المزيد من اليورانيوم U-235 الأخف من اليورانيوم U-238 الأكثر وزنا وغير القابل للإنشطار وذلك بواسطة الفرق في كتلة كل منها.
بمجرد أن اكتملت الإجراءات، كل ما كان مطلوبا عمله هو أن تضع الأفكار والطرق المذكورة كلها تحت للإختبار من أجل القيام بالإنشطار الذري، مزيد من التفصيلات حول تلك الطرق سنأتي إليها لاحقا.
وخلال فترة عمل استغرقت ست سنوات بدأت منذ سنة 1939 وحتى سنة 1945، فإن أكثر من 2 مليون دولار صرفت على مشروع مانهاتان. إن المعادلات والقواعد الخاصة بتنقية اليورانيوم ووضع مكونات القنبلة الذرية معا لجعلها في حيز الوجود قد تم تطويرها وإيجادها كما رأيناها وذلك بواسطة عقول عظيمة في هذا الزمن. من ضمن هؤلاء الذين أطلقوا العنان لعقولهم لإيجاد هذه القنبلة هو( جي روبيرت أوبنهايمر). أوبنهايمر كان القوة الأساسية خلف مشروع مانهاتان. وقد أدار هذا المشروع بكل حرفيته، مستفيدا من العقول الأخرى معه والتي جعلها تعمل بأقصى طاقة لها. لقد تابع المشروع كاملا من بدايته وحتى اكتماله. وأخيرا جاء اليوم الذي وجد فيه الجميع في لاس ألاموس ما إذا كانت تلك "الأداة" التي يقومون بتصنيعها عملاق القرن العشرين الفارغ والعديم القيمة أم لربما تقوم بإنهاء الحرب العالمية. حتى جاء ذلك الصباح القاتل في منتصف صيف 1945.
في الساعة 5:29:45 حسب التوقيت المحلي لمنطقة الجبال أيام الحرب، في يوم السادس عشر من يوليو 1945، امتدت كتلة نار بيضاء من حوض جبال "جيميز" في شمال "نيو مكسيكو" إلى عنان السماء التي كانت لا تزال مظلمة لتعلن تلك "الأداة" الدخول إلى عصر الذرة.
إن ضوء التفجير تحول بعدها إلى برتقالي حيث بدأت كرة النار الذرية تندفع بشدة للأعلى وبسرعة 360 قدما في الثانية، ثم بدأ لونها في الاحمرار ثم بدأ اللون يتقطع حيث بدأت النار تبرد. وظهرت غيمة على شكل مشروم مكونة من بخار مشع بارتفاع ثلاثون ألف قدم. وتحت الغيمة فإن كل ما تبقى من تراب مكان التفجير هو قطع زجاجية ذات نشاط إشعاعي ولها لون أخضر. وكل هذا نتج بفعل الحرارة الشديدة الناجمة عن هذا الفعل
لقد اخترق ذلك الضوء الناجم عن التفجير سماء ذلك الصباح الباكر بلمان غاية في الشدة لدرجة أن ساكني المناطق المجاورة والواقعة بعيدا عن مكان التفجير يمكن أن يحلفوا لك بأن الشمس قد أتت مرتين في ذلك اليوم. وقد كان من أشد الأمور غرابة أن فتاة عمياء رأت الوميض من على بعد 120 ميلا.
ومن مراقبة ذلك التفجير فإن رد الفعل لدى العلماء الذي أوجدوه كان مختلطا. إزيدور رابي شعر بأن توازن الطبيعة قد اختل، وكأن الجنس البشري قد أصبح شيئا مهددا لكل قاطني العالم. جي روبرت أوبينهيدر ومن خلال بهجته بنجاح المشروع، ذكر ما قاله) بهاجفاد جيتا): "أنا أصبحت الموت" "محطم العالم" أما (كين بينبريدج) وهو مدير التجارب فقد قال لأبينهايمر " الآن فنحن جميعا أولاد كلبة"
كثير من العلماء والمشاركين في هذا المشروع وبعد أن شاهدوا النتائج، وقعوا على التماسا لإزالة ذلك الموحش الذي أوجدوه، ولكن اعتراضاتهم لم تلق إلا أذنا طرشاء. بعدها لم يكن موقع التجارب المميت في نيو مكسيكو هو آخر المواقع على الكرة الأرضية التي تجرى فيها التجارب الذرية.
أحد ضحايا القنبلة الأمريكية في هيروشيما
التفجير الذري

- 1هيروشيما
وكما يعلم معظم الناس، فإن القنبلة الذرية قد استعملت مرتين. التفجير الأول والأكثر شهرة كان في مدينة هيروشيما. فقد أسقطت قنبلة يورانيوم تزن أكثر من 4.5 طن وأخذت اسما هو "ليتيل بوي" على هيروشيما في السادس من أغسطس سنة 1945. وقد أختير جسر أيووي وهو واحد من 81 جسرا تربط السبعة أفرع في دلتا نهر أوتا ليكون نقطة الهدف. وحدد مكان الصفر لأن يكون على ارتفاع 1980 قدما. وفي الساعة الثامنة وخمس عشر دقيقة تم إسقاط القنبلة من إينولا جيي. وقد أخطأت الهدف قليلا وسقطت على بعد 800 قدم منه. في الساعة الثامنة وست عشر دقيقة وفي مجرد ومضة سريعة كان 66000 قد قتلوا و69000 قد جرحوا بواسطة التفجير المتكون من 10 كيلو طن.
كانت الأبخرة الناجمة عن التفجير ذات قطر يقدر بميل ونصف. وسبب التفجير تدميرا بالكامل لمساحة قطرها ميل. كما سبب تدميرا شديدا لمساحة قطرها ميلين. وفي مساحة قطرها ميلين ونصف احترق تماما كل شيء قابل لأن يحترق. ما تبقي من منطقة التفجير كان متوهجا أو محمرا من الحرارة الشديدة. اللهب كان ممتدا لأكثر من ثلاثة أميال قطرا.

- 2ناجازاكي
في التاسع من أغسطس سنة 1945، تمت معاملة مدينة ناجازاكي مثل مدينة هيروشيما، مع الفرق هذه المرة بأن قنبلة بلوتونيوم هي التي أسقطت عليها. أطلق على القنبلة إسم "فات مان". وحتى هذه المرة فقد أخطأت هدفها بمقدار ميل ونصف. ومع ذلك فقد كان في وسط المدينة تقريبا. وفي جزء من الثانية فقد انخفض عدد سكانها من 422 ألفا إلى 383 ألفا. إن 39 ألفا قتلوا، و 25 ألفا جرحوا. كان هذا التفجير اقل قليلا من 10 كيلو طن. التقديرات من الفيزيائيين الذين درسوا كل من التفجيرين قدروا بأن القنابل التي سقطت قد استخدمت فقط واحد من عشرة من واحد في المائة من قدرتها التفجيرية.
- 3المنتجات الثانوية للتفجيرات الذرية
وبينما مجرد التفجير الذري هو قاتل بما فيه الكفاية أن قدرته التدميرية لا تتوقف عند ذلك. فالغبار الذري المتساقط يخلق مخاطر أخرى أيضا. إن المطر الذي يعقب أي تفجير ذري يكون محملا بجزيئات ذات نشاط إشعاعي. إن كثير ممن بقوا على قيد الحياة من انفجار هيروشيما وناجازاكي استسلموا للتسمم بالإشعاع الناجم عنه.
الإنفجار الذري أيضا له مفاجئات خفية قاتلة وذلك بتأثيره على الأجيال المستقبلية التابعة للذين عايشوه. سرطان الدم أو اللوكيميا يعتبر ضمن أعظم بلاء ينتقل لأبناء هؤلاء الذين بقوا على قيد الحياة بعد الإنفجار.
وبينما السبب الرئيسي خلف القنبلة الذرية واضح، فإن هناك مخلفات جانبية أصبح لها اعتبارها عند استعمال الأسلحة الذرية. فبمجرد قنبلة ذرية صغيرة فإن منطقة ضخمة بما فيها من مواصلات واتصالات ومعدات وغيرها قد أصبحت فجأة ميتة تماما، وهذا راجع بسبب إحداث نبضات كهرومغناطيسية تم إشعاعها من التفجير الذري من ارتفاع عال. وهذا النوع من التفجيرات من مستوى عال تقوم بإحداث نبضات كهرومغناطيسية بما يكفي لإتلاف أي شيء إلكتروني إبتداء من أسلاك الكهرباء أو أي جهاز الكتروني وأي نوع من معالجات العودة .
في الأيام الأولى من بداية عصر الذرة كان يظن بأنه سيأتي يوم تستخدم فيه الذرة لأغراض تساعد الإنسان في حياته كأن تستعمل قوة الذرة في شق القنوات الكبيرة مثل قناة بنما أو خلافه، ولكن الآن لا حاجة للقول بأن هذا اليوم لم يأتي أبدا. وبدلا من ذلك فإن الإستخدامات الذرية من أجل التدمير قد زادت. وهناك التجارب الذرية في مناطق مختلفة من العالم ستستمر ما لم يوضع قانون يحرمها.

4- تحليل مناطق الإنفجار في القنبلة الذرية
....
[5] [4] [5]
. . . .
. [3] _ [3] .
[2]
.....
. . [4] . .[2]. [1] .[2]. . [4]. .
. . . .
. . [2] . .
. [3] - [3] .
. . . .
[5] . [4] . [5]
. .
1 ـ نقطة التبخير
إن كل شيء موجود هنا يتبخر بواسطة الإنفجار الذري. الإماتة 98%. الضغط الزائد 25 psi. سرعة الهواء 320 ميلا في الساعة.
2 -التدمير الكلي
جميع المنشآت يتم تسويتها بالأرض تماما. الإماتة 90% الضغط الزائد 17 psi. سرعة الهواء 290ميلا في الساعة.
3-تدمير حاد بسبب الإنفجار
المصانع والمباني الكبيرة تنهار. تدمير شديد لجسور الطرق السريعة. الأنهار يمكن أن تنساب بعكس اتجاهها العادي. نسبة الإماتة 65%. نسبة الجرحى 30%. الضغط الزائد 9 psi. سرعة الهواء 260 ميلا في الساعة.
4- تدمير حاد بسبب الحرارة
إن أي شيء قابل للإحراق يحترق. الناس في هذه المنطقة يختنقون بسبب حقيقة أن الأوكسجين المتوفر تستهلكه النيران. نسبة الإماتة 50%. الجرحى 45%. الضغط الزائد 6 psi. سرعة الهواء 140 ميلا في الساعة.
5- تدمير بسبب النيران والهواء
المباني السكنية تدمر بحدة. الناس يتطايرون هنا وهناك. معانة معظم من يبقون أحياء من حروق من الدرجة الثانية والثالثة. 15% موتى. 50% جرحى. الضغط الزائد 3 psi. سرعة الهواء 98 ميلا في الساعة.
في الثاني من اغسطس سنة 1939 وقبل بداية الحرب العالمية الثانية مباشرة، كتب ألبرت أينشتاين للرئيس فرانكلين روزفلت. وكان أينشتاين وعدة علماء آخرين قد أخبروا روزفلت عن المجهودات التي قام بها النازيون في ألمانيا من أجل تنقية اليورانيوم 235 أو U-235 والذي يمكن أن يؤدي إلى بناء القنبلة الذرية. وكان بعدها وبوقت قليل بدات حكومة الولايات المتحدة الأمريكية بإجراءات جدية عرفت بمشروع منهاتان. وكان هذا المشروع ببساطة يهدف لعملية تطوير أبحاث من أجل إنتاج قنبلة ذرية حقيقية.
إن أعقد شيء كان يجب انجازه هو انتاج كميات معقولة من اليورانيوم المشبع من نوع 235 كي يحافظ على استمرارية التفاعل أو الانشطار الذري.
في ذلك الوقت كان من الصعب جدا استخراج اليورانيوم نوع 235. وفي الواقع، فإن نسبة التحويل من خام اليورانيوم المستخرج من الطبيعة إلى معدن اليورانيوم هو 500 إلى 1 ناهيك أمرا سلبيا آخر هو أن جزءا واحدا من من اليورانيوم الذي تمت تنقيته من خام اليورانيوم يحتوي على أكثر من 99% يورانيوم من نوع 238(U-238)، والذي يعتبر من ناحية عملية غير ذي فائدة للقنبلة الذرية.
ولكي تتعقد الأمور أكثر فإن كل من اليورانيوم U-238و U-235متشابهين في تكوينهما الكيماوي. وهذا يعني تصعيب عملية الفصل أكثر. يمكن تمثيل الأمر بصعوبة فصل محلول السكروز من محلول الجلوكوز. لا توجد طريقة فصل كيماوية يمكن أن تفصل هذين النظيرين. وحدها الطريقة الميكانيكية هي ذات الفعالية القادرة على فصل U-235من U-238. وقد أمكن علماء عديدون من جامعة كولومبيا من حل هذه المعضلة.
تم انشاء وحدة تخصيب اليورانيوم في منطقة أوك ريدج في ولاية تينيسي. وابتدع devised إتش سي أوري مع مجموعة من زملاءة ومساعدين له نظام يعمل على أسس gaseous diffusion. تبع هذه العملية أن إرنست لورنس وهو مخترع السيكلوترون Cyclotron من جامعة كاليفورنيا في بيركلي استخدم عملية تتضمن الفصل المغناطيسي للنظيرين isotopes. تبع هاتين العمليتين استعمال طريقة الطرد المركزي الغازي gas centrifuge وذلك من أجل فصل المزيد من اليورانيوم U-235 الأخف من اليورانيوم U-238 الأكثر وزنا وغير القابل للإنشطار وذلك بواسطة الفرق في كتلة كل منها.
بمجرد أن اكتملت الإجراءات، كل ما كان مطلوبا عمله هو أن تضع الأفكار والطرق المذكورة كلها تحت الإختبار من أجل القيام بالإنشطار الذري، مزيد من التفصيلات حول تلك الطرق سنأتي إليها لاحقا.
وخلال فترة عمل استغرقت ست سنوات بدأت منذ سنة 1939 وحتى سنة 1945، فإن أكثر من 2 مليون دولار صرفت على مشروع مانهاتان. إن المعادلات والقواعد الخاصة بتنقية اليورانيوم ووضع مكونات القنبلة الذرية معا لجعلها في حيز الوجود قد تم تطويرها وإيجادها كما رأيناها وذلك بواسطة عقول عظيمة في هذا الزمن. من ضمن هؤلاء الذين أطلقوا العنان لعقولهم لإيجاد هذه القنبلة هو جي روبيرت أوبنهايمر. أوبنهايمر كان القوة الأساسية خلف مشروع ماناتان. وقد أدار هذا المشروع بكل حرفيته، مستفيدا من العقول الأخرى معه والتي جعلها تعمل بأقصى طاقة لها. لقد تابع المشروع كاملا من بدايته وحتى اكتماله. وأخيرا جاء اليوم الذي وجد فيه الجميع في لاس ألاموس ما إذا كانت تلك "الأداة" التي يقومون بتصنيعها عملاق القرن العشرين الفارغ والعديم القيمة أم لربما تقوم بإنهاء الحرب العالمية. حتى جاء ذلك الصباح القاتل في منتصف صيف 1945.في الساعة 5 45 حسب التوقيت المحلي لمنطقة الجبال أيام الحرب، في يوم السادس عشر من يوليو 1945، امتدت كتلة نار بيضاء من حوض جبال "جيميز" في شمال "نيو مكسيكو" إلى عنان السماء التي كانت لا تزال مظلمة لتعلن تلك "الأداة" الدخول إلى عصر الذرة.

إن ضوء التفجير تحول بعدها إلى برتقالي حيث بدأت كرة النار الذرية تندفع بشدة للأعلى وبسرعة 360 قدما في الثانية، ثم بدأ لونها في الاحمرار ثم بدأ اللون يتقطع حيث بدأت النار تبرد. وظهرت غيمة على شكل مشروم مكونة من بخار مشع بارتفاع ثلاثون ألف قدم. وتحت الغيمة فإن كل ما تبقى من تراب مكان التفجير هو قطع زجاجية ذات نشاط إشعاعي ولها لون أخضر. وكل هذا نتج بفعل الحرارة الشديدة الناجمة عن هذا الفعل

لقد اخترق ذلك الضوء الناجم عن التفجير سماء ذلك الصباح الباكر بلمان غاية في الشدة لدرجة أن ساكني المناطق المجاورة والواقعة بعيدا عن مكان التفجير يمكن أن يحلفوا لك بأن الشمس قد أتت مرتين في ذلك اليوم. وقد كان من أشد الأمور غرابة أن فتاة عمياء رأت الوميض من على بعد 120 ميلا.

كثير من العلماء والمشاركين في هذا المشروع وبعد أن شاهدوا النتائج، وقعوا على التماسا لإزالة ذلك الموحش الذي أوجدوه، ولكن اعتراضاتهم لم تلق إلا أذنا طرشاء. بعدها لم يكن موقع التجارب المميت في نيو مكسيكو هو آخر المواقع على الكرة الأرضية التي تجرى فيها التجارب الذرية.









تم بحمد الله

---

hg'hrm hgk,,dm ,hsjo]hlhjih

[أنس]

الردووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووود

[الصيداح]

الله يبارك فيك معلومات مفيدة ورائعة

[محمد نصر]

اولا ارحب بيك اخي الحبيب في هذا الملتقي الطييب

شرفتنا ونورتنا

وان شاء الله تجد الاستفاده الكامله

وننتظر مواضيع الرااائعه دوما

بارك الله فيكم علي هذا الموضوع الطيب وهذه المعلومات

جزاكم الله خيرا

ننتظر المزيد

[كريم القوصي]

بارك الله فيك اخي الكريم

واهلا ومرحبا بك في ملتقي اهل العلم اخ فاضلا وعضو متميزا وقلما مبدعا

مشكور علي موضوعك الرائع ومعلوماتك المفيدة

جزاك الله خيرا وجعله الله في ميزان حسناتك

[تراتيل السلام]

بارك الله فيك انس معلومات كتير حلوه ومفيده جزاك الله كل الخير

[فاطمه]

بارك الله فيك أخى الكريم وجزاك عنا خيرا ً على هذا المجهود الرائع والمعلومات الهامة القيمة

[ابراهيم عبدالله]

بارك الله فيك الاخ الفاضل انس
وفى انتظار المزيد افدتنا افادكم الله

[محمد سليم]

بارك الله فيك اخي في الله انس
والله انا كنت قرئة عن الاسلحة النووية والبيلوجية والكيميائية من حوالي 10 سنين

الكتاب كان اسمه الدمار الشامل ولكن للاسف مش متذكر اسم الكاتب

وعلي حد معلوماتي الي انا عرفتها من الكتاب والي استنتجته من الكتاب ان الحرب النووية القادمة سوف تتسبب في خصارة لن تستطيع البشرية تعويضها مهما فعلوا ومهما صنعوا

لان علي حد معلوماتي ان السلاح الفتاك النووي في الماضي والذي تم استخدامه في الجريمة البشعه في حق اليابان
كانت قوتها 5 ميجا وزي ما احنا عارفني ايه الي عملته
انا بتاعت اليوم 25 ميجا يعني ضعفها خمس مرات

ربنا يسترها

ولو كنت متخصص في هذا المجال وعندك طموح في تطوير نفسك في هذا المجال عليك بقرآة الكتاب الذي ذكرته

لان به الغاز لو استطعت انتحلها لاصبح لك شئن عظيم

بالفعل به لغز وبفضل الله وصلت الي حل بسيط وكنت علي وشك قتل نفسي انا وابي ولكن ربنا سترها