المبحث الخامس

الأنواع والذخائر

أولاً: مولد العصر الذري العملي

على الرغم من أن الألمان قد بدءوا العصر النووي بتجربة العالمان ستراوشمان وأوتوهانز في نهاية عام 1938، فقد اتضح فيما بعد، وقبل نهاية الحرب العالمية الثانية، أن ألمانيا النازية لم تَبْنْ أسلحة نووية، وأن البحث النووي فيها لم يعطي الأهمية الكافية. وعلى عكس ذلك فإن العلماء الأمريكان والغربيين الذين هاجروا بسبب الحرب إلى أمريكا أدركوا الأهمية الحربية للطاقة النووية، وبدءوا التفكير الجدي في استغلالها في الأغراض الحربية.

لقد اتفق العلماء في الولايات المتحدة الأمريكية على أن يبعث إينشتاين برسالة إلى رئيس الولايات المتحدة الأمريكية في ذلك الوقت روزفلت، يخبره بالأهمية الحربية لاكتشاف الانشطار النووي في ألمانيا. ولقد أدى هذا إلى اهتمام الحكومة الأمريكية بموضوع السلاح النووي، وتم في بداية عام 1943، إنشاء مشروع مانهاتن السري لبناء سلاح نووي تحت إشراف الدكتور روبرت أوبينهايمر Robert Openheimer   الأستاذ بجامعة كاليفورنيا. وفي السادس عشر من يوليه 1945، تم إنشاء هذا المشروع بنجاح حيث تم أول تفجير تجريبي نووي في صحراء آلماجوردو Almagordo بولاية نيومكسيكو الأمريكية. وبذلك انطلقت الطاقة الكامنة في الذرة بفعل الإنسان، وشهد ذلك اليوم مولد العصر الذري العملي.

ثانياً: أنواع الأسلحة النووية

1. القنبلة النووية (الذرية) Nuclear (Atomic) Bomb

يمكن أن يحدث الانشطار النووي Nuclear Fission في عنصري اليورانيوم 235 والبلوتونيوم 239 وذلك عندما يتعرضان لسيل من نيوترونات بطيئة. وهذا الانشطار ينتج عنه انطلاق نيوترونات تهاجم ذرات أخرى وتنشطر وهكذا يحدث التفاعل المتسلسل النووي. (اُنظر صورة القنبلة النووية)

وتجدر الإشارة إلى أن الفكرة الأساسية في صناعة القنبلة الذرية هي الحصول على طاقة كبيرة جداً في زمن قليل جداً ، وتوضع المادة القابلة للانشطار النووي مثل البلوتونيوم أو اليورانيوم على هيئة قطع صغيرة الحجم ، كل قطعة أقل من حجم معين يطلق عليه الحجم الحرج Critical Mass""، وتحفظ على أبعاد متساوية عن بعضها حتى لا يحدث الانشطار النووي إلا عندما يراد تفجير القنبلة ، وفي هذه الحالة تجمع القطع الصغيرة الحجم بطريقة خاصة وسرعة فائقة. ويمكن كذلك الوصول إليها بإحداث انفجار قوي باستخدام مادة شديدة انفجار مثل TNT، خلف هذه القطع لتجميعها والوصول بها إلى الحجم الحرج فيحدث التفاعل في زمن قصير جداً وبسرعة فائقة، وتنطلق طاقة الانفجار الهائلة المكونة من موجة ضغط وموجة حرارية وإشعاعات مؤقتة (خارقة) وإشعاعات مستمرة (تلوث بالمواد المشعة)، وتستخدم مادة البلوتنيوم 239 أو اليورانيوم 235، وقد استخدمت المادة الأولى في صناعة قنبلة ناجازاكي بينما استخدمت الثانية في صناعة قنبلة هيروشيما. ويطلق على أقل حجم من المادة القابلة للانقسام التي تسمح باستمرار الانشطار المتسلسل الذي يؤدي إلى حدوث طاقة الانفجار الذري الهائلة اصطلاح الحجم (الكتلة) الحرجة، ويعتمد هذا الحجم على كل من نوع المادة الانشطارية (يورانيوم 35 أو بلوتونيوم 239) وشكل وحجم العبوة شديدة الانفجار وكثافة المادة الانشطارية ووفرة النيوترونات.

تعتمد مقدار الطاقة الناتجة عن انفجار القنبلة النووية بشكل عام على نوعية التقنية المستخدمة في صنع القنبلة النووية. فمثلاً كانت القنبلة البدائية الأولى التي ألقيت على مدينة هيروشيما، تزن 4 طن وتحتوي على قدرة تدميرية تعادل 20 ألف طن من ثلاثي نيروتولوئين TNT بينما طورت حالياً هذه القنابل النووية بحيث أصبحت تزن 0.1 طن فقط بقوة تدميرية تعادل 200 ألف طن من TNT. وكما هو معروف فإنه كلما زادت القوة التدميرية للقنبلة وقل وزنها كلما كانت أكثر كفاءة، بحيث يمكن حملها بسهولة على شكل رؤوس نووية بواسطة الصواريخ. تستخدم مثل هذه القنابل النووية كأسلحة إستراتيجية للهجوم على أهداف كبيرة مثل المدن. هذا ويمكن تصنيع قنابل نووية صغيرة تكون قدرتها التدميرية في حدود ألف إلى خمسة آلاف طن من TNT تستخدم كأسلحة تكتيكية يتم قذفها بمقاتلات أو صواريخ للهجوم على أهداف صغيرة مثل المطارات ومصانع الأسلحة ومواقع الصواريخ وغيرها.

مكونات القنبلة النووية

تتكون القنبلة النووية من 4 إلى 8 كيلو جرامات على شكل كميتين منفصلتين من يورانيوم 235 المُخصب بنسبة أعلى من 80 % (أي يحتوي على أكثر من 80 % من يورانيوم 235 السريع الانشطار وأقل من 20 % يورانيوم 238 الطبيعي)، أو البلوتونيوم 239 وجهاز خاص لجمع وضغط هاتين الكميتين ضغطاً مفاجئاً إلى حجم أصغر. يمكن إحداث هذا الضغط باستخدام كمية من مادة ثلاثي نيتروتولوئين TNT الشديدة الإنفجار. وحتى يكون الإنفجار النووي ناجحاً يجب أن يستفاد من جميع النيوترونات المنطلقة في شطر جميع نوى اليورانيوم أو البلوتونيوم كالكادميوم مثلاً. كما يجب ألا تتشتت النيوترونات وتبطئ سرعتها وذلك بأن تكون كمية اليورانيوم أو البلوتونيوم المستخدمة مناسبة بحيث لا تسمح بتشتت النيوترونات. فيجب ألا تقل كتلة اليورانيوم أو البلوتونيوم عن مقدار معين (4 إلى 8 كيلو جرامات) يعرف بالكتلة الحرجة التي تشغل حجماً معيناً عندما تضغط فجأة يعرف بالحجم الحرج بحيث يسمح باقتناص كل النيوترونات وعدم ضياع أي منها. (اُنظر شكل القنبلة الذرية)

وعند حدوث الانفجار النووي فإن الطاقة الناتجة تحول المواد المستخدمة إلى غاز وينتج ضغط هائل وريح شديدة السرعة تتكون نتيجة التمدد المفاجئ، كما ينتج وميض وهاج أقوى من ضوء الشمس ودرجة حرارة تصل إلى عشرة ملايين درجة مئوية، وعندما يتحرر الغاز من هذا الضغط تنطلق موجة لافحة تحمل خطراً مميتاً على هيئة إشعاعات قوية مختلفة الأنواع تؤدي إلى قطع التيار الكهربائي وإيقاف محركات السيارات حتى الواقعة على مسافات بعيدة نسبياً من موقع الانفجار. هذا غير الأتربة الكثيفة التي تثار وتكتسب خاصية الإشعاع باندماجها في عملية التفجير واختلاطها بالإشعاعات أثناء الانفجار النووي.

وتتكون هذه الأشعة في الغالب من ثلاث أنواع هي أشعة ألفا، وبيتا، وجاما تتألف أشعة ألفا من جسيمات لها شحنة موجبة مقدارها +2 وكتلتها تساوي 4 وهي عبارة عن أيونات الهليوم. ونظراً لثقل هذه الجسيمات وانخفاض سرعتها النسبية (يبلغ متوسط سرعتها عُشر سرعة الضوء) فإنها لا تخترق الأجسام بسهولة. فهي تخترق مسافة 5 إلى 10 سنتيمتر من الهواء أو 0.1 مليمتر من أنسجة الجسم. لذلك فإن هذه الأشعة إذا كان مصدرها خارج الجسم فليس لها ضرر على الصحة. أما إذا كانت آتية من مادة مشعة داخل الجسم، أخذت عن طريق الجهاز التنفسي أو الجهاز الهضمي من الهواء أو المأكولات والمشروبات الملوثة بالإشعاع الناتج عن الانفجار، فإنها تسبب أضراراً كبيرة للأنسجة الداخلية التي تلامس هذه المواد المشعة.

أما أشعة بيتا فهي عبارة عن إلكترونات تسير بسرعة عالية قد تصل إلى سرعة الضوء ولها قدرة اختراق أعلى من أشعة ألفا. تخترق أشعة بيتا واحد إلى خمسة عشر سنتيمتراً في الهواء أو واحد إلى ثلاث سنتيمترات في أنسجة الجسم، ولها قدرة نوعاً ما على اختراق الأجسام الصلبة ولكنها لا تنفذ خلال طبقة من الرصاص سمكها 2 مليمتر. ونظراَ لأنها تخترق جزءاً من طبقة الجلد فإنها تسبب ضرراً شديداً في الطبقات الجلدية العليا إذا مرت بقرب الجلد. أما إذا دخلت هذه الأشعة للجسم عن طريق الأكل أو التنفس فإنها تسبب خطورة كبيرة.

أما أشعة جاما فهي عبارة عن أشعة كهرومغناطيسية تسير بسرعة الضوء العادي ولا تتأثر بالمجال الكهربي أو المغناطيسي، أي أنها لا تحمل شحنة. وهي تشبه الأشعة السينية (أشعة أكس) إلا أن طول موجتها أقصر بكثير لذا فإن طاقتها أكبر وقوة اختراقها أعظم وبذلك فإنها تحدث أضرار بالغة في الجلد وفي داخل الجسم.

وعندما تتعرض الأجسام البشرية بصورة كبيرة إلى الإشعاعات النووية بشكل عام تؤدي إلى حروق وأمراض سرطانية مختلفة، كما تؤدي إلى اختلال بناء الجسم وإلى فقر الدم. وفي حالة تعرض الجسم لكمية عالية جداً من الإشعاع النووي فإنه يؤدي إلى الموت.

ويصيب الإنسان الإشعاع النووي إما بعد الانفجار النووي مباشرة أو من الغبار النووي المتخلف عن الانفجار النووي. والغبار النووي هو مجموعات هائلة من الرقائق المشعة المختلفة الحجم والصفات منها ما مصدره مادة القنابل نفسها ومنها أتربة اكتسبت خاصية الإشعاع باندماجها في عملية التفجير واختلاطها بالإشعاعات أثناء الانفجار النووي. وتجدر الإشارة إلى أن الغبار النووي قد يبقى عالقاً في الفضاء سنوات عديدة.

وللحصول على اليورانيوم 235 والبلوتونيوم اللازمان لصنع القنابل النووية. فإن مادة اليورانيوم توجد في الطبيعة على هيئة يورانيوم 238 وتحتوي فقط على 0.7% من يورانيوم 235. ولابد من تخصيب اليورانيوم 238 الطبيعي بحيث يحتوي على 2 إلى 4% يورانيوم 235 حتى يصلح بأن يستخدم كوقود في المفاعلات النووية، علماً بأن هناك أنواعاً معينة من المفاعلات النووية تستخدم يورانيوم 235 المخصب بدرجة عالية، كوقود. وتتم عملية الإخصاب بواسطة أجهزة خاصة. وإذا رُغب في استخدام اليورانيوم في صنع القنابل النووية فلابد أن يصل درجة إخصابه إلى 80% على الأقل يورانيوم 235. تنشطر نواة اليورانيوم الطبيعي داخل المفاعلات النووية بصعوبة مقارنة بنواة اليورانيوم 235 نظراً لأن الأخيرة أقل استقراراً وبالتالي أكثر قابلية للانشطار النووي من اليورانيوم 238.

لذلك يمكن لأي دولة ترغب في الحصول على سلاح نووي بإنشاء معمل لإخصاب اليورانيوم دون الحاجة إلى إقامة مفاعلات نووية لإنتاج الطاقة الكهربائية. وتعتمد عملية إخصاب اليورانيوم على كون النظير الأخف وزناً (يورانيوم 235) في أي خليط غازي (يحول اليورانيوم إلى الحالة الغازية) تتطاير وتنفذ أولاً بسرعة أكبر من النظير الأثقل (يورانيوم 238) وبذلك يمكن فصل يورانيوم 235 عن يورانيوم 238. هذا وقد طور العلماء الأمريكيون حديثاً جهازاً بسيطاً لإخصاب اليورانيوم بواسطة أشعة ليزر حيث تقوم الأشعة بإزالة بعض الإلكترونات عن ذرات اليورانيوم 235 دون أن تتأثر ذرات اليورانيوم 238. وبذلك يكتسب يورانيوم 235 شحنة كهربية موجبة وبالتالي يمكن تجميع ذراته بواسطة لوحة جامعة ذات شحنة سالبة.

أما البلوتونيوم فهو لا يوجد في الطبيعة وإنما يتم الحصول عليه كناتج جانبي لعملية توليد الطاقة في المفاعلات النووية باستخدام اليورانيوم المُخصب لدرجة 2 إلى 4% كوقود نووي. ويتم استخلاص البلوتونيوم من المواد المشعة الأخرى (مخلفات الوقود النووي المستهلك) بأجهزة استخلاص خاصة.

2. القنبلة الهيدروجينية

تعتمد فكرة القنبلة الهيدروجينية أو القنبلة النووية الحرارية على عملية الاندماج النووي nuclear Fusion بين نظيري الهيدروجين (التريتيوم مع الديوتيريوم) لتكوين ذرة هيليوم. ويكون الفرق في كتلة المواد المتفاعلة والمواد الناتجة من هذا التفاعل النووي حوالي 0.4% تنبعث على شكل طاقة هائلة تعادل ما ينتج من انفجار عشرين مليون طن من مادة ثلاثي نيتروتولوئين TNT. أي أن انفجار قنبلة هيدروجينية يزيد عن انفجار قنبلة نووية بمائة إلى ألف مرة.

وتدعى القنبلة الهيدروجينية بالقنبلة الحرارية النووية Theermonuclear Bomb لأن تفاعل التحام النوى عبارة عن تفاعلات نووية حرارية وذلك لأنها لا تبدأ إلا إذا ارتفعت درجة حرارة المواد المتفاعلة إلى درجة حرارة عالية جداً. والذي يجعل هذا التفاعل يستمر حتى تنتهي المكونات هو أن هذه التفاعلات نفسها تفاعلات طاردة للحرارة (مولدة للطاقة) Exothermic.

مكونات القنبلة الهيدروجينية (اُنظر شكل القنبلة الهيدروجينية)

أ. الوقود النووي: من 1.36 كيلو جرام من التريتيوم و 0.91 كيلو جرام من الديوتيريوم.

ب. وسيلة التفجير: قنبلة نووية صغيرة، تحيط بالوقود النووي، تستخدم لتوفير درجة الحرارة اللازمة لإتمام عملية الاندماج المطلوبة لتكوين الهيليوم

ج. الغلاف الخارجي: وهو غلاف من الصلب به نسبة كبيرة من اليورانيوم 238 (انقسامي في درجة الحرارة العالية) للحصول على طاقة انفجارية تدميرية إضافية.

ويمر التفاعل داخل القنبلة الهيدروجينية بثلاث مراحل هي:

·           انشطار نواة ذرة اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239.

·           اندماج أنويه الذرات الخفيفة من نظائر الهيدروجين (ليثيوم ، ديوتيريوم).

·           انشطار لنواة ذرة اليورانيوم 238 (الغلاف الخارجي للقنبلة) حيث يعطي ذلك كمية تلوث إشعاعي كبيرة.

تكون الطاقة الناتجة عن انفجار القنبلة الهيدروجينية أكبر بمئات المرات من تلك الناتجة عن انفجار القنبلة الذرية، ويرجع السبب في ذلك إلى أن القنبلة الهيدروجينية غير محددة بكتلة حرجة.

3. القنبلة النيوترونية

هي عبارة عن قنبلة هيدروجينية مصغرة، إلا أن تركيبها وتأثيرها يختلف عن القنبلة الهيدروجينية. حيث أن معظم مفعول القنبلة النيوترونية يكون على شكل إشعاع نيوترونات تخترق الأجسام الحية وتؤدي إلى قتلها في الحال بينما لا تؤثر على المنشآت بشكل يذكر على عكس القنبلة الهيدروجينية التي يتمثل معظم مفعولها فيما تبثه من حرارة وضغط يسببان الدمار للمنشآت والكائنات الحية على السواء.

4. أسلحة الجيل الثالث

ونتيجة لاجتهاد العلماء في تطوير الأسلحة النووية بدأ ظهور نوع جديد منها هو أسلحة الجيل الثالث، ويركز على إنتاج نوع معين مـن التأثيرات يتمشى مع الاستخدام الدفاعي لها.

وقد تم في "معمل لورانس ليفرمول القومي الأمريكي" - بالاشتراك مع معامل الأسلحة الأخرى - تطوير هذا السلاح حيث  طُرحت عدة أفكار تتعلق بأسلحة الجيل الثالث منها:

أ. استخدام الأشعة السينية الناتجة من انفجار نووي لإنتاج شعاع ليزر يستخدم كوسيلة دفاعية ضد مقذوفات العدو وهي لا تزال في الجو أو كسلاح ضد الأقمار الصناعية.

ب. التوجيه الراداري للأسلحة النووية عالية الإشعاع ذات الأعيرة الصغيرة من 50 - 100 طن وتفجيرها داخل المسار الخاص بالمقذوفات المعادية القادمة من الجو ، ومن هذه الأسلحة: الرأس النووي للمقذوف "سنترى" “Sentri” المضاد للمقذوفات والذي يتم تطويره بصورة مكثفة في معامل "ليفرمور" "Levermour" الأمريكية ويصفه الخبراء بأنه أول سلاح نووي يستخدم للأغراض الدفاعية.

ج. أسلحة نووية تم تصميمها خصيصاً لخلق موجة كهرومغناطيسية ضخمة لتدمير اتصالات العدو، وتنتج هذه الموجة من انفجار فوق الغلاف الجوي للأرض، كما تشمل هذه التكنولوجيا إنتاج نوع من الموجات الكهرومغناطيسية يوجه بأشعة الميكروويف ذات القدرة العالية. ويعد العمل في مجال الأشعة الكهرومغناطيسية ـ الناتجة من الانفجار النووي ـ من أهم المشروعات الأمريكية الرئيسية لإنتاج أسلحة نووية دفاعية.

ثالثاً: أعيرة الذخائر النووية

يقاس عيار القنبلة النووية بكمية مادة T.N.T التي إذا فجرت دفعة واحدة أعطت الطاقة نفسها التي تنتج من انفجار القنبلة النووية ، أي أن الطاقة الناتجة من قنبلة نووية عيارية 20 كيلو طن تعادل الطاقة الناتجة عن انفجار 000ر20 طن من مادة   T.N.T شديدة الانفجار وقد قسمت أعيرة القنابل النووية كالآتي:

1. أعيرة صغيرة تصل قوتها حتى 10 كيلو طن.

2. أعيرة متوسطة تصل قوتها حتى 100 كيلو طن.

3. أعيرة كبيرة تصل قوتها حتى 1000 كيلو طن.

4. أعيرة كبيرة جداً تصل قوتها أكثر من 1000 كيلو طن.

رابعاً: أنواع الانفجارات النووية

تنقسم الانفجارات النووية إلي:

·       انفجار جوي (عالي أو منخفض).

·       انفجار فوق السطح (سطح الأرض أو سطح الماء).

·       انفجار تحت السطح (تحت سطح الأرض أو تحت سطح الماء).

يتوقف اختيار نوع الانفجار الذري على العوامل الآتية:

·       الغرض من استخدام السلاح النووي.

·       مواقع الأهداف النووية.

·       طبيعة العمليات التالية للضرب النووي.

1. الانفجار النووي الجوي

هو انفجار يحدث في الجو على ارتفاع من سطح الأرض بحيث لا تكاد تلمس كرة اللهب الناتجة عن الانفجار سطح الأرض أو سطح الماء. ويتوقف هذا الارتفاع على عيار الذخيرة النووية وعلى توقيت التفجير، ويتراوح بين مئات إلى آلاف الأمتار. وتسمى النقطة الواقعة على سطح الأرض أو الماء التي يتم فوقها التفجير النووي نقطة الصفر[1]. ويبدأ الانفجار الجوي النووي بوميض مبهر للعين يستمر لحظة زمنية قصيرة ، ويمكن رؤيته على مسافة عشرات بل مئات الكيلومترات ، وتتوقف مسافة الرؤية على عيار القنبلة ، ويتحول الوميض إلى كرة من اللهب يزيد حجمها تدريجياً وتتصاعد إلى أعلى حيث تنخفض درجة حرارتها وتتحول إلى سحابة من الدخان. (اُنظر صورة الانفجار النووي)

ويعقب السحابة تيار متصاعد من الهواء يحمل معه كمية كبيرة من الأتربة ويأخذ شكل عامود منها. وفي حالة الانفجار الجوي المنخفض يستطيع عمود الأتربة الصاعد اللحاق والاتصال بسحابة الدخان ويكون معها شكلاً يماثل نبات "عش الغراب". أما في حالة الانفجار الجوى العالي فقد لا يحدث اتصال وتبقى السحب المكونة من الأتربة في منطقة الانفجار لمدة دقائق تتعذر خلالها الرؤية ، ثم تدفعها الرياح فتفقد شكلها المميز وتبدأ في التشتت.

ويستخدم الانفجار الجوي في إبادة القوى البشرية والمعدات العسكرية الموجودة في العراء وتدمير المراكز الصناعية والإدارية.

2. الانفجار النووي السطحي (الأرضي)

يحدث الانفجار النووي فوق سطح الأرض أو الماء على ارتفاع  قد يصل إلى بضعة أمتار، وفيه تلامس كرة اللهب سطح الأرض وتأخذ شكل نصف كرة أو جزء منها حيث ترتكز على سطح الأرض ثم يبدأ حجمها في الازدياد وتنفصل عن سطح الأرض وتأخذ في الانطفاء وتتحول إلى سحابة من الدخان تتصاعد إلى أعلى حاملة معها عامودا من الأتربة مكونة في النهاية شكل "عش الغراب"، ويترتب على ذلك أن يختلط بالسحابة كمية كبيرة من ذرات الأتربة. وفي حالة الانفجار السطحي أو الأرضي تتكون في نقطة الصفر حفرة كبيرة تزيد أبعادها كلما انخفضت نقطة الانفجار وزاد عيار القنبلة النووية.

ويستخدم الانفجار السطحي أو الأرضي لتلويث المناطق الأرضية أو المياه بالمواد المشعة بالإضافة إلى إبادة القوى البشرية وتدمير المعدات العسكرية والمنشآت الميدانية.

3. الانفجار النووي على سطح الماء

يتميز هذا الانفجار بتكوين عامود صاعد من الماء في أعلاه سحابة مكونة أساساً من أبخرة الماء، وبعد ثوان قليلة من الانفجار يبدأ عامود الماء في التساقط إلى أسفل وتتكون حول قاعدته سحابة كثيفة من الضباب ، وفي الوقت نفسه تتساقط من السحابة قطرات الماء المحملة بالمواد المشعة.

4. الانفجار النووي تحت سطح الأرض

يحدث هذا الانفجار على عمق بضعة أمتار تحت سطح الأرض، وتصاحبه موجة من الضغط داخل الأرض تشبه الزلزال، وأثناء تحرك هذه الموجة داخل التربة الأرضية تسبب تدمير المنشآت المقامة تحت سطح الأرض وكذلك خطوط أنابيب المياه ومواسير المجاري والخطوط التليفونية. ويتميز هذا الانفجار بامتصاص غالبية الموجة الحرارية الناتجة عنه.

5. الانفجار النووي تحت سطح الماء

تحدث في الانفجار النووي تحت سطح الماء الظواهر نفسها الناتجة عن الانفجار النووي فوق سطحه ولكن على نحو أكثر وضوحاً وتجسيماً. وتستخدم الانفجارات النووية على وتحت سطح الماء عادة لتدمير السفن والمواني ومنشأتها والمساعدات الملاحية.