अणुबॉंब

अणुबॉंब; प्लुटोनियम(239) वा युरेनियम (235) ह्या सारक्या समस्थानिकांचें अणुकेंद्र भंजन (फुटप - fission) वा संघटन (एकठावप- fusion) करून ह्या अणुकेंद्रीय विक्रियांवरवीं स्फोटक ऊर्जा (energy) तयार जाता.ह्या स्फोटक ऊर्जेचो सांठो आशिल्ल्या अण्वस्त्राक अणुबॉंब अशें म्हणटात. युरेनियम(235), युरेनियम (233), प्लुटोनियम (239) हातूंतली भंजन- विक्रियांची सांखळी स्वयंचलित आसता;
पूण युरेनियम (238), थोरियम (232) हांचे भंजन भायल्या साधनांनी, म्हळ्यार बळिश्ट न्यूट्रॉनांची एकसारकी पुरवण करून सांबाळटें पडटा.पयल्या प्रकाराक फकत ‘भंजन’ असें म्हणटात आनी दुसऱ्याक ‘बहिःपोषित भंडन’ अशें म्हणटात.ह्या दोनूय प्रकाराच्या स्फोटांत वस्तुमानाचें (mass) ऊर्जेंत (energy) रुपांतर जाता.आइन्स्टाइन हाणें मांडिल्ल्या E=mc² [हांगा E=ऊर्जा, m=वस्तुमान, आनी c=उजवाडाचो वेग] समीकरणाचे बसकेचेर अणुस्फोट घडून येतात. पूण ह्या दोनूय प्रकारच्या स्फोटांत,वस्तुमानाचें ऊर्जेंत रुपांतर जावपाच्या वेळार घडून येवपी विक्रिया मात वेगवेगळ्यो आसात.अणुबॉंब हो युरेनियम (235)वा प्लुटोनियम (239) हांच्या सारक्या अणुंच्या न्यूट्रॉनावरपवींघडून येवपी भंजन- विक्रियेचेर आदारीत आसा. असले भंजनविक्रियेंत उणें आसता आनी कांयवस्तुमानाचें ऊर्जेंत रुपांतर जाता.
2 डिसेंबर 1942 दिसा शिकागो विद्यापीठांत फेर्मी हाका बंजन- विक्रियेची सांखळी तयारकरपाक यश आयलें. फुडें, कोलंबिया न्हंयेवयल्या हॅनफर्ड हांगा प्लुटोनियमाच्या(अणुबॉंब तयार करपा खातीर लागपी एका मूलद्रव्याच्या)उत्पादना खातीर चडांतचड ऊर्जा उण्यांत उण्या वेळांतनिर्माम करप ही मोख आसताआनी ताका अनुसरून अणुबॉंबाची रचणूक करतात. ही गजाल साध्य करपाखातीर भंजन- सांखळी- विक्रियेचें गुणनपद (multiplication factor) आनी विक्रियेंत वांटो घेवपीन्युटॉनांचें खासा संभाव्य आयुर्मान ह्या दोन गजालींचेर आदारून आसता.हातूंतलें विक्रियेचें गुणपद एका परस शक्य तितलें चडआसूंक जाय आनी न्युट्रॉनांचें आयुर्मान शक्य तितलें उणें आसचें. हातूंतली दुसरी अट साध्य करपा खातीर शुद्ध प्लुटोनियम (239) वा युरेनियम (235) हाणें संपन्न अशा साद्या युरेनियमाची निर्मिती करची पडटी. ते खातीर युरेनियमाचे दोनसमस्थानिक वेगळे करपी‘वायवीय (pneumatic) विसरण’ (एकामेकांत भरसुपाची क्रिया थांबोवपी) यंत्रणा उबारची पडटा वा युरेनियम(235)चें प्लुटोनियम (239)त रुपांतर करपा खातीरअणुकेंद्रीय विक्रियकाचीआनी ह्या प्लुटोनियम (239)चें रसायनीक पृथक्करण करून तो वेगळो करपा खातीर यंत्रणा उबारची पडटा.
फाव त्या जुस्त खीणाक भंजन-विक्रिया चालू कून ते विक्रियेचें गुणनपद कमाल मर्यादेमेरेन वाडोवप खूब गरजेचें आसा. देखून, अणुबॉंबांतल्या घटकद्रव्यांची मांडावळ अशे हुशारकायेन करतात, की जुस्त खीणा मेरेन ह्या घटकांत भंजन- विक्रीया चालू जायना. पूण जुस्त खीणाक मात ह्या घटक- द्रव्यांतखूब खर वेगाची भंजन- विक्रिया चालू जाता. कसल्याय भंजनक्षम पदार्थांत ही विक्रिया चालू उरपा खातीर त्या पदार्थाचें आकारमानआनी वस्तुमान एका किमान मर्यादेपरस चड आसचें पडटा. किमान वस्तुमान हें खुद्द पदार्थाचेर – ताच्या संरचनेचेर आनी आकाराचेर आदारून आसता. देखून अणुबॉंबच्या इंधनाचें स्वरूप अशें दवरतात की,निमण्या खीणाक किमान वजना परस कमी आशिल्ले कुडके खूब थोड्या वेळांत एकठांय येवन एका परस चड गुणनपद आशिल्लें आकारमान प्राप्त जातलें.हें कशें सादोवप हें दरएका संबंधीत निर्मितीच्या निर्मात्याचें गुपीत जावन आसता. किमान वजना परस कमी आकारमानाचे कुडके जितले नेटान एकठांय डूं येत, तितल्या प्रमाणांत स्फोटाची खरसाण वाडटा.ा. तेच प्रमैण ज्या प्रमाणांत स्वयंस्फूर्त भंजन- पदार्थांत विक्रिया घडून येता त्या प्रमाणांत हो वेग अधिकआसप गरजेचें आसता. एका परस कमी गुणनपद आशिल्ले स्थिती पसून एका परस चडगुणनपद आशिल्ले स्थितीमेरेन वचपाचो काळ कांय दशलक्षांश सेकंदूच आसचो पडटा.हो काळ चड लांबल्यार बाँब निरूपेगी थारता. रसायनीक स्फोटांच्या वरवीं ही विक्रिया घडोवन हाडटात. आकृतीवेल्यान अणुबाँब विक्रियेच्या स्वर्पाची कल्पना येता. अणुबाँबच्या मदेगात भंजनक्षम (fissionable) पदार्थाचो कमी घनता आशिल्लो एक पोकळ गोल आसून ताचे भोंवतणी बऱ्या रसायनीक स्फोटक द्रव्यांचें आवरण आसा.पोकळ गोलाचें किमान आकारमान आनी वजन भरीव गोलाच्या मानान खूब चड प्रमाणांत आसता. ताका लागून भंजन- विक्रिया चालू जायनास्तनाय भरीव गोलाच्या किमान वजनापरस कितलेशेच चड भंजनक्षम पदार्थ एकठांय दवरूं येतात.ह्या रसायनीक स्फोटक द्रव्याच्या आवरणाचेर जायत्या सुवातींनी एकाच वेळार कीट पडपाची वेवस्था केल्ली आसता आनी जुस्त खीणाक रसायनीक द्रव्यांचो स्फोट जाता. ताका लागून तयार जाल्ल्या दाबतरंगाक लागून व्हडल्या व्यासाच्या चड घन आनी भरीव गोलांत रुपांतर जाता. म्हळ्यारूच भंजनक्षम पदार्थ एकापरस कमी गुणनपद आशिल्ले स्थितींतल्यान एकापरस चड गुणनपद आशिल्ले स्थितींत वता. याच वेळार भंजन विक्रिया चालू जाली जाल्यार तिचो वेग नेटान वाडटा. देखीक- गुणनपद 2.0 आसल्यार आनी न्यूट्रॉनाचें खासा संभाव्य आयुर्मान 10 सेकंद आसल्यार एका दशलक्षांश सेकंदाच्या काळांतूच भंजन विक्रियेचो वेग 2 इतले पटीन वाडून व्हडलो स्फोट जातलो. इंधन म्ण वापरिल्ल्या पदार्थांत स्वयंस्फूर्त भंजन- विक्रिया फाव त्या प्रमाणांत जायना जाल्यैर ह्याच जुस्त खीणाक हेर मार्गांनी न्युट्रॉनाची पुरवण भंजन- साखळी- विक्रिया चालू करपा खातीर करची पडटा. स्फोटाची हुनसाण आनी खरसाण वाडोवपा खातीर अणुबाँबाक प्लुटोनियम वा कोबाल्ट हांच्या सारक्या पदार्थांचें जाड आवरण घाल्लें आसता.भंजन- साखळी विक्रियेंत न्यूट्रॉव खूब मोट्या प्रमाणांत तयार जातात.. हे न्युट्रॉन कोबाल्टा वांगडा घांस (capture) घेवन ताचे पसून खूब खर किरणोत्सर्गी(radioactive) आनी दीर्घ अर्दे- जिवीत (half-life: किरणेत्सर्गी पदार्थाची मूळची क्रियाशीतला अर्दी जावपाक लागपी काळ) आशिल्लो कोबाल्ट(60) हो समस्थानिक खूब मोट्या प्रमाणाचेर तयार जाता आनी स्फोटाच्या वाठारांत पातळटा. सैमीक वा निकृश्ट (artificial) युरेनियमाचें धांपणे म्हूण उपेग केल्यार, ह्या युरेनियमाच्या भंजन जाता आनी स्फोटा पसून चड संहारक शक्त तयार जाता.माराणाचे बांदावळींत दारुभोंवतणी गुठलायल्ल्या कागदाचो स्फोट घडपाचे क्रियेक मदत जाता, तशीच मदत ह्या धांपण्याची जाता. अणुबाँब स्फोट भंजन आशिल्ल्या कारणान तातूंत उत्पन्न जावपी ऊर्जा 20 किलोटन TNT इतली आसता.युरेनियम (238) वापरिल्ल्या बहिःपोषित भंजन- स्फोटाची ऊर्जा एक मेगटॅन TNT तलीं आसता, आनी देखून ‘अल्प शक्ती’ अणुबाँबच्या मानान वेगळो दाखोवपा खातीर हाका ‘उच्च शक्ती’ स्फोट अशें म्हणटात. हायड्रोजन बाँब, संघटन बाँब वा ऊश्मीय अणुकेंद्रीय बाँब बाँब उच्च शक्तीचेच आसात.
पूण मार्च 1954 च्या बिकीनी चाचणी- प्रयोगांत वापरिल्लो ‘उच्च शक्ती’ बाँब बहिःपोषित भंजन- स्वरूपाचो पूण भंजन- संघटन- भंजन असल्या प्रकारचो स्फोट आशिल्लो अशें स्पश्ट जालां.ह्या बॉंबांतल्यो मुळाव्यो विक्रिया वेगळ्यो आशिल्ल्यान तांच्या बांदावळींत आनी स्फोटापसून घडून येवपी परिणामांतूय खूब मोटो फरक आसता.हायड्रोजन बाँबः हायड्रोजन बाँबाचो स्फोट हो हलक्या अणुकेंद्रांच्या जड अणुकेंद्रांत रुपांतरण जावपी संघटनेचेर आदारीत आसा. देखीक – हायड्रोजन आनी ट्रिटियम (हायड्रोजनच्या तिप्पट अणुभार आशिल्लो समस्थानिक) हांच्या संयोगाक लागून हीलियमाचो अणू तयार जाता.ताचें वस्तुमान हायड्रोजन आनी ट्रिटियम हांच्या वस्तुमाना परस कमी आसता आनी ह्या कमी जाल्ल्या वस्तुमानाचेंच ऊर्जेंत रुपांतर जाता. असल्या विक्रियांत खूब मोठ्या प्रमाणांत सगळ्या अणूचें भंजन जालें, जाल्यार सुमार 20 अब्ज कॅलरी इतली ऊर्जा तयार जाता.हलक्या अणुकेंद्रांच्या संघटने पसूनूय खूब मोट्या प्रमाणाचेर ऊर्जा निर्माण जाता हाचीं कांय उदाहरणां सकयल्या कोश्टकांत दिल्यांत ह्या कोश्टकांत 000000000 हे हायड्रोजनाचे, द000000000 हे हीलियमाचे आनी 000 हो लिथियमाचो अशे समस्थानिक दाखयल्यात. हातूंत अणूच्या संज्ञेचे दावे वटेन सकयल अणुक्रमांक आनी उजवेवचेन वयर ताचो अणुभार बरयला. तशेंच 0000000 आनी 000 हे अनुक्रमान पॉझिट्रॉन, न्युट्रिनो, गॅमा किरण आनी न्युट्रॉन हांचें उत्सर्जन दाखयतात. दरेका विक्रियेंतलो निमणो आंकडो विक्रियेंत निर्माण जाल्ली ऊर्जा दाखयता. (Mev – दक्षलक्ष इलेक्ट्रॉन व्होल्ट). वाडटा; तशेंच (6) व्या क्रमांकाचे विक्रियेक लागून जावपी ट्रिटियम (1H3) ची झीजूय भरून येता.ताका लागून क्रमांक (8) सारकिल्यो तातूंतल्या तातूंत जड अणुभार आशिल्ल्यो विक्रियाय घडटात.वयल्या विक्रियांत न्युट्रॉनांची मोट्या प्रमाणांत उत्पत्ती जावन ह्या न्युट्रॉनांच्या वरवीं हायड्रोजन- बाँबाच्या आवरणा खातीर वापरिल्ल्या युरेनियम (238) च्या अणूंत भंजन- विक्रिया घडटात. ताका लागून, आनीकूय उपाट ऊर्जा तयार जाता. हायड्रोजन- बाँबाची संरचना आनी ताचो स्फोट घडोवन हाडपाचें तंत्र हेंय एक ह्या बाँबाच्या निर्मात्याचें गुपीत आसा. हायड्रोजन बाँबाचो स्फोट करून अणुबाँबा परस शेंकड्यांनी पटींनी ऊर्जा तयार करप शक्य आसा. अणुबाँब निर्माण करपाचो प्रकल्प जे. रॉबर्ट ओपेनहायमर हाच्या फुडारपणाखाला लॉस एंलॅमॉस (न्यु मेक्सिको) प्रयोगशाळे कडेन सोंपयल्लो.1945 त तीन अणुबाँब तयार जाले. पयल्या प्लुटोनियम(239) बाँबाचो चाचणी प्रयोग एलॅमॉगोर्डो सॅंड्स (न्यु मेक्सिको) हांगा 16 जुलय 1945 ह्या दिसा जालो.6 ऑगस्ट 1945 ह्या दिसा जपानांतल्या हिरोशिमा शाराचेर युरेनियम (235) च्या अणुबाँबाची घुरी घालून अमेरिकेन अणुबाँबाचो वापर झुजांत पयलेच खेपे केलो. ो. ह्या स्फोटाक लागून सुमार 20,000 टन ट्रायनायट्रोटोल्यूइन (trinitrotoluene- TNT) इतली ऊर्जा कांय मायक्रोसेकंदांत (सुमार एक मायक्रोसेकंद = 10-6 सेकंद) निर्माण जाली आनी ह्या भिरांकूळ स्फोटाक लागून हिरोशिमा शार पुराय लासून नश्ट जालें. ह्या बाँबस्फोटांत 60,000 लोक आक्ताक सोंपले आनी सुमार 70,000 लोक गंभीर जखमी जाले.प्लुटोनियम(239) बाँब अमेरिकेन नागासकी शाराचेर 9 ऑगस्ट 1945 ह्या दिसा उडयलो.ह्याय विध्वंसक स्फोटाक लागून सुमार 39,000 लोक आक्ताक मेले आनी हेर 25,000 लोक जखमी जाले. ह्या दोनूय बाँबाचो स्फोट 650 मी. उंचायेचेर जालो आनी हवेच्या अति उच्च दाबाक लागून आनी स्फोटांत उत्पन्न जाल्ल्या प्रचंड उष्णतेक लागून हीं शारां पुराय नश्ट जालीं.
हाचे उपरांत ऑक्टोबर- नोव्हेंबर 1952 त, अमेरिकेन, पॅसिफीक महासागरांतल्या मार्शल जुंव्याचेर ‘माइक’ नांवाच्या हायड्रोजन बाँबाचो चाचणी स्फोट केलो.1 मार्च 1954 ह्या दिसा बिकिनी एटॉल (मार्शल जुंवो) हाचेर जो स्फोट जालो, ताची शक्ती 15×106 च्या शक्ती इतली आशिल्ली.मार्च 1954 त आनीकूय एक उश्मीय अणुकेंद्रीय (thermonuclear) स्फोट करप जालें.ऑगस्ट 1953 त, रशियेन केल्ल्या ऊश्मीय अणुकेंद्रीय स्फोटांत Li6H2 चो उपेग केल्लो.झुजा उपरांत अमेरिकेन पॅसिफिक महासागरांतल्या नेवेटाक हांगा तशेंच नेवाडा ह्या सुवातींनी अणुबाँब स्फोटाचे 10-12 चांचणी प्रयोग केले. इंग्लंड, फ्रांस, रशिया आनी चीन ह्या चारूय राश्ट्रांनी दोनूय प्रकारचे बाँब तयार करपाक यश मेळयलां. अमेरिकेन 1964 त पयलो अणुबाँब स्फोट केलो.अमेरिकेन 1952 त, 10 मेगॅटनचो हायड्रोजन बाँबस्फोट केलो.हवेंतलो हायड्रोजन बाँबस्फोट अमेरिकेन 1956त (15 मेगॅटन), रशियेन 1955 त (10 मेगॅटन) आनी इंग्लंडान 1954 त (5 मेगॅटन) केलो.
अणुकेंद्रीय स्फोटाचे वायट परिणामः भंजन विक्रिया आसूं वा संघटन विक्रिया आसूं असले विक्रियांत रसायनीक विक्रियांच्या मानान खूब मोट्या प्रमाणांत ऊर्जा निर्माण जाल्ल्यान अणुबाँब वा हायड्रोजन बाँब उपाट संहारक आसता.अणुकेंद्रीय स्फोटाक लागून मळबांत निर्माण जाल्ल्या खर उश्णतेक लागून सगळ्याक उजो पेट्टा आनी दाब- आघात- तरंग निर्माण जाल्ल्यान इमारती नश्ट जातात.अणुकेंद्रीय विक्रियांच्या वेळा भायर पडिल्ल्या किरणोत्सर्गाक लागून जीवसृश्ट लेगीत नश्ट जाता.त्या वेळार तयार जाल्लीं किरणोत्सर्गी द्रव्यां कांय प्रमाणांत स्फोटाच्या वाठारांत पातळटात जाल्यार कांय प्रमाणात जगभर पातळटात. ह्या वेगवेगळ्या परिणामांची खरसाण स्फोटाचो प्रकार, स्फोट जाला त्या वेळची ताची जमनीपसूनची उंचाय, ताची शक्त आनी त्या वेळा वयलें हवामान ह्या म्हत्वाच्या गजालींचेर पातयेवन आसता.हायड्रोजन बाँबाच्या स्फोटा पसून त्या मानान कमी प्रमाणांत किरणोत्सर्गील पदार्थ निर्माण जातात.धर्तरेवेल्या हवेच्या धांपण्यांच्या भायर स्फोट जाल्यार रेडिओ तरंगाच्या दळणवळणांत आडखळ तयार जाता.स्फोट भुंयेपसून जितल्या चड उंचायेचेर जाता तितली किरणोत्सर्गाची कार्यप्रवणता कमी आसता.हातूंत सगळ्यां भितर दाब-आघात-तरंग आनी ऊश्णता. तरंग हे चड आपायकारक आसात. 5 मेगॅटन बाँबांच्या जमनीवेल्या स्फोटाक लागून 10 किमी. वाठारांतल्यो इमारती नश्ट जातात, 40 किमी. अंतरा मेरेनच्या लोकांक जाळ लागता आनी 32 किमी. अंतरावेल्या वाठारांत कागद, सुकीं लांकडां असल्या पदार्थांक उजो पेट्टा.