تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام

تصميم تيلر-أولام(Teller–Ulam) هو تصميمالقنبلة الهيدروجينيةبمفهومه الذي طورته واستخدمته لأول مرةالولايات المتحدةويُستخدم منذ ذلك الحين في معظم الأسلحة النووية على مستوى العالم.ويُشار إليه بالعامية باسم "سرالقنبلة الهيدروجينية" نظرًا لاستخدامالاندماج النوويالهيدروجينيفيها، على الرغم من أنه في معظم الاستخدامات يأتي الجزء الأكبر من طاقتها التدميرية منالانشطار النوويلليورانيوم، وليس الاندماج النووي الهيدروجيني.وقد سمي بهذا الاسم نسبةً إلى المشاركين الرئيسيين في وضعهإدوارد تيلر(Edward Teller)وستانيسلو أولام(Stanisław Ulam)، اللذين طوراه في عام 1951 للولايات المتحدة الأمريكية، مع مساهمةجون فون نيومان(John von Neumann) في تطوير بعض المفاهيم المحددة. وقد تم استخدامه لأول مرة فيالأسلحة النووية الحراريةذات النطاق التدميري الذي يُقاسبـالميجا طنالمتعدد. ونظرًا لأن تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام هو الأكثر فعالية للأسلحة النووية الصغيرة، فإن جميع الأسلحة النووية تقريبًا التي تطورهاالدول الخمسة المالكة للأسلحة النووية بموجب معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النوويةتستخدمه.
وتتمثل الميزات الأساسية لهذا التصميم، والتي ظلت سرية بشكل رسمي لمدة ثلاثة عقود تقريبًا، في : 1) تقسيم المراحل إلى مرحلة الانفجار "الأولي" التي تطلق شرارة البدء، ومرحلة الانفجار "الثانوي" الأكثر قوة، 2) ضغط الانفجار الثانوي من خلالالأشعة السينيةالناتجة عن الانشطار النووي الذي يتم في الانفجار الأولي، وهي العملية التي يطلق عليها اسمالانفجار الداخلي الإشعاعي" لمرحلة الانفجار الثانوي، 3)  تسخين الانفجار الثانوي بعد الانضغاط البارد من خلال انفجار انشطاري ثانٍ داخل الانفجار الثانوي.
آلية الانفجار الداخلي الإشعاعي عبارة عنمحرك حرارييستغل الفرق في درجة الحرارة بين قناة الإشعاع الساخنة المحيطة بالانفجار الثاني والجزء الداخلي منه البارد نسبيًا. ويتم الاحتفاظ بهذا الفرق في درجة الحرارة بصورة طفيفة من خلال حاجز حراري هائل يسمى "الدافع" ويعملكـكابحللانفجار الداخلي، مما يزيد من انضغاط الانفجار الثانوي ويطيل مدته. وإذا كان مصنوعًا من اليورانيوم - وعادةً ما يكون كذلك، فمن الممكن أن يلتقطالنيوتروناتالتي تنتج عن التفاعل الاندماجي ويخضع هو نفسه للانشطار مما يزيد من الناتج الانفجاري الكلي. ويسيطر انشطار الدافع في الكثير من القنابل الهيدروجينية تيلر-أولام على الانفجار وينتج عنهتهاطلفينتاج الانشطارالمشع.
وكان أول اختبار لهذا المبدأ هوالاختبار النووي"أيفي مايك" (Ivy Mike) وأجرته الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1952. وكانت تُعرف هذه القنبلة فيالاتحاد السوفيتيباسمالفكرة الثالثة(Third Idea)لـأندريه ساخاروف(Andrei Sakharov) وتم اختبارها لأول مرة في عام 1955. وطورت كل من المملكة المتحدة والصين وفرنسا قنابل شبيهة، ولكن لم تكن هناك أسماء كودية محددة لهذه القنابل.
تعد المعلومات التفصيلية المتعلقة بأسلحة الانشطار النووي والاندماج النوويسريةإلى حد ما في جميع البلدان الصناعية تقريبًا. وفي الولايات المتحدة، تُصنف مثل هذه "المعلومات" بشكل افتراضي كـبيانات مقيدة، حتى وإن كانت موضوعة من قِبل أشخاص ليسوا موظفين حكوميين أو لهم صلة بالبرامج النووية، في مبدأ قانوني يُعرف باسم "سياسة سرية المعلومات" (على الرغم من أن موقف هذا المبدأ من الناحية الدستورية كان موضع شك وتساؤل في بعض الأوقات، راجع قضيةالولايات المتحدة الأمريكية ضد مجلة ذا بروغريسف(United States v. The Progressive)). ونادرًا ما يتم التذرع بسياسة سرية المعلومات في حالات التخمينات الخاصة. إن السياسة الرسميةلـوزارة الطاقة الأمريكيةهي عدم الاعتراف بتسريب المعلومات المتعلقة بتصميمات الأسلحة النووية، نظرًا لأن الاعتراف بهذا الأمر من المحتمل أن يفيد التصديق على المعلومات باعتبارها معلومات دقيقة. وقد حاولت الولايات المتحدة في عدد قليل من القضايا السابقة أن تقومبـالرقابة على المعلومات المتعلقة بالأسلحة في الصحف العامة، ولكن لم يصادفها إلا قدر يسير من النجاح.
بالرغم من التصريح رسميًا بنشر كميات كبيرة من البيانات المبهمة، وتسريب كميات أكبر من هذه البيانات بشكل غير رسمي بواسطة مصممين سابقين للقنابل، إلا أن معظم الأوصاف المتاحة للعامة حول تفاصيل تصميم القنبلة الهيدروجينية تعتمد إلى حدٍ ما على التخمين، أوالهندسة العكسيةالمستمدة من معلومات معروفة، أو المقارنة مع مجالاتالفيزياءالمشابهة (من الأمثلة الرئيسية على ذلكالاندماج في محفظة القصور الذاتي). وأثمرت مثل هذه العمليات عن كم هائل من المعلومات غير السرية حول القنابل النووية والتي تتسق بصفة عامة مع المعلومات غير السرية المنشورة رسميًا ومجالات الفيزياء ذات الصلة، كما أنه من المعتقد أنها متسقة داخليًا، على الرغم من أن بعض نقاط التفسيرات لا تزال تعتبر مفتوحة للنقاش. وتتشكل حالة المعلومات المتاحة للعامة حول تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام في معظمها من بعض الوقائع المحددة والموضحة في القسم أدناه.
يتمثل المبدأ الأساسي لتكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام في فكرة أنه من الممكن ربط الأجزاء المختلفة للسلاح النووي الحراري مع بعضها البعض في "مراحل" بحيث يوفر الانفجار الصاعق الذي يحدث في كل مرحلة الطاقة اللازمة لإشعال المرحلة التالية. ويتضمن ذلك على أقل تقدير مرحلةأوليةتتكون من قنبلةانشطارية("مطلقة لشرارة البدء") ومرحلةثانويةتتكون من الوقود الاندماجي النووي. وتؤدي الطاقة المنبعثة من المرحلةالأوليةإلى ضغط المرحلةالثانويةمن خلال عملية يطلق عليها اسم "الانفجار الداخلي الإشعاعي" والتي يتم التسخين في أي نقطة فيها وتخضعلـالاندماج النووي. وبفضل التصميم المقسم إلى مراحل، من المعتقد أنه يمكن إضافة مرحلةثالثةمن الوقود الاندماجي النووي أيضًا استنادًا إلى نفس مبدأ المرحلةالثانوية؛ ويُعتقد أن "قنبلة القيصر" (Tsar Bomba) طراز AN602 كانت مكونة من ثلاث مراحل.
يحيط بالمكونات الأخرىتجويفأوحاوية إشعاع، وهي حاوية تحبس طاقة المرحلة الأولى أو المرحلة الأولية داخلها مؤقتًا. ويعد الجزء الخارجي من حاوية الإشعاع هذه، والذي عادةً ما يكون الحاوية الخارجية للقنبلة، هو الدليل البصري المباشر الوحيد المتاح للعامة في أي تكوين لمكونات القنبلة النووية الحرارية. وقد أزيحت صفة السرية عن العديد من الصور الفوتوغرافية لأجزاء خارجية متنوعة للقنبلة النووية الحرارية.
من المعتقد أن تكون المرحلة الأولية عبارة قنبلة انشطارية قياسية تعملبـطريقة الانفجار الداخلي، على الرغم أنه من المرجح أن تكون ذاتنواةمعززةبكميات صغيرة من وقود الاندماج النووي (عادةً ما تكون 50/50% من غازالديوتيريوم/التريتيوم) لضمان المزيد من الفعالية، حيث يطلق وقود الاندماج النووينيوتروناتمفرطة عند تسخينه وضغطه، مما يُحدث انشطارًا إضافيًا. وبصفة عامة، فإن البرنامج البحثي الذي لديه القدرة على إنشاء قنبلة نووية حرارية يكون بارعًا بالفعل في القدرة على هندسة الانشطار المعزز. وعند الاشتعال، تصبح نواةالبلوتونيوم-239(Pu-239) و/أواليورانيوم-235(U-235) مضغوطة إلى جسم كروي أصغر حجمًا بفعل طبقات خاصة من المتفجرات التقليديةشديدة الانفجاروالتي يتم ترتيبها حولها في نسقعدسة انفجارية، مما يؤذن ببدءالتفاعل التسلسلي النوويالذي يزود "القنبلة الذرية" التقليدية بالطاقة.
أما المرحلة الثانوية فتظهر عادةً في شكلعمودمن الوقود الاندماجي النووي ومكونات أخرى ملفوفة في العديد من الطبقات. ويحيط بالعمود أولاً "كابح دافع"، وهو طبقة ثقيلة مناليورانيوم-238(U-238) أوالرصاصالذي يساعد في ضغط الوقود الاندماجي النووي (وفي حالة اليورانيوم قد يخضع في النهاية لعملية الانشطار نفسها). وداخل هذا الكابح، يوجد الوقود الاندماجي النووي نفسه، وعادةً ما يكون في شكلديوتريد الليثيوم، والذي يُستخدم لأنه أسهل في تحويله إلى أسلحة من غاز التريتيوم/الديوتيريوم المسال (قارن نجاح تجربةأيفي مايكالقائمة على الديوتيريوم المبردتبريدا عميقابالنجاح (الفائق) لتجربةكاسيل برافو(Castle Bravo) القائمة على ديوتريد الليثيوم). وعند قصف هذا الوقود الجافبـالنيوترونات، فإنه ينتجالتريتيوم، وهونظيرثقيللـالهيدروجينوالذي من الممكن أن يخضعلـالاندماج النوويمعالديوتيريومالموجود في الخليط. (انظر المقال الذي يتناولالاندماج النوويللاطلاع على مناقشة فنية مستفيضة حول التفاعلات الاندماجية.) وتوجد داخل طبقة الوقود "شمعة الاحتراق"، وهي عبارة عن عمود أجوف من مادة قابلة للانشطار (بلوتونيوم-239 أو يورانيوم-238) والذي يمكن عند ضغطه أن يخضع هو نفسه للانشطار النووي (وبسبب شكله، فإنه لا يصل إلىالكتلة الحرجةدون ضغط). وإذا كانت هناك مرحلة ثالثة، فإنها توضع أسفل المرحلة الثانوية وفي الغالب تكون مكونة من نفس المواد.
وتفصل المرحلة الثانوية عن المرحلة الأوليةمرحلة بينية. وتصدر عن المرحلة الأولية الانشطارية أربعة أنواع من الطاقة: 1) الغازات الساخنة المتمددة الناتجة عن الشحنات التفجيرية العالية التي تفجر المرحلة الأولية داخليًا؛ و2)البلازمامفرطة التسخين التي كانت في الأصل المادة الانشطارية بالقنبلة والكابح الخاص بها؛ و3)الموجات الكهرومغناطيسية؛ و4)النيوتروناتالناتجة عن الانفجار النووي الصاعق بالمرحلة الأولية. أما المرحلة البينية فهي مسؤولة عن تنظيم انتقال الطاقة من المرحلة الأولية إلى المرحلة الثانوية بدقة. فيجب أن توجه الغازات الساخنة والبلازما والموجات الكهرومغناطيسية والنيوترونات نحو مكانها الصحيح في الوقت المناسب. وقد تسببت تصميمات القنابل التي لا تكون المرحلة البينية فيها على المستوى الأمثل في فشل المرحلة الثانوية في الاعتماد في عملها بالكامل على الإطلاقات المتعددة، وهو ما يُعرف باسم "الإخفاق الانشطاري". ويعد تفجيركوون(Koon) ضمن اختبارأوبريشن كاسيل(Operation Castle) مثالاً جيدًا على ذلك، فقد سمح خلل بسيط بالتدفق النيوتروني من المرحلة الأولية لتبدأ في تسخين المرحلة الثانوية قبل أوانها، مما أضعف قوة الضغط بما يكفي لمنع حدوث أي اندماج.
هناك قدر ضئيل للغاية من المعلومات التفصيلية في المنشورات العلنية المتاحة للعامة حول آلية المرحلة البينية. وواحد من أفضل المصادر هو مخطط بياني مبسط لسلاح نووي حراري بريطاني شبيه بالرأس الحربي الأمريكيدبليو76(W76). وقد أصدرتهمنظمة السلام الأخضر(Greenpeace) ضمن تقرير يحمل عنوان"التكنولوجيا النووية ثنائية الاستخدام" (Dual Use Nuclear Technology).تظهر المكونات الرئيسية وترتيبها في المخطط البياني، إلا أن التفاصيل غائبة في معظمها؛ فضلاً عن أن التفاصيل المبعثرة التي يتضمنها المخطط من المرجح أن يكون بها حالات حذف و/أو نقاط غير دقيقة بشكل متعمد. وتحمل تلك المكونات أسماء "الغطاء الطرفي والعدسة المركزة للنيوترون" و"الغلاف العاكس"؛ وتقوم العدسة بتوجيه النيوترونات عبر قنوات إلى شمعة الاحتراق المكونة من اليورانيوم-235 (U-235)/البلوتونيوم-239 (Pu-239)، بينما يشير الغلاف العاكس إلى عاكسلـالأشعة السينيةعادةً ما يكون عبارة عن أسطوانة مصنوعة من مادة غير منفذة للأشعة السينية مثل اليورانيوم وتكون المرحلتان الأولية والثانوية على طرفيها. وهو لا يعكس مثلالمرآة؛ وإنما يتم تسخينه إلى درجة حرارة مرتفعة بفعل تدفق الأشعة السينية المنبعثة من المرحلة الأولية، ثم يقومببعثأشعة سينية موزعة بشكل متساوٍ أكثر والتي تنتقل إلى المرحلة الثانوية متسببة فيما يُعرف باسمالانفجار الداخلي الإشعاعي. وفي تجربة أيفي مايك، تم استخدام الذهب كغلاف خارجي بدلاً من اليورانيوم لتعزيز تأثير الجسم الأسود.ويأتي بعد ذلك "العاكس/حامل مدفع النيوترون". يُحكم هذا العاكس إغلاق الفجوة بين العدسة المركزة للنيوترون ( في المنتصف) والحاوية الخارجية بالقرب من المرحلة الأولية. وهو يفصل المرحلة الأولية عن المرحلة الثانوية ويؤدي نفس وظائف العاكس السابق. وهناك حوالي ستة مدافع نيوترون (المعروضة هنا مأخوذة منمعامل سانديا القومية(Sandia National Laboratories) كل منها يخترق الحافة الخارجية من العاكس مع وجود طرف في كل مرحلة؛ وجميع هذه المدافع مثبتة بالحامل ومرتبة بشكل متساوٍ نوعًا ما حول محيط الحاوية. وتكون مدافع النيوترون مائلة لكي يكون الطرف الذي تنبعث منه النيوترونات في كل طرف من أطراف المدفع موجهًا نحو المحور المركزي للقنبلة. وتعبر النيوترونات التي تخرج من كل مدفع نيوترون ويتم تركيزها بواسطة العدسة المركزة للنيوترون نحو مركز المرحلة الأولية لكي تعزز الانشطار المبدئي للبلوتونيوم. كما أن "المرشح الاستقطابيمتعدد الستيرين/مصدر البلازما" موضح (انظر أدناه).
ولم يتم التصريح بنشر أول وثيقة حكومية أمريكية تتناول بالذكر المرحلة البينية للعامة إلا مؤخرًا للترويج لبدء برنامجالرأس الحربي البديل الموثوق(Reliable Replacement Warhead) في عام 2004. ويتضمن الرسم التوضيحي مقولة تصف المزايا المحتملة للرأس الحربي البديل الموثوق جزء بجزء، وتنص مقولة المرحلة البينية على أن هناك تصميم جديد سيتم فيه استبدال "المادة الهشة السامة" والمادة "الخاصة باهظة التكلفة"... [التي تتطلب] منشأة فريدة" للتعامل معها.وهناك افتراض واسع الانتشار بأن "المادة الهشة السامة" هيالبيريليومالذي يناسب هذا الوصف، كما أنه سيعمل على تهدئةالتدفق النيوترونيمن المرحلة الأولية. وكذلك قد تُستخدم بعض المواد لامتصاص الأشعة السينية وإعادة بثها بطريقة معينة.
ومن المعتقد أن تكون "المادة الخاصة" هي مادة تسمى "فوج بانك" (FOGBANK) وهو اسم كودي غير سري، على الرغم من أنه غالبًا ما يُشار إليها باسم "الـفوج بانك" (أو " فوج بانك") كما لو كانت أجزاء مجمعة فرعية وليست مادة. ويعد تركيبها سريًا، وإن كانالهلام الغازي(الأيروجيل) من بين المقترحات المحتملة لهذا التركيب. وقد توقف تصنيعها لعدة سنوات، إلا أنبرنامج إطالة الحياةتطلب بدء تصنيعها مرة أخرى - ويعدمختبر أوك ردج الوطني(Y-12) هو المنتج الوحيد لها حاليًا (هذه هي "المنشأة الفريدة" المشار إليها). ويتضمن التصنيعمذيبامعتدل السمية ومعتدل القابلية للتطاير يطلق عليهالأسيتونتريلوالذي يشكل خطرًا على العاملين (حيث تسبب في ثلاث حالات إجلاء في شهر مارس 2006 وحده).
فيما يلي ملخص مبسط للشرح الوارد أعلاه:
إن الأسلحة النووية الحرارية قد تستعين أو لا تستعين بمرحلة أولية معززة، وتستخدم أنواع مختلفة من الوقود الاندماجي النووي، وقد تطوق الوقود الاندماجي النوويبـالبيريليوم(أومادة عاكسة للنيوتروناتأخرى) بدلاً من اليورانيوم المنضب لمنع حدوث المزيد من الانشطار.
تتمثل الفكرة الأساسية لتكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام في أن كل "مرحلة" تخضع لانشطار نووي أو اندماج نووي (أو كلاهما) وتصدر طاقة تنتقل معظمها إلى مرحلة أخرى لتطلق شرارة البدء لها. ولقد كانت الكيفية التي يتم بها "انتقال" الطاقة من المرحلةالأوليةإلى المرحلةالثانويةمحل خلاف في الصحافة العامة، ولكن من المعتقد أنها تنتقل عبرالأشعة السينيةالمنبعثة من المرحلةالأوليةالانشطارية. ومن ثم يتم استخدام هذه الطاقة في ضغط المرحلةالثانوية. وتعد التفاصيل بالغة الأهمية المتعلقة بـالكيفيةالتي تخلق بها الأشعة السينية الضغط هي النقطة محل الجدل المتبقية في الصحافة غير السرية. وهناك خمس نظريات مقترحة في هذا الشأن:
إنضغط الإشعاعالذي تمارسه الكمية الكبيرة منفوتوناتالأشعة السينية داخل الحاوية المغلقة قد يكون كافيًا لضغط المرحلة الثانوية. فبالنسبة للقنبلتين النوويتين الحراريتين اللتين تم استيعاب الحجم العام والخصائص الأولية لهما جيدًا؛ وهما القنبلة الاختبارية أيفي مايك والرأس الحربي الحديث المحمل على صاروخ جوال دبليو80 (W-80) والذي يعد شكلاً آخر من التصميم دبليو61 (W-61)، فقد تم حساب ضغط الإشعاع لهما ويبلغ 73 مليونبار(ضغط جوي) (7.3تيراباسكال) بالنسبة للقنبلة أيفي مايك و1400 مليون بار (140 تيرا باسكال) بالنسبة للرأس الحربي دبليو80.
إن ضغط البلازماالرغويةهو المفهوم الذي قدمه تشاك هانسين خلال قضية مجلة ذا بروغريسف، استنادًا إلى الأبحاث التي حددت أماكن وثائق غير سرية تسرد أنواعًا من الرغاوي الخاصة باعتبارها مكونات مبطنة داخل حاوية الإشعاع للأسلحة النووية الحرارية.
ويكون تسلسل إطلاق السلاح (الذي يحتوي على الرغوة) على النحو التالي:
وبهذا تكتمل سلسلة الانشطار-الاندماج-الانشطار. وعلى عكس الانشطار، فإن الاندماج "نظيف" نسبيًا - بمعنى أنه يصدر طاقة ولكنه لا يصدرنتاجًا مشعًاضارًا أو كميات كبيرة من ]التهاطل النووي[[. ولكن التفاعلات الانشطارية، وخاصة التفاعل الانشطاري الأخير منها، تصدر كمية هائلة من نتاج الانشطار والتهاطل. فإذا تم حذف المرحلة الانشطارية الأخيرة، عن طريق استبدال الكابح المصنوع من اليورانيوم بآخر مصنوع منالرصاصعلى سبيل المثال، فسينخفض إجمالي القوة الانفجارية بمقدار النصف تقريبًا ولكن مقدار التهاطل يكون قليل نسبيًا.والقنبلة النيوترونيةهي قنبلة هيدروجينية من دون المرحلة الانشطارية الأخيرة.
تركز الانتقادات الفنية الحالية الموجهة لفكرة "ضغط البلازما الرغوية" على تحليل غير سري مأخوذ عن مجالات الفيزياء عالية الطاقة المشابهة والتي تشير إلى أن الضغط الناتج عن هذه البلازما ما هو إلا مجردمضاعف صغيرلضغط الفوتون الأساسي داخل حاوية الإشعاع، كما أن مواد الرغوة المعروفة تتسم داخليًا بمستوى شديد الانخفاض من كفاءة امتصاص إشعاعأشعة غاماوالأشعة السينيةالمنبعثة من المرحلة الأولية. ويتم امتصاص معظم الطاقة الناتجة بواسطة إما حوائط حاوية الإشعاع و/أو الكابح المحيط بالمرحلة الثانوية. وأدى تحليل تأثيرات هذه الطاقة الممتصة إلى ظهور الآلية الثالثة:الإزالة.
تتمثل آلية إزالة الكابح - الدافع المقترحة في أن آلية الضغط الأولية للمرحلة الثانوية بالقنبلة النووية الحرارية هي أن الطبقات الخارجية من الكابح - الدافع، أو الحاوية المصنوعة منمعدن ثقيلوالتي تحيط بالوقود النووي الحراري، يتم تسخينها بشدة بفعل تدفق الأشعة السينية القادم من المرحلة الأولية لدرجة أنها تتمإزالتهافتنفجر نحو الخارج بسرعة عالية تجعل باقي الكابح يرتد نحو الداخل بسرعة هائلة، محطمًا الوقود الاندماجي النووي وشمعة الاحتراق.
إن الحسابات التقريبية للتأثير الأساسي للإزالة بسيطة نسبيًا: تتوزع الطاقة التي تخرج من المرحلة الأولية بشكل متساوٍ على جميع الأسطح داخل حاوية الإشعاع الخارجية، مع وصول المكونات إلىتوازن حراري، ومن ثم يتم تحليل تأثيرات هذه الطاقة الحرارية. وتتجمع الطاقة في معظمها داخلعمق ضوئيواحد من الأشعة السينية للسطح الخارجي للكابح/الدافع، ثم يمكن حساب درجة حرارة هذه الطبقة عندئذ. ويتم حساب سرعة تمدد السطح نحو الخارج بعد ذلك، ومن توازنزخم الحركةالنيوتوني الأساسي، يتم حساب سرعة انفجار الجزء المتبقي من الكابح نحو الداخل.
إن تطبيق الشكل الأكثر تفصيلاً لهذه الحسابات على قنبلةأيفي مايكيكون ناتجه سرعة تمدد لغاز الدافع المتبخر تبلغ 290 كيلومترًا في الثانية وسرعة انفجار داخلي تبلغ حوالي 400 كيلومتر في الثانية إذا كانت نسبة 3/4 من إجمالي كتلة الكابح/الدافع قد أزيلت، ويعد هذا القسم الأكثر توفيرًا لاستهلاك الطاقة. بالنسبة للرأس الحربيدبليو80تبلغ سرعة تمدد الغاز 410 كيلومترات في الثانية تقريبًا وتبلغ سرعة الانفجار الداخلي 570 كيلومترًا في الثانية. ويبلغ حساب الضغط الناتج عن مادة الإزالة 5.3 مليار بار (530تيراباسكال) في قنبلة أيفي مايك و64 مليار بار (6.4بيتاباسكال) في الرأس الحربي دبليو 80.
من خلال المقارنة بين الآليات الثلاثة المقترحة، يمكن التوصل لما يلي:
ضغط الإزالة المحسوب أكبر من القيمة العظمى لضغط البلازما المقترح بمقدار قيمة أسية واحدة وأكبر من ضغط الإشعاع المحسوب بمقدار قيمتين أسيتين تقريبًا. ولا توجد أية آلية مقترحة لتجنب امتصاص حائط حاوية الإشعاع وكابح المرحلة الثانوية للطاقة، مما يجعل الإزالة أمرًا حتميًا لا يمكن تجنبه. ويبدو أن الآليات الأخرى غير ضرورية.
وتشير التقارير الرسمية غير السرية الصادرة عنوزارة دفاع الولايات المتحدةإلى استخدام، أو احتمالية استخدام، مواد لدائنية رغوية في بطانات حاوية الإشعاع، وعلى الرغم من ضغط البلازما المباشر المنخفض، إلا أن هذه المواد قد تفيد في تأخيرالإزالةإلى أن يتم توزيع الطاقة بالتساوي ويصل جزء كافٍ منها إلى كابح/دافع المرحلة الثانوية.
ويرد بكتابالشمس المعتمة(Dark Sun) للكاتبريتشارد رودز(Richard Rhodes) أن طبقة من الرغوة اللدائنية سُمكها 1-بوصة-thick (25 مـم) كانت مثبتة باستخدام مسامير نحاسية في البطانة الداخلية المصنوعة من الرصاص لحاوية قنبلةأيفي مايكالمصنوعة من الصلب. ويستشهد رودز بتصريحات العديد من مصممي هذه القنبلة التي تشرح أن الغرض من طبقة الرغوة اللدائنية الموجودة داخل الحاوية الخارجية هو تأخير عملية الإزالة ومن ثم ارتداد الحاوية الخارجية: فإذا لم تكن الرغوة موجودة، فكانت ستتم إزالة المعدن من داخل الحاوية الخارجية بقوة اندفاع كبيرة، مما يتسبب في ارتداد الحاوية نحو الخارج بسرعة. إن الغرض من الحاوية هو احتواء الانفجار لأطول فترة ممكنة، مما يسمح بأكبر قدر ممكن من إزالة السطح المعدني للمرحلة الثانوية بالأشعة السينية حتى تنضغط المرحلة الثانوية بكفاءة لزيادة النتاج الاندماجي إلى الحد الأقصى. تتميز الرغوة اللدائنية بكثافة منخفضة، وبالتالي فإنها تتسبب عند إزالتها في اندفاع أقل من المعدن.
تم اقتراح عدد من الأشكال الممكنة لتصميم القنبلة، ومنها:
هناك شكلان يتميزان بالخصوصية وسيتم تناولهما بالمناقشة في قسم تالٍ: القنبلة القائمة على الديوتيريوم المسال المبردتبريدًا عميقًاوالمستخدمة في تجربةأيفي مايك، والتصميم المفترض للرأس الحربي النوويدبليو88(W88) - وهو إصدار مصغر من تكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام على شكلصاروخ ذي حامل راجع متعدد الرؤوس مستقل الاستهداف(MIRV) مزود بمرحلة أوليةمتطاولة(بيضاويةأوكرويةالشكل) ومرحلة ثانوية بيضاوية الشكل.
يبدو أن معظم القنابل لا تشتمل على "مرحلة" ثالثة - أي مرحلة (مراحل) ضغط ثالثة والتي تكون مراحل اندماجية إضافية تنضغط بواسطة مرحلة اندماجية سابقة (لا يعد انشطار الطبقة الأخيرة من اليورانيوم، الذي يوفر حوالي نصف النتاج في القنابل الكبيرة، "مرحلة" بهذا المصطلح).
وقد اختبرت الولايات المتحدة قنابل مكونة من ثلاث مراحل في العديد من التفجيرات (انظرأوبريشن ريد ويند(Operation Redwing))، ولكن من المعتقد أن تكون قد استخدمت ميدانيًا نموذجًا واحدًا فقط مكونًا من ثلاث مراحل، أي قنبلة تتكون من مرحلة انشطارية تعقبها مرحلة اندماجية تؤدي في النهاية إلى ضغط مرحلة أخرى اندماجية. وكان هذا التصميم الأمريكي هوالقنبلة النووية بي41(B41 nuclear bomb) الثقيلة شديدة الفعالية (أينتاج السلاح النوويلكل وحدة من وزن القنبلة) والتي تبلغ قوتها 25 ميجا طن. أما بالنسبةلـالاتحاد السوفيتيفمن المعتقد أن يكون قد استخدم مراحل متعددة (تتضمن أكثر من سلسلة من المراحل الاندماجية الثالثة) فيقنبلة القيصر(Tsar Bomba) التي تبلغ قوتها 50 ميجا طن (100 ميجا طن في الاستخدام المزمع) (ولكن كما هو الحال مع القنابل الأخرى، كان من الممكن استبدال الغلاف القابل للانشطار بالرصاص في هذه القنبلة، وقد تم بالفعل استبداله في هذه القنبلة للتوضيح). وفي حالة تصنيع أية قنابل هيدروجينية من تكوينات خلاف تلك التي تستند إلى تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام، لم تكن حقيقتها معروفة للعامة. (أحد الاستثناءات المحتملة لذلك هو تصميم السوفيتي الأولي للقنبلةسلويكا(Sloika)).
يعتمد تكوين تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام في جوهره على وقوع حالتين على الأقل من الانفجار الداخلي: أولاً، تقوم المواد المتفجرة (الكيميائية) التقليدية في المرحلة الأولية بضغط النواة القابلة للانشطار، مما يتسبب في انفجار انشطاري أقوى عدة مرات من الانفجار الذي تحققه المواد المتفجرة الكيميائية وحدها (المرحلة الأولى). ثانيًا، يتم استخدام الإشعاع المنبعث من الانشطار في المرحلة الأولية في ضغط المرحلة الثانوية الاندماجية وإشعالها، مما يتسبب في انفجار اندماجي أقوى عدة مرات من الانفجار الانشطاري وحده. ويمكن أن تستمر سلسلة الضغط هذه لعدد اختياري من المراحل الانشطارية الثالثة. وأخيرًا، تنتهي القنابل الفعالة (ولكن ليست القنابل التي يطلق عليهاالقنابل النيوترونية) بانشطار الكابح الأخير المصنوع مناليورانيوم الطبيعي، وهو ما لا يمكن تحقيقه في العادة دونالتدفق النيوترونيالذي توفره التفاعلات الاندماجية في المراحل الثانوية أو الثالثة. ويمكن التوسع في تصميمات القنابل هذه لتصل إلى أي قدر اختياري من القوة (مع إضافة أي عدد مطلوب من المراحل الاندماجية)، ومن الممكن أن تصل إلى مستوى "قنبلة الهلاك (يوم القيامة)" (doomsday device). إلا أن مثل هذه القنابل لا تزيد قوتها في العادة عن اثني عشر ميجا طن، والتي تعتبر بوجه عام كافية لتدمير أصعب الأهداف العملية وأكثرها تحصينًا (على سبيل المثال، منشأة تحكم مثل مركز عملياتجبل شايان(Cheyenne Mountain). وحتى هذه القنابل الكبيرة قد تم استبدالها بقنابل نوويةخارقة للمخابئ المحصنة(bunker buster) ذات نتاج أصغر، انظر أيضًاالقنبلة النووية الخارقة للمخابئ المحصنة.
كما تناولنا بالمناقشة أعلاه، بالنسبة لتدمير المدن والأهداف غير المحصنة، فإن تقسيم كتلة حمولة صاروخ واحد إلى قنابل أصغر ذات حامل راجع متعددة الرؤوس مستقلة الاستهداف (MIRV)، لنشر طاقة الانفجارات في منطقة "دائرية" على شكل فطيرة، يعد أكثر فعالية من حيث حجم تدمير المنطقة لكل وحدة من طاقة القنبلة. وينطبق ذلك أيضًا على القنابل الفردية التي يحملها صاروخ جوال أو أي نظام آخر مثل قاذفة القنابل، مما أدى إلى أن يكون نتاج معظم الرؤوس الحربية المستخدمة في العمليات في برنامج الولايات المتحدة أقل من 500 كيلو طن.
كانإنريكو فيرمي(Enrico Fermi) هو أول من اقترح على زميلهإدوارد تيلرفكرة قنبلة نووية حرارية اندماجية يتم إشعالها بواسطة قنبلة انشطارية أصغر حجمًا في عام 1941 في بداية ما أصبح بعد ذلكمشروع مانهاتن. وقضى تيلر معظم فترة مشروع مانهاتن في محاولة التوصل إلى الكيفية التي يمكن بها تفعيل هذا التصميم، مهملاً العمل الموكل إليه في برنامج القنبلة الانشطارية بمشروع مانهاتن إلى حدٍ ما. كما أن توجهه الحاد وأسلوبه الشبيه بأسلوبمحامي الشيطانفي المناقشات دفعروبرت أوبنهايمر(Robert Oppenheimer) إلى إبعاده هو والفيزيائيين الآخرين من "مثيري المشكلات" ونقلهم إلى البرنامج الكبير ليفسحوا له الطريق.
حققستانيسلو أولام، زميل تيلر، أولى القفزات المفاهيمية الرئيسية نحو التوصل إلى تصميم قنبلة اندماجية قابل للتنفيذ. أما ابتكارا أولام اللذان أدخلا القنبلة الاندماجية إلى حيز التنفيذ العملي فهما: فكرة إن ضغط الوقود النووي الحراري قبل تسخينه تسخينًا شديدًا كان يمثل مسارًا عمليًا نحو توفير الظروف اللازمة للاندماج، وفكرة التقسيم إلى مراحل أو وضع مكون نووي حراري منفصل خارج المرحلة الأولية الانشطارية واستخدام المرحلة الأولية بشكل ما في ضغط المرحلة الثانوي. ثم أدرك تيلر بعد ذلك أنأشعة غاماوالأشعة السينية الناتجة عن المرحلة الأولية يمكنها نقل الطاقة الكافية إلى المرحلة الثانوية لإحداث انفجار داخلي واحتراق اندماجي بنجاح، إذا تم تغليف جميع الأجزاء المكونة بـتجويفأو حاوية إشعاع. وفيما بعد، دخل تيلر ومؤيدوه ومعارضوه في جدل حول مدى مساهمة أولام في وضع النظريات المؤسسة لهذه الآلية. وبالفعل، وقبل وفاته بفترة قصيرة، وفي جهده الأخير لإنكار فضل مساهمات أولام، زعم تيلر أن أحد "طلاب الدراسات العليا" لديه هو الذي اقترح الآلية.
ومن خلال تفجير القنبلة "جورج" (George) ضمن سلسلة اختباراتأوبريشن جرين هاوس(Operation Greenhouse) في عام 1951 تم اختبار المفهوم الأساسي لأول مرة على نطاق محدود للغاية، مما زاد التوقعات بالتيقن على المدى القريب من نجاح تطبيق المفهوم.
في 1 نوفمبر 1952، تم اختبار تكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام بشكل كامل في تفجير "أيفي مايك" فيجزيرة إنيويتوك(Enewetak Atoll) بنتاج بلغ 10.4ميجا طن(أي أقوى من القنبلة التي ألقيت على نجازاكي خلالالحرب العالمية الثانيةبأكثر من 450 مرة). وهذه القنبلة التي سميت باسمالنقانققد استخدمت قنبلة انشطارية كبيرة جدًا كـ "محفز مطلق لشرارة البدء"، واستخدمتالديوتيريومالسائل - الذي احتفظ بحالته السائلة من خلال جهازتبريد عميقيبلغ وزنه 20طنا أمريكيا(18طنا متريا) - كوقود اندماجي لها، وبلغ وزنها الإجمالي 80 طنًا أمريكيًا (70 طنًا متريًا) تقريبًا.
إلا أن وقود الديوتيريوم السائل الخاص بأيفي مايك لم يكن عمليًا بالنسبة لسلاح سيتم نشره، فكان التطوير التالي لذلك هو استخدام الوقود الاندماجي الصلبديوتريد الليثيومبدلاً منه. وفي عام 1954، تم اختباره في تفجير "كاسيل برافو" (وأطلق على هذه القنبلة اسم كودي وهوالروبيان) وبلغ نتاجها 15 ميجا طن (أي أكبر من المتوقع بمقدار مرتين ونصف) وتعد أكبر قنبلة أمريكية تم اختبارها على الإطلاق.
وسرعان ما تحولت الجهود المبذولة في الولايات المتحدة نحو تطوير قنابل هيدروجينية مصغرة بتصميم تيلر-أولام والتي يمكن أن تتلاءم بسهولة معالصواريخ الباليستية عابرة القاراتوالصواريخ الباليستية المطلقة من الغواصات. وبحلول عام 1960، ومع نشر الرأس الحربيدبليو47(W47)علىغواصات الصواريخ البالستيةبولاريس(Polaris)، أصبحت الرؤوس الحربية التي تقدر قوتها التفجيرية بالميجا طن صغيرة الحجم ليبلغ قطرها 18 بوصة (0.5 م) ويبلغ وزنها 720 رطلاً (320 كجم). وفي وقت لاحق ومن خلال الاختبارات الحية، تم اكتشاف أن الرأس الحربي بولاريس لم يعمل بشكل موثوق ويجب إعادة تصميمه. وتم تحقيق المزيد من الابتكارات فيما يتعلق بالرؤوس الحربية المصغرة بحلول منتصف السبعينيات من القرن العشرين، عندما تم ابتكار إصدارات من تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام من الممكن تزويدها بعشر رؤوس حربية أو أكثر في نهايةصاروخ ذي حامل راجع متعدد الرؤوس مستقل الاستهداف(MIRV) صغير الحجم (انظر القسم الذي يناقش الرأس الحربي دبليو88 أدناه).
إن أول تصميم لقنبلة اندماجية سوفيتية والذي طورهأندريه ساخاروفوفيتالي غينزبورغ(Vitaly Ginzburg) في عام 1949 (قبل أن يكون للسوفييت قنبلة انشطارية عاملة) سُميّسلويكاعلى اسمكعكة متعددة الطبقاتروسية، ولم يكن لهذه القنبلة نفس تكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام. وقد استخدمت هذه القنبلة طبقات متعاقبة من المواد القابلة للانشطار والوقود الاندماجي ديوتريد الليثيوم المثبت باستخدامالتريتيوم(وأطلق عليها فيما بعد اسم "الفكرة الأولى" لساخاروف (Sakharov's First Idea)). وعلى الرغم من أنه كان من الممكن إتمام الاندماج النووي من الناحية الفنية، إلا أن تصميم هذه القنبلة لم يتميز بخاصية التوسعة التي تتسم بها القنابل المكونة من "مراحل". ومن ثم، لم يتمكن هذا التصميم من إنتاج أسلحة نووية حرارية يمكن أن يصبح نتاجها الانفجاري كبيرًا بشكل اختياري (على عكس تصميمات القنابل الأمريكية في ذلك الوقت). فالطبقة الاندماجية الملفوفة حول النواة الانشطارية يمكنها فقط مضاعفة الطاقة الانشطارية بصورة معتدلة (في حين تستطيع تصميمات القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام المعاصرة مضاعفة الطاقة بمقدار 30 ضعفًا). علاوة على ذلك، كان يلزم تفجير المرحلة الاندماجية بالكامل داخليًا بواسطة المواد المتفجرة التقليدية، إلى جانب النواة الانشطارية، مما يضاعف حجم المواد الكيميائية المتفجرة المطلوبة بصورة كبيرة.
وقد تم تفجير أول قنبلة اختبارية لتصميم سلويكا وهيآر دي إس-6 إس(RDS-6s) تفجيرًا صاعقًا في عام 1953 بنتاج يعادل 400كيلوطن من مادة تي إن تي(نسبة 15%-20% من الاندماج).
وقد أثبتت محاولات استخدام تصميمسلويكافي تحقيق نتائج تصل قوتها التدميرية إلى نطاق الميجا طن عدم إمكانية تطبيق ذلك. وبعد أن اختبرت الولايات المتحدة القنبلة "أيفي مايك" في نوفمبر 1952، والتي أثبتت إمكانية تصنيع قنبلة متعددة الميجا طن، بحث السوفييت عن تصميم إضافي. وكانت "الفكرة الثانية" (Second Idea)، كما أشار إليها ساخاروف في مذكراته، عبارة عن اقتراح سابق تقدم به غينزبورغ في نوفمبر عام 1948 لاستخدام ديوتريد الليثيوم في القنبلة، والذي سينتج أثناء قصفه بالنيوتروناتالتريتيوموالديوتيريوم الحر.وفي أواخر عام 1953، حقق عالم الفيزياءفيكتور دافيدينكو(Viktor Davidenko) أول إنجاز كبير وهو الإبقاء على الأجزاءالأوليةوالثانويةمن القنبلة في قطعتين منفصلتين (أي التقسيم إلى "مراحل"). أما الإنجاز الكبير التالي فقد تم اكتشافه وتطويره على يد ساخاروفوياكوف زيلدوفيتش(Yakov Zel'dovich) وهو استخدامالأشعة السينيةالمنبعثة من القنبلة الانشطارية في ضغطالمرحلة الثانويةقبل الاندماج ("الانفجار الداخلي الإشعاعي") في أوائل عام 1954. وبعد أن أصبح تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معروفًا في الاتحاد السوفيتي، تم اختبار "الفكرة الثالثة" لساخاروف في التفجير "آر دي إس-37" (RDS-37) في نوفمبر عام 1955 وبلغ نتاجها 1.6 ميجا طن.
وبرهن السوفييت على قوة مفهوم "المراحل" في أكتوبر عام 1961 عندما قاموا بتفجيرقنبلة القيصرالثقيلة الهائلة، وهي قنبلة هيدروجينية تبلغ قوتها 50 ميجا طن واستمدت 97% من طاقتها تقريبًا من الاندماج. لقد كانت هذه القنبلة أكبر سلاح نووي يتم تطويره واختباره على مستوى جميع بلدان العالم.
في عام 1954، بدأ العمل فيألدرماستونلتطوير القنبلة الاندماجية البريطانية، وتولى مسؤولية إدارة المشروعالسير ويليام بيني(Sir William Penney). وكانت المعرفة البريطانية بكيفية تصنيع قنبلة نووية حرارية اندماجية بدائية، وكانت الولايات المتحدة لا تتبادل أية معرفة نووية مع البلدان الأخرى في ذلك الوقت بسببقانون الطاقة الذرية لعام 1946. إلا أنه كان مسموحًا للبريطانيين بمراقبةاختبارات كاسيل(Castle tests) واستخدام طائرات لأخذ العينات فيسحابة عيش الغراب، مما أمدهم بدليل واضح ومباشر على حدوث الضغط الناتج عن الانفجار الداخلي الإشعاعي في المراحل الثانوية.
ونظرًا لهذه الصعوبات، وافق رئيس الوزراء البريطانيأنطوني إيدن(Anthony Eden) في عام 1955 على خطة سرية والتي بموجبها إذا فشل علماء ألدرماستون في تطوير قنبلة اندماجية، أو تأخروا في ذلك تأخيرًا كبيرًا، فسيتم استبدالها بقنبلة انشطارية كبيرة جدًا.
في عام 1957، تم تنفيذ اختباراتأوبريشن غرابيل(Operation Grapple). وكان الاختبار الأولجرين جرانيت(Green Granite) عبارة عن النموذج الأولي لقنبلة اندماجية، ولكنه فشل في إخراج نتاج مكافئ مقارنةً بالقنابل التي صنعها الأمريكيون والسوفييت، فقد حقق قوة تفجيرية تبلغ حوالي 300 كيلو طن فقط. أما الاختبار الثانيهيرالد أورانج(Orange Herald) فكان عبارة عن القنبلة الانشطارية المعدلة وأنتجت 700 كيلو طن - ليكون انفجارها هو أكبر انفجار انشطاري في التاريخ. وقد اعتقد الجميع في ذلك الوقت (بما في ذلك طيارو الطائرة التي ألقت القنبلة) أنها كانت قنبلة اندماجية. وقد دخلت هذه القنبلة إلى الخدمة في عام 1958. وتم استخدام نموذج أولي ثانٍ لقنبلة اندماجية وهوبيربل جرانيت(Purple Granite) في اختبار ثالث، إلا أنها لم تنتج إلا حوالي 150 كيلو طن فقط.
تم وضع جدول زمني لمجموعة ثانية من الاختبارات لتُستأنف الاختبارات في سبتمبر 1957. وكان الاختبار الأول قائمًا على "... تصميم جديد أكثر بساطة. قنبلة نووية حرارية مكونة من مرحلتين تحتوي على محفز مطلق لشرارة البدء أكثر قوة". وتم تفجير هذه القنبلة الاختبارية غرابيل إكسراوند سي(Grapple X Round C) في 8 نوفمبر وبلغ نتاجها 1.8 ميجا طن تقريبًا. وفي 28 إبريل 1958، تم إلقاء قنبلة بلغ نتاجها 3 ميجا طن - ويعد هذا أقوى اختبار أجرته بريطانيا. وأُجري اختباران تفجيريان أخيران في الهواء في يومي 2 سبتمبر و11 سبتمبر عام 1958، وتم إلقاء قنبلتين أصغر حجمًا خلالهما بلغ نتاج كل منهما حوالي 1 ميجا طن.
وتم توجيه الدعوة لمراقبين أمريكيين لحضور مثل هذه الأنواع من الاختبارات. وبعد نجاح البريطانيين في تفجير قنبلة ذات نطاق تفجيري يصل إلى الميجا طن تفجيرًا صاعقًا (وبالتالي إثبات فهمهم العملي لـ"سر" تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام)، وافقت الولايات المتحدة على تبادل بعض تصميمات القنابل النووية التي وضعتها مع المملكة المتحدة، مما أدى إلى عقداتفاقية الدفاع المشترك بين الولايات المتحدة والمملكة المتحدة عام 1958. وبدلاً من مواصلة العمل على تصميمهم الخاص، حصل البريطانيون على حق الوصول والاطلاع على التصميم الأمريكي الأصغرلـالرأس الحربي إم كيه 28(Mk 28 warhead) وتمكنوا من تصنيع نُسخ منه.
قامت جمهورية الصين الشعبية بتفجير أول قنبلة هيدروجينية لها تفجيرًا صاعقًا باستخدام تصميميو–دينج(Yu-Deng) في 17 يونيو 1967 وهي ("الاختبار رقم 6") (Test No. 6) بعد 32 شهرًا فقط من تفجير قنبلتها الانشطارية الأولى (أقصر قنبلة انشطار-إلى-اندماج مطورة في التاريخ) بنتاج بلغ 3.31 ميجا طن.
ويختلف تصميم يو-دينج عن تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام. فهو لا يستخدم عاكسًا للأشعة السينية، وإنما يستخدم عدسة انكسارية لتحقيق تأثير مشابه.
غير معروف إلا قدر ضئيل من المعلومات عن التطويرات الفرنسية لتصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام فيما هو أبعد من حقيقة أن الفرنسيين قد فجروا قنبلة تبلغ قوتها 2.6 ميجا طن تفجيرًا صاعقًا في اختبار "كانوباس" في أغسطس عام 1968.
يُزعم أن إسرائيل تمتلك قنابل نووية حرارية بتصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام، ولكن لم يُعرف عنها أنها قد اختبرت أية قنابل نووية.
أُجري أول اختبار نووي هندي في 18 مايو عام 1974، وقد أثار دهشة العالم في بادئ الأمر. ولم يكن الاختبار الأول الذي حمل الاسم الكوديبوذا المبتسم(Smiling Buddha) لقنبلة نووية حرارية وفقًا لـمركز الأبحاث الذرية في بهابها(Bhabha Atomic Research Centre).ووفقًا للتقارير، قامت الهند في 11 مايو 1998 بتفجير قنبلة نووية حرارية تفجيرًا صاعقًا في اختباراتأوبريشن شاكتي(Operation Shakti) (على وجه التحديد، "شاكتي-1" (Shakti-1)).وأكد الدكتورسمر مبارك مند(Samar Mubarakmand) أنشاكتي-1(Shakti-1) كانت تجربة ناجحة، ولكن إذا كانت قنبلة نووية حرارية كما هو مزعوم، فقد أخفقت في إنتاج نتائج محددة كانت متوقعة من قنبلة نووية حرارية.
ذكر مدير تجهيزات موقع اختبار 1998، الدكتور كيه سانثانام (K. Santhanam) أن نتاج الانفجار النووي الحراري جاء أقل من المتوقع، على الرغم من أن تصريحه كان محل جدل بين العلماء الهنود الآخرين المشاركين في الاختبار.كما أن مصادر هندية، مستخدمةً البيانات المحلية ومستشهدة بتقرير صادر عنالماسح الجيولوجي الأمريكي(US Geologic Survey) يجمع البياناتالزلزاليةمن 125 محطة لنظام المعلومات المتكامل عن الموارد (IRIS) من جميع أنحاء العالم، تزعم أن الأحجام تقترح نتاجًا مجمعًا يصل إلى 60 كيلو طن، بما يتسق مع إجمالي النتاج المعلن من الجانب الهندي والذي يبلغ 56 كيلو طنإلا أن العديد من الخبراء المستقلين ذكروا أن نتاج الاختبار النووي كان أقل وظلت تساورهم الشكوك بشأن المزاعم،في حين صرح آخرون أن حتى النتاج المزعوم البالغ 50 كيلو طن يعد قليلاً بالنسبة لما تأكد من استخدام تصميم لقنبلة نووية حرارية.
وفقًالـالبيانات العلميةالتي تلقتها ونشرتهالجنة الطاقة الذرية الباكستانية(PAEC)وفيلق المهندسينومعامل أبحاث كاهوتا(KRL)، نفذت باكستان في مايو 1998 6اختبارات نوويةتحت الأرضفيمرتفعات شاغايوصحراء خارانفيإقليم بلوشستان(انظر الأسماء الكودية للاختبارات،شاغاي-1(Chagai-I) وشاغاي-2(Chagai-II)).ووفقًا لكلٍ من معامل أبحاث كاهوتا ولجنة الطاقة الذرية الباكستانية، لم يكن أي من هذهالأسلحة النووية الانشطاريةمن تصميمات الأسلحة النووية الحرارية.
كان الاختباران النوويان اللذان أجرتهما كوريا الشمالية (في عامي 2006 و2009) ذويا نتاج قليل نسبيًا ويبدو أنه لم يتم استخدام تصميمات الأسلحة النووية الحرارية فيهما.
لقد كان تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام يعتبر من أهم الأسرار النووية على مدار عدة سنوات، وحتى في الوقت الحالي، لا يتم تناوله بالمناقشة التفصيلية في أية منشورات رسمية مع الاحتفاظ بأصوله "خلف أسوار"المعلومات السرية. فقد كانت سياسيةوزارة الطاقة الأمريكية(DOE)، ولا تزال، هي عدم الاعتراف عند حدوث "تسريب" لأن القيام بذلك يعد إقرارًا بدقة المعلومات المسربة المفترضة.
وبعيدًا عن صور حاويات الرؤوس الحربية، تتم إحالة معظم المعلومات المتاحة للعامة حول هذا التصميم إلى بضع بيانات موجزة تصدرها وزارة الطاقة الأمريكية، فضلاً عن عمل بعض الباحثين الأفراد.
في عام 1972، أزاحت حكومة الولايات المتحدة صفة السرية عن بيان ينص على "حقيقة أنه في الأسلحة النووية الحرارية (TN)، يتم استخدام مرحلة "أولية" انشطارية لتحفيز وبدء تفاعل نووي حراري في الوقود النووي الحراري الذي يُشار إليه باسم "المرحلة الثانوية""، وفي عام 1979 أضافت "حقيقة أنه في الأسلحة النووية الحرارية، يمكن احتواء الإشعاع المنبعث من انفجار انشطاري واستخدامه في نقل الطاقة لضغط وإشعال مكون منفصل ماديًا يحتوي على الوقود النووي الحراري." وبالنسبة لهذه الجملة الأخيرة، حددت الحكومة أن "أي استفاضة في شرح هذا البيان ستكون سرية."وأزيحت صفة السرية عن البيان الوحيد الذي قد يكون متعلقًا بـشمعة الاحتراقفي عام 1991: "حقيقة أن المواد الانشطارية و/أو القابلة للانشطار موجودة في بعض المراحل الثانوية، ولكن المواد غير محددة والمكان غير محدد والاستخدام غير محدد والأسلحة غير معينة." وفي عام 1998، أزاحت وزارة الطاقة الأمريكية صفة السرية عن بيان ينص على "حقيقة أن المواد قد تكون موجودة في قنوات ومصطلح "حشوة القناة" ليس له شرح تفصيلي"، وقد يشير إلى الرغوة متعددة الستيرين (أو مادة مشابهة).
إن حقيقة ما إذا كانت هذه البيانات تثبت بعض النماذج المقدمة أعلاه أو كلها هي أمر يرجع للتفسير، ولقد كانت البيانات الرسمية الصادرة عن الحكومة الأمريكية حول التفاصيل الفنية للأسلحة النووية تتسم عمدًا بالمواربة والغموض في الماضي (انظر على سبيل المثالتقرير سميث(Smyth Report)). ولقد أزيحت صفة السرية عن معلومات أخرى مثل أنواع الوقود التي استُخدمت في بعض الأسلحة والقنابل الأولى، ولكن بالطبع لم يتم الكشف عن المعلومات الفنية الدقيقة.
إن معظم الأفكار الحالية حول كيفية عمل تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام دخلت في نطاق الوعي العام بعد أن حاولتوزارة الطاقة(DOE) فرضالرقابةعلى مقال بإحدى المجلات كتبه الناشط الأمريكي المناهض لاستخدام الأسلحةهاورد مورلاندفي عام 1979 حول "سر القنبلة الهيدروجينية". وفي عام 1978، قرر مورلاند أن اكتشاف هذا "السر المتبقي الأخير" وكشفه سيؤدي إلى تركيز الاهتمام علىسباق التسلحويمنح المواطنين الشعور بأنهم ممكنين من التشكيك في البيانات الرسمية حول أهمية الأسلحة النووية وسريتها. معظم أفكار مورلاند حول كيفية عمل الأسلحة تم جمعها من مصادر مقربة شديدة الاطلاع - فلم ترد الرسومات التي استلهم منها معظم منهجه في العمل في أي مكان آخر سوىالموسوعة الأمريكية. كما أجرى مورلاند مقابلات (غير رسمية في أغلب الأحيان) مع العديد من العلماء السابقين العاملين فيمختبر لوس ألاموس(بما في ذلك تيلر وأولام، على الرغم من عدم تقديم إي منهما لأية معلومات مفيدة له)، واستخدم مجموعة متنوعة منإستراتيجيات التفاعل بين الأشخاصلحثهم على تقديم إجابات إخبارية تشتمل على معلومات (بمعنى أنه يطرح أسئلة من قبيل "هل لا يزالون يستخدمون شموع الاحتراق؟"، حتى وإن كان لا يعرف ما يشير إليه المصطلح الأخير على وجه التحديد).
استنتج مورلاند في نهاية المطاف أن "السر" هو أنه يتم الإبقاء علىالمرحلة الأوليةوالمرحلة الثانويةبمعزل عن بعضهما البعض وأنضغط الإشعاعالصادر عنالمرحلة الأوليةيضغطالمرحلة الثانويةقبل إشعالها. وعندما تم إرسال مسودة أولى من المقال الذي كان سينشر في مجلةذا بروغريسفإلى وزارة الطاقة بعد وقوعها في يدي أستاذ جامعي كان معارضًا لهدف مورلاند، طلبت وزارة الطاقة عدم نشر المقال، وسارعت في استصدار أمر قضائي مؤقت. وزعمت وزارة الطاقة أن معلومات مورلاند (1) مستمدة على الأرجح من مصادر سرية، و(2) إذا لم تكن مستمدة من مصادر سرية، فهي نفسها تعد معلومات "سرية" بموجب المادة المتعلقة بـ"سياسة سرية المعلومات" منقانون الطاقة الذريةلعام 1954، و(3) تعد معلومات خطيرة وستشجع علىالانتشار النووي.
رفض مورلاند ومحاموه جميع النقاط التي وردت، إلا أنه تم إصدار الأمر القضائي حيث استشعر القاضي المكلف بالقضية أنه من الأمن إصدار الأمر القضائي والسماح لمورلاند والآخرين باستئناف الدعوة، وهو ما فعلوه في قضيةالولايات المتحدة الأمريكية ضد مجلة ذا بروغريسفعام (1979).
وخلال مجموعة من الظروف الأكثر تعقيدًا، بدأت القضية التي رفعتها وزارة الطاقة في الانحسار حيث أصبح من الواضح أن بعض البيانات التي كانوا يحاولون ادعاء أنها "سرية" كانت قد نُشرت في موسوعة للطلاب قبل ذلك ببضع سنوات. وبعد أن نجح متابع آخر مهتم بمسألة القنبلة الهيدروجينية وهوتشاك هانسينفي نشر أفكاره حول "السر" (والتي كانت مختلفة تمامًا عن أفكار مورلاند) في جريدة تصدر في ولاية ويسكونسن، صرحت وزارة الطاقة أن قضية مجلةذا بروغريسفكانت موضع نقاش وأسقطت دعواها وسمحت للمجلة بنشر المقال الذي نُشر في نوفمبر 1979. إلا أن مورلاند كان قد غير رأيه في ذلك الوقت بشأن كيفية عمل القنبلة، واقترح أنه تم استخدام وسيط رغوي (البوليستيرين) بدلاً من ضغط الإشعاع في ضغطالمرحلة الثانوية، وأن هناكشمعة احتراقمكونة من مادة قابلة للانشطار فيالمرحلة الثانوية. ونشر هذه التغييرات كتصحيح مطبعي قصير في مجلةذا بروغريسفبعدها بشهر مستندًا بصورة جزئية على وقائع جلسة محاكمة الاستئناف.وفي عام 1981، نشر مورلاند كتابًا عن تجربته يصفه فيه بالتفصيل تسلسل الأفكار الذي أدى به إلى الاستنتاجات التي توصل إليها حول "السر".
يُفسر عمل مورلاند على أنه على جانب من الصواب ولو جزئيًا لأن وزارة الطاقة سعت لفرض الرقابة عليه، وهذه واحدة من المرات القليلة التي خالفت فيها الوزارة نهجها المعتاد في عدم الاعتراف بالمواد "السرية" التي تم نشرها، ولكن إلى أي مدى يفتقر هذا العمل إلى المعلومات أو إلي أي مدى يشتمل على معلومات غير صحيحة، هذا أمر غير معروف بشكل مؤكد. فالصعوبة التي يواجهها عدد من البلدان في تطوير تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام (حتى عندما يكون من الواضح أنها فهمت التصميم كما هو الحال مع المملكة المتحدة)، تدل على أنه من غير المرجح أن تكون هذه المعلومة البسيطة وحدها هي التي توفر القدرة على تصنيع أسلحة نووية حرارية. ورغم ذلك، فإن الأفكار التي طرحها مورلاند في عام 1979 كانت بمثابة الأساس الذي استندت إليه جميع التخمينات والتأملات الحالية حول تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام.
هناك عدد قليل من أشكال تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام اقترحته مصادر تزعم أن لديها معلومات من داخل أسوار المعلومات السرية. وسواء كانت هذه مجردأشكالمختلفة من تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام أو تصميمات يجب فهمها على أنها تناقض الأوصاف الواردة أعلاه، فهذا الأمر متروك للتفسيرات المختلفة.
تناول الكاتبريتشارد رودزفي كتابهالشمس المعتمة: صنع القنبلة الهيدروجينية(Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb) الصادر عام 1995 بالوصف المفصل المكونات الداخلية للقنبلة "أيفي مايك" أوالنقانقبناءً على معلومات تم الحصول عليها من خلال إجراء مقابلات مكثفة مع العلماء والمهندسين الذين قاموا بتجميعها وتركيبها. ووفقًا لرودز، على الرغم من وجود البولي إيثيلين في القنبلة "مايك"، إلا أنه لم يستخدم كمصدر للبلازما - فالإشعاع الصادر منالمرحلة الأوليةفي حد ذاته كان كافيًا لضغطالمرحلة الثانوية. ومن غير المعروف ما إذا كان ذلك ينطبق على القنبلة "مايك" فقط أو على تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام بوجه عام، كما أنه من المحتمل أن يلقي ببعض الشكوك على دور الرغوة وعلى الآلية الدقيقة لـ "نقل" الإشعاع.
في عام 1999، قدم مراسل جريدةسان جوز ميركيري نيووز(San Jose Mercury News) تقريرًا ذكر فيه أن الرأس الحربي النوويدبليو88، وهو رأس حربي صغير علىصاروخ ذي حامل راجع متعدد الرؤوس مستقل الاستهداف(MIRV) تم استخدامه فيالصاروخ الباليستي المطلق من الغواصات(SLBM)تراي دينت 2(Trident II)، يشتمل علىمرحلة أوليةمتطاولة(بيضاويةأوكرويةالشكل) (وتحمل الاسم الكوديكومودو(Komodo)) ومرحلة ثانويةكروية الشكل (وتحمل الاسم الكوديكيرسا(Cursa)) داخل حاوية إشعاع تتخذ شكلاً خاصًا (تُعرف باسم "حبة الفول السوداني" (peanut) نسبة إلى شكلها).وبعد ذلك بأربعة أشهر، ذكر خبر في صحيفةنيو يورك تايمز(The New York Times) نشره وليام بروود (William Broad)أنه في عام 1995، قام شخص يُفترض أنهعميل مزدوجمن جمهورية الصين الشعبية بتوصيل معلومات تشير إلى أن الصين عرفت هذه التفاصيل حول الرأس الحربي دبليو88، ومن المفترض أن يكون ذلك تم عن طريق التجسس.(أسفر هذا الخط من التحقيقات عن محاكمة جهيضة لـوين هو لي(Wen Ho Lee)). وإذا صدقت هذه القصص، فإنها ستفسر ما حققه الرأس الحربي دبليو88 من نتاج أعلي بلغ 475 كيلو طن مقارنة بنتاج الرأس الحربي السابق عليهدبليو87والذي بلغ 300 كيلو طن.
المخاريط الأماميةالمستخدمة فيالدخوللها نفس الحجم في كلا الرأسين الحربيين؛ حيث يبلغ طولها 1.75 متر (69 بوصة) ويبلغ قطرها 55 سم (22 بوصة) كحد أقصى.ويفيد ارتفاع نتاج الرأس الحربي دبليو 88 أن المرحلة الثانوية به أكبر لأنها هي التي تنتج الجزء الأكبر من النتاج. ويتيح وضع المرحلة الثانوية، الأثقل وزنًا من المرحلة الأولية، في الجزء الأوسع من المخروط الفرصة لأن تصبح أكبر حجمًا، ولكنه يحركالجزء الخلفيمنمركز الثقل، مما قد يتسبب في حدوث مشكلات في الثبات الحركي الهوائي أثناء الارتداد. ومن ثم يجب إضافة ثقل موازنة ساكن إلى المخروط الأمامي لتحريك مركز الثقل إلى الأمام.
ولتصغير حجم المرحلة الأولية بالقدر الكافي لتلائم الجزء الضيق من المخروط، يجب استبدال حمولتها الضخمة منالمواد غير الحساسة شديدة الانفجاربـمواد شديدة الانفجار"حساسة" وأصغر حجمًا، والتي تكون أكثر خطورة في التعامل معها. وبذلك فإن النتاج الأعلى الذي يحققه الرأس الحربي دبليو88، وهو آخر رأس حربي جديد تنتجه الولايات المتحدة، له ثمن، وهو أن وزن الرأس الحربي أكبر والمخاطر الموجودة بمكان العمل أكبر.
؛ تاريخ
مبادئ
تاريخ