hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
تصميم السلاح النووي أسلحة الانشطار النقي
استخدمت قنبلة هيروشيما الولد الصغير 141 رطل (64 كيلوغرام) من اليورانيوم بمعدل تخصيب ما يقارب 80% أو 112 رطل (51 كيلوغرام) من يورانيوم-235 تقريباً مثل كتلة المعدن الخام. عندما تم تجميعها داخل العاكس المصنوع من كربيد التنجستن كانت كتلة اليورانيوم 141 رطل (64 كيلوغرام) أكثر من ضِعف الكتلة الحرجة. يتشكل اليورانيوم-235 قبل الانفجار لقطعتين من المفاعل دون الحرج الذي يُطلق أحداها لفوهة البندقية وينضم للقطعة الأخرى فيما بعد وبذلك يبدأ الانفجار النووي. خضع 1٪ من اليورانيوم للانشطار النووي بينما تناثر البقية منه دون جدوى وهي ما يمثل أغلب مردود وقت الحرب في المصانع الضخمة في مدينة أوك ريدج. عدم الكفاءة وعدم الفعاليه كان سببها السرعة التي تفك انضغاط انقسام اليورانيوم الممتد وتصبح تحت الحرجة بواسطه قوة تقليل الكثافة. على الرغم أنها غير فعاله، هذا التصميم، بسبب شكله ا، تم تكييفه للإستخدام في ذات القطر الصغير، القذائف المدفعية الإسطوانيه (بندقيه من نوع الرأس الحربي تطلق اشتعلت من البراميل التي لها بندقيه أكبر بكثير. هذه بعض الرؤؤس الحربية انتشرت تطورت بواسطة الولايات المتحدة حتى 1992. مع الاخذ في الاعتبار الجزء الهام ل U-235 في الترسانة محاسبة لأجل قسم مهم ل يو-235 في ترسانه. وكانت بعض الأسلحة الأولى المنتهيه بالتدريج لتستجيب مع معاهدة محدوده لأعداد من الرؤوس الحربية، الأساس المنطقي لهذا القرار كان لاشك فيه ضم انخفاض العائد وقضايا السلامة الخطيره المرتبطة مع تصميم البندقية.
تصميم السلاح النووي أسلحة الانشطار النقي
السلاح انشطاري من نوع بندقية عبارة عن أحد أنواع الأسلحة النووية وبالتحديد من نوع الأسلحة النووية التجميعية وهذه النوعية من القنابل هي التي إسقاطها على مدينة هيروشيما وسميت القنبلة بقنبلة الولد الصغير. هذه النوعية من القنابل تعتمد على عملية الأنشطار النووي بالأضافة إلى فكرة قنابل الكتلة الحرجة. حيث يتم إطلاق رصاصة مصنوعة من اليورانيوم لايصال عنصر معين إلى مرحلة من التحمل حيث تستمر عمليات الأنشطار النووي حتى بدون تسليط نيوترونات خارجية عليه والتي تسمى بحالة الكتلة الفوق حرجة. أحد مساوئ هذه القنبلة هي انها تتطلب كميات كبيرة من اليورانيوم-235 ويتطلب بناء القنبلة وقتا كبيرا.
في قنبلة الولد الصغير كانت الطلقة المستخدمة لتحفيز الأنشطار النووي والوصول إلى مرحلة الكتلة فوق الحرجة عبارة عن 24 كغم من اليورانيوم-235 وكان طول الطلقة 16 سم وعرضها 10 سم واطلقت هذه الطلقة عبر برميل كان وزنه 450 كغم وطوله 180 سم وكانت سرعة الطلقة 300 متر في الثانية وعندما اصابت الطلقة هدفها المصنوع من اليورانيوم-235 أدى هذا إلى تحفيز سلسلة من عمليات الأنشطار النووي وبلغت قوة القنبلة 15 كيلوطن من مادة تي إن تي.
تصميم السلاح النووي أسلحة الانشطار النقي
الرجل البدين (فات مان) قذيفة ناغازاكي، استخدمت 13.6 باوند (6.2 كيلوغرام، حوالي 12 أوقية سائله أو 350 في المقدار) من بخصوص Pu-239، والذي يمثل فقط 41٪ من المجال النشط كتلة دون حرجة. (لرسم مفصل انظر مقال فات مان) محاطة بعاكس U-238، الفجوة تتحول إلى كتلة فوق حرجة من قبل خصائص عاكس النيوترون فيU-238. في أثناء الانفجار، الحرجية تحدث بسبب الانفجار الداخلي. يتم ضغط عامود البلوتونيوم لزيادة كثافته من خلال تفجير موحد لمتفجرات تقليدية تم وضعها بشكل موحد في جميع أنحاء العامود. يتم تفعيل التفجير عن طريق سلك ممتد من المتفجرات. ويقدر أن 20٪ من البلوتونيوم يخضع للانشطار فقط والباقي تقريباً 11 باوند (5.0 كيلوغرام) يتبعثر في الأجواء.
قد تكون موجات صدمة الانفجار الداخلي على مدى قصير ماهي إلا أجزاء من العامود تتعرض للضغط أثناء مرور الموجات خلالها.
يصنع هيكل القذيفة من معادن خفيفة الكثافة مثل الألومنيوم والبريليوم، أو سبيكة مصنوعة من كلا المعدنين إذا دعت الحاجة إلى ذلك لأن الألومنيوم سهل وآمِن في التشكيل، كما أنه في التصنيف الثاني من ناحية الأقل في القيمة؛ بينما يستخدم البريليوم لقدرته العالية في عكس النيوترونات، وتقع القذيفة بين عدسة المتفجر والعابث. يتم تشغيلها من خلال عكس بعض موجات الصدمة للخلف، وبالتالي يتم إطالة مدة الانفجار الداخلي. وقد تم استخدام الألومنيوم في صناعة هيكل القذيفة في الفات مان.
سبب لزيادة كفاءة فات مان يكمن في النشاط الداخلي من عابث U-238 (عابث اليورانيوم الطبيعي لا يخضع للانشطار من خلال النيوترونات الحرارية، ولكن يساهم تقريبا 20٪ في المحصول الكلي من الانشطار بواسطة النيوترونات السريعة). عند بدء تفاعل متسلسل في البلوتونيوم، يجب عكس نشاط الانفجار الداخلي قبل أن يوقف التوسع الانشطار. من خلال حبس كل شي معاً لبضع مئات من النانوثانية أكثر، فيتم زيادة الكثافة.
قنابل الانشطار ذو الانضغاط الداخلي عبارة عن نوع من الأسلحة النووية وبالتحديد من نوع الأسلحة النووية التجميعية وهي القنبلة التي اسقطت على مدينة ناجاساكي في اليابان واطلق عليها تسمية قنبلة الولد السمين وتعتبر أكثر تطورا من القنابل ذو الأنشطار المصوب علما ان كلا القنبلتين تعتمدان على فكرة الأسلحة النووية التجميعية. وقد بلغت قوة قنبلة الولد السمين مايعادل 20 طن من مادة تي إن تي. في هذه القنابل يتم تحفيز عمليات الأنشطار النووي باستخدام ضغط شديد على مادة معينة يراد توصيلها إلى مرحلة من التحمل حيث تستمر عمليات الأنشطار النووي حتى بدون تسليط نيوترونات خارجية عليه وهي نفس فكرة قنابل الكتلة الحرجة ولكن هنا يستعمل الضغط كمحفز لعملية الأنشطار النووي. عادة مايستعمل تفجير قنابل تقليدية في حاويات مغلقة مليئة باليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239.
تعتبر هذه القنبلة عالية الكفاءة لأن النيوترونات الناجمة من الأنشطار هي أكثر عددا وأكبر كثافة.
.com Mohamed chien
Dz tiknou fiers. Qintor
تتنتج الضغوطات انووية داخل النووي وذلك بسبب شدة الخلاف بين الغارات التي فيها ذخائر فيزئية خطيرة وانفجاره يعد بلملي ثانية 0.001ملي ثانية
تصميم السلاح النووي الأسلحة النووية
الاسلحة المدمرة -المواد القابلة للانشطار وأي عمليات عكسية أو عابثة مرتبطة به- تعرف بمسمى الحفرة (the pit). بعض هذه الأسلحة اختبرت خلال العام 1950م باستخدام أنواع مصنّعة من U-235 أو مركب البلوتنيوم، لكن الأنواع المصنّعة من البلوتنيوم كان الاصغر قطراً وأصبحت الأسلحة الرئيسية منذ بداية 1960.
تصميم السلاح النووي الأسلحة النووية
صب البلوتنيوم وقطعه صعب، ليس لأنه سام فقط، بل لأن للبلوتونيوم مراحل فلزيّة تسمى كذلك بالشكل المتأصل {{إنج|Allotrope}}. عندما يبرد البلوتونيوم، يحدث تغير في المرحلة مما ينتج عنه تشويه وتكسير. فعادة، يتم التغلب على هذا التشويه بمزجه مع 3 - 3.5 مول (0.9% - 1.0% من الوزن) من الغاليوم، مشكلاً سبائك البلوتونيوم الغاليوم والذي يؤدي إلى رفع مرحلتها دلتا الخاصة بها على نطاق حراري واسع. عند تبريدها من انصهارها يكون لديها تغير مرحلي واحد فقط بدلاً من أربعة تغيرات التي كان من المفترض أن تمر بها، ويكون هذا التحول من أيـبيلسون إلى دلتا. يمكن للمعادن ثلاثية التكافؤ أن تعمل أيضاً، لكن الغاليوم يمتلك نيوترون صغير بقطاع عرضي ويساعد على مقاومة الأكسدة والتآكل. يبقى العائق في أن مركبات الغاليوم قابلة للتآكل، وكذلك ألمر بالنسبة للبلوتونيوم إذا تم استرداده من الأسلحة المفككة لتحويله إلى ثاني أكسيد البلوتونيوم لمفاعلات الطاقة، هناك صعوبة في إزالة الغاليوم.
تصميم السلاح النووي الأسلحة النووية
لأن البولتونيوم يعتبر تفاعلاً كيميائيًا، فأنه من الشائع طلي الحفرة النهائية مع طبقة خفيفة من المعدن الخام، والتي بدورها تقلل من المخاطر السامة. وفي قنبلة ترينيتي تم استعمال طلاء الفضة المعدني، وبعد ذلك، وضع النيكل داخل أبخرة (النيكل رباعي الكربونيل) ولكن حاليًا يتم تفضيل الذهب.
التحسين الأول على تصميم قنبلة «الرجل البدين» كان بوضع مجال هوائي بين الحفرة والوقود النووي لتكوين تأثير «المطرقة والمسمار». والحفرة دُعمت بمخروط مجوّف داخل الوقود النووي لتكون مرفوعة. وفي الاختبارات الثلاثة لـ«عملية الحجر الرملي» في عام 1948م، اُستخدمت تصاميم «الرجل البدين» مع رفع الحفر. والنتيجة الكبيرة كانت بالحصول على 49 كيلو طن مما يعني أكثر بضعفين من محصول «الرجل البدين» من دون رفع الحفر. وقد اتضح فورًا أن «الانفجار الداخلي» كان أفضل تصميم لسلاح الانشطار النووي، ولكن العيب الوحيد فيها هو قطرها. فقنبلة «الرجل البدين» كان عرضها 5 أقدام (1.5 متر) مقابل قدمين (نحو 06 سم) لقنبلة «الولد الصغير».
تصميم السلاح النووي الأسلحة النووية
بعد مرور 11 عام، التصميم الداخلي للمفجر تطور بشكل ملحوظ حيث ان قطر الكرة تغير من 11 قدم (1.5 م) Fat Man إلى 1 قدم (0.30م) وقطر الأنبوب كان يعادل قدمان (0.61 م) طولاً واطلق عليه جهاز شان سوان (بالإنجليزية: Sean swan device).
جهاز فات مان بموديل Pu-239 كان قطره يساوي 3.6 انش (9 سم) أي انه بحجم كرة السوفتبول بيسبول. الجزء الأكبر منه كان في الية الانفجار وبالتحديد في طبقات U-238، الألمنيوم، والمتفجرات الشديدة. السبب من تقليل الحجم كان تصميم (انهيار، تفجير النقطتين) العامل المهم في تقليل الحجم هو التصميم الثنائي النقاط للمتفجرات.
تصميم السلاح النووي الأسلحة النووية
أحد التصامي وهو عباره عن إعادة تشكيل الشكل البيضاوي إلى شكل دائري مع قوة ضغط اقل. يوجد في داخل الانفجار الخطي ماده صلبه غير قابله للتغير وكتلة ممتدة من مادة Pu-239 وتكون أكبر من الكتلة الموجودة في الجسم الكروي محشورة داخل اسطونة مع مواد قابلة للانفجار مع وجود فتيل في كلا الطرفين. إن التفجير يجعل من الحفرة الكبيرة في الأرض خطيرة عن طريق جعل النهايات عميقة، مما يشكل اشكال دائرية. ان الهزة ايضاً تعمل على تحويل البلوتونيوم -الذي هو عباره عن عنصر فلزي - من مرحلة الدلتا إلى الالفا بواسطة زيادة كثافته بنسبة 23٪ ولكن من دون ان ات يؤدي ذلك إلى تحويل القوة الدافعة الداخلية إلى انهيارحقيقي. ان الافتقار إلى الضغط يجعله غير كافي للاستخدام كقذائف مدفعية وذخائر الهدم الذرية ولكن البساطة والقطر الصغير يجعله مناسباً لذلك. ان ذخائر الهدم الذرية (ADMs) والقذائف المدفعية معروفة أيضا بحقائب القنابل النووية؛ كمثال على ذلك القذائف المدفعية دبل يو ثمانية واربعين W48 اصغر سلاح نووي تم صنعه أو نشره. كل الاسلحة ذات القيمة المنخفضة المستخدمة في المعارك سواء المسدس من نوع يو-235 ذات التصاميم المتفجرة أو المنشطرة، يبقى تستوجب دفع اموال باهظة لانجاز اقطار بين 6 إلى 10 انش (254)مم.
تصميم السلاح النووي الأسلحة النووية
المخطط الموضووع في عام 1945 بان يكون لمنفذ التفجير لكنه لم يكن في ذلك الوقت هناك اختبارات لتطوير التجربة البساطة في التصميم اعتبرت أكثر واقعية ومع الوقت أصبحت هناك قيود ولها احتياجات كثيرة وباستخدام الالمونيوم واستغلاله مكنهم من صنع ثلاثة طن من المتفجرات شديدة الانفجار. بعد الحرب، تم استعادة الاهتمام بتصميم التجويف. تكمن ميزته الواضحة في إمكانية حمل قذيفة مجوفة من البلاتينيوم، على شكل كتلة مسحوبة إلى الداخل باتجاه مركزها الفارغ، تحمل الزخم إلى مركز التجميع المصفح على شكل كرة صلبة. سيقوم بدفع نفسه إلى الداخل، مما يتطلب مدك U-238 أصغر، لا يتطلب استخدام دافع الألمنيوم وأقل قابلية للانفجار.
أمتلكت قنبلة فات مان قذيفتين متحدتي المركز على شكل جسم كروي يحتوي على متفجرات شديدة، يقارب سمكها 10 بوصات (25 سم). وتقذف القذيفة داخلية الانفجار. احتوت القذيفة الخارجية على نمط يشبه كرة القدم يحتوي على 32 عدسة شديدة الانفجار، تحول كل عدسة الموجة المحدبة من مفجرها إلى موجة مقعرة مشابهة لشكل القذيفة الداخلية من الخارج. لو كان في الإمكان استبدال هذه العدسات (32) باثنتين فقط، يُمكن للشكل الكروي شديد الانفجار أن يصبح إهليلجاً (كروي متتطاول) ذو قطر دائري أصغر بكثير.
توضيح جيد لاثنين من الملامح التي وردت في رسم توضيحي لبرنامج الأسلحة النووية السويدي عام 1956م (الذي تم انهاؤه قبل عمل تفجير تجريبي). الرسم التوضيحي يبيّن العناصر الأساسيّة في تصميم «نقطتين - حفرة جوفاء».
يوجد رسوم توضيحية مشابهة في المؤلفات المتاحة من البرنامج الفرنسي، الذي أنتج مستودع أسلحة. تركيبة العدسة شديدة الانفجار (العنصر 6 في الرسم البياني) لم تظهر في الرسم التوضيحي السويدي، لكن العدسة المعيارية المصنوعة من انفجار شديد سريع وبطيء كما في قنبلة «فات مان» ستكون أكثر طولاً عنها في الشكل المبين. وحتى تستطيع عدسة منفردة شديدة الانفجار تكوين موجة مقعرة لتغطي نصف الكرة الأرضية كاملاً يجب أن تكون إمّا أكثر طولاً أو ان يتم إبطاء جزء الموجة الذي يسير بخط مستقيم من المفجر إلى الحفرة يجب بشكل كبير.
الانفجار الشديد البطيء سريعٌ للغاية، لكن الطبق الطائر من «عدسة الهواء» ليس كذلك. طبق معدني، على شكل كتلة، والدفع بإتجاه مساحة فارغة من الممكن أن يصمم ليتحرك ببطء كافي. يستعمل نظام الانفجار الداخلي ذو النقطتين تقنية عدسات الهواء الذي من الممكن أن يحصل على طول لا يتجاوز ضعفي قطره، كما هو موضح في الرسم التخطيطي السويدي بالأعلى).
تصميم السلاح النووي أسلحة الانشطار النووي المعززة
الخطوة التالية للتصغير بتسريع انشطار التجويف (pit) وذلك للحد من الوقت الأدنى المطلوب للاندماج في محفظة القصور الذاتي. قدم التجويف المفرغ موقعا مثاليا لحدوث الاندماج النووي لتعزيز عملية الانشطار النووي. مزيج من غازي الترايتيوم والديتيروم بنسبة 50-50 يضخ إلى التجويف خلال مرحلة التسليح، ويندمج مع الهيليوم ومن ثم يطلق نيوترونات حرة حالما تبدأ عملية الانشطار. تبدأ النيوترونات بعدد كبير من التفاعلات المتسلسلة الجديدة بينما لايزال التجويف في المرحلة الحرجة أو قريب من المرحلة الحرجة. هناك سبب لعدم التنشيط بمجرد إتقان التجويف. تم أول اختبار لفكرة الانصهار الانشطاري المعزز في 25 مايو 1951 في عملية «البيت الأخضر» في إنيويتوك (Eniwetok) والتي أنتجت 45.5 كيلوطن. التعزيز يقلل من طول القطر بثلاثة طرق جميعهم نتيجة لانشطار أسرع:
بما أن التجويف الداخلي المضغوط للحفرة لا يحتاج لأن يبقوا معاً، فيمكن استبدال التلاعب الهائل ل U-238 بقذيفة البيريليوم خفيفة الوزن (لكي تعكس النيترونات الهاربة إلى الحفرة مرة أخرى) ويتم تقليل القطر.
تصميم السلاح النووي أسلحة الانشطار النووي المعززة
بما أن التعزيز مطلوب لتحقيق ناتج كامل التصميم، فإن أي نقص في التعزيز سيؤدي إلى نقص في الناتج. ولذلك الأسلحة المعززة هي أسلحة متنوعة المنتج فيمكن إنقاصه في أي وقت قبل التفجير ببساطة عن طريق إنقاص كمية التريتيوم المدخل في التجويف خلال عملية التسليح.
جهاز سوان كان الجهاز الأول الذي يقترح توظيف كل هذه الميزات (نقطتين، تجويف الفجوة، انفجار التعزيز المنصهر).
كان الجهاز إسطواني الشكل وقطره 11.6 بوصة (29.5 سم) وطوله 22.8 بوصة (58 سم).
وكان أول جهاز مستقل أجري له اختبار وبعد ذلك الجهاز النووي الحراري الابتدائي ذو المرحلتين خلال عملية الجناح الأحمر.
تم تسليحها بتصميم «روبين الابتدائي» (Robin Primary) وأصبحت بهذا أول جهاز جاهز للاستخدام ذو استخدام ابتدائي متعدد ونموذج أولي لكل ما تبعه.
تصميم السلاح النووي أسلحة الانشطار النووي المعززة
بعد نجاح «سوان» «البجعة» (Swan) أصبح القطر البالغ 11 أو 12 بوصة (300 مم) هو الطول القياسي المستخدم في الأجهزة المعززة ذات المرحلة الواحدة والتي تمت تجربتها في أواخر الخمسينات الميلادية 1950 م. كان الطول عادة يبلغ ضعف القطر، ولكن كان هناك جهاز واحد وهو الرأس النووي الحربي W54 ذو شكل اقرب إلى الدائري بطول 15 بوصة (380 ملم). تم اختباره أكثر من 24 مرة في الفترة مابين 1957 إلى 1962م قبل انتشاره. لم يسبق لأي تصميم أن واجه سلسلة طويلة من الإخفاقات في التجارب من قبل.
أحد تطبيقات الرأس الحربي (دبليو 54) W54 كانت بندقية ديفي كروكيت اكس ام-388 ذات القذيفة عديمة الارتداد Davy Crockett XM-388 recoilless rifle projectile. بلغ طولها 11 بوصة، وتظهر في الصورة بالمقارنة مع سابقتها الرأس النووي المعروف بالرجل البدين (Fat Man).
بالإضافة إلى صناعة الاسلحة بحجم أصغر وأخف وزن أو أقل استخداما للمواد الانشطارية بكمية معينة، من الفوائد الأخرى للتعزيز هو أنه يجعل الاسلحة في مأمن من تداخل الاشعاعات (radiation interference، RI) تم اكتشاف ذلك في منتصف الخمسينات من القرن العشرين 1950 حيث انه إذا أخرجت النوى من البلوتينيوم (plutonium) سيكون عرضة للانفجار إذا ما تعرض لكميات كبيرة من الإشعاع من انفجار نووي قريب (قد تتلف الالكترونات أيضا وهذا يشكل مشكلة أخرى). تداخل الاشعاعات (RI) كان بحد ذاته مشكلة قبل ظهور انظمة (رادار الإنذار المبكر الفعال effective early warning radar systems) حيث انها تجعل الضربة الأولى للسلاح غير مجدية. التعزيز يقلل من كمية البلوتينيوم اللازمة في السلاح إلى أقل كمية ستكون عرضة لهذا التأثير.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
الانشطار الكامل أو الاندماج المعزز المرفوع الكامل هي أسلحة يمكن أن تحدث تأثير على مئات الكيلوأطنان، وبذلك بفعل المواد القابلة للانشطار وبفعل بمادة التريتيوم أيضًا، ولكن حتى الوقت الحالي، الطريقة الأكثر فعالية لزيادة كفاءة السلاح النووي إلى ما بعد عشرة أو حتى إلى كيلو طن هي أخذها كمرحلة مستقلة ثانية، تُدعى بالمرحلة الثانوية.
في الأربعينات الميلادية، أعتقد مصمموا القنبلة النووية في مختبر لوس ألاموس الأمريكي بأن المرحلة الثانية ستكون بواسطة مادة الديوتيريوم بوضعها على هيئة مادة منصهرة أو على هيئة مركب الهيدريد. وهذا يجعل ردة فعل الاندماج النووي D-D، وهو أصعب من الحصول على D-T، لكنه أقل تكلفة. والقنبلة الذرية حينها ستتركز على جهة واحدة فقط مما يسبب اصصطدام وانضغاط يتسببان بسخونة الجهة القريبة وببداية التكاثر مع الجهة البعيدة. ولكن المحاكاة الرياضية برهنت على عدم إمكانية عمل هذه الطريقة حتى مع إضافة كميات كبيرة من مادة التريتيوم المكلفة ماديًا.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
إن اسطوانه الغاز بكاملها تحتاج إلى ان تكون مغلفة بطاقة الانشطار النووي حتى يمكن ضغطها وتسخينها مثلما يكون الحال عند شحن الاداة الاضافية لزيادة القوة في المرحلة الأولية. إن تصميم الاسطوانه قد تم في يناير 1951 عندما اخترع ادوارد تيللر وستانيسلو اولاك الانفجار الاشعاعي. لما يقارب الثلاث عقود قد تم تسميتها ب تيللر اولام القنبلة الهيدروجينية.
لقد تم اختبار مفهوم الانفجار النووي لأول مره في شهر مايو 9 من عام 1951 في جورج شوت لعمليات المنازل الخضراء في مدينة إينويتوكوالتي انتج عنه 225 كيلو طن. ولكن الاختبار الشامل الأول قد تم في الأول من نوفمبر من عام 1952 في مايك شوت لعمليات اللبلاب في اينويتوكو والذي نتج عنه 10.4 ميجا طن.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
في العلاج الإستفزازي بالأشعة، تصدر طاقة الأشعة السينية من الانفجار الأساسي الذي يقع ويتم احتوائه داخل قنوات إشعاعية معتمة التي تحيط بعناصر الطاقة النووية الثانوية. تتحول الاشعه إلى رغوة بلاستيكية بشكل سريع الذي كان يُعبئ القناة ويتحول إلى بلازما تميل إلى شفافة ثم إلى أشعة سينية، ويتم امتصاص الأشعة في الطبقات الخارجية من الدافع / المدك المحيط بالجزء الثانوي، الذي يُجتذ ويضغط بشكل هائل (أشبه بمحرك صاروخي داخلي خارجي) مما يتسبب في اندماج كبسوله الوقود إلى انفجار داخلي تماماً كالتجويف الرئيسي. كما في انفجار داخلي قابل للانشطار«الولاعة» يشتعل مركزها ويطلق حرارة تتسبب في دمج الوقود الذي يشتعل أيضاً. الانشطار والانصهار هما سلسلة من تبادل تفاعلات النيترونات مع بعضها بعضا وتدعم كفاءة تفاعل العنصرين. وتعزز قوة الدفع الأكبر من كفاءة الانشطار «الولاعة» نتيجة للتعزيز الناتج عن جمع النيترونات، وانصهار الانفجار نفسه يتسبب في حدوث انفجار أكثر وضوحاً ثانوي بالرغم من كونه أكبر بكثير من الرئيسي.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
فعلى سبيل المثال، بالنسبة لاختبار ردوينغ موهاوك في 03 يوليو 1956م، يطلق على الثانوي مسمى فلوت وكان مرتبطاً بسوان الرئيسية. وكان يبلغ قطر الفلوت 15 انشاً (38 سم) وطوله 23.4 انش (59 سم)، أي تقريبا بحجم السوان لكن وزنه أكبر بعشرة اضعاف وينتج عنه 24 ضعف الطاقة (355 طن مقابل 15 كيلو طن)، وبنفس الأهمية، فإن المكونات النشطة في الفلوت لا تكلف أكثر من التي في السوان.
يحدث معظم الانشطار نتيجة استخدام النوع الرخيص من U-238، ويصنع التريتريوم في الموقع اثناء وقوع الانفجار. وتكون شمعة الاشتعال فقط «الولاعة» في محور الثانوية هي التي تكون قابلة للانشطار.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
يمكن للثانوي الكروي أن يُحدث كثافات انفجارية أعلى من الثانوي الاسطواني، لاندفاع الانفجار الكروي في كل الاتجاهات نحو نفس المكان. ومع ذلك يتم إنتاج أكثر من مليون طن في الرؤوس الحربية، ويكون قطر الكروية الثانوية أكبر بكثير بالنسبة لمعظم التطبيقات. تعد الاسطوانة الثانوية ضرورية في مثل هذه الحالات. أما المركبات الصغيرة مخروطية الشكل التي تحتوي على رؤوس قذائف متعددة التي صُنعت بعد عام 1970م فقد مالت إلى رؤوس كروية ثانوية الشكل وتُنتج مئات الأطنان.
كما هو الحال زيادة الإنتاج، فإن فوائد التصميم النوويات الحرارية على مرحلتين عظيمة مما يقلل من مساؤئ عدم استخدامها، بمجرد اتقان الأمة لتقنية صناعتها.
ومن الناحية الهندسية، وقد يسمح الانهيار النووي بإستغلال عدة مميزات معروفة من مواد القنبلة النووية اللتي وحتى الآن لم تُطبق على أرض الواقع، وعلى سبيل المثال:
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
إن أفضل طريقه لتخزين الديوتيريوم (الهيدروجين الثقيل) بكثافة معقولة هي ربطه كيميائيا مع الليثيوم، ويعرف المركب بديوتيرايد الليثيوم. ويُعد النظير السادس لليثيوم ماده خام لإنتاج التريتيوم أيضاً، والقنبلة المتفجرة هي مفاعل نووي. ويحفظ الانفجار الإشعاعي بجميع الأشياء معاً مدة تكفي لتحول النظير السادس لليثوم إلى تريتيوم، يحدث كل ذلك في وقت انفجار القنبلة. ولذلك تسمح المواد المستخدمة لربط للديوتيريوم باستخدام تفاعل D-T fusion وهي الدورة اللتي يتم فيها تفاعل الاندماج من دون تخزين أي كمية من التريتيوم غير المصنع. ولا يتبقى من إنتاج التريتيوم أي شيء ويختفي.
وكي تنفجر الثانوية بالحرارة، الإشعاع الناتج عن البلازما المحيطة بها، يجب ان يظل بارد لأول جزء من الثانية، على سبيل المثال، يجب ان تغطى بطبقة هائلة وكبيرة من الإشعاع (حرارة حار). كبر الطبقة يسمح لها بان تضاعفها كمتدخل أو متلاعب، مضيفا لها زخم ومدة لتنهار. لايوجد مادة أفضل ومناسبة لكل من هاتين العمليتين أكثر من اليورانيوم-238 العادي والرخيص، والذي يتحمل أيضا الانشطار عندما يضرب بالنيترونات المنتجة بانشطار دي-تي.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
هذا الغطاء، يسمى المهرب، لهذا له لهو 3 وظائف: الحفاظ على برودة الثانوي محافظ ثانوي للبرودة، ليحجزه ويخمده في حالة ضغط عالي، واخيرا ليزوده كمصدر رئيسي بالطاقة لكامل القنبلة. المهرب القابل للاستهلاك يجعل القنبلة قنبلة أكثر يروانيومية انشطارية من كونها قنبلة هيدروجينية انشطارية. المطلعون ابدا لايستخدموا مصطلح قنبلة هيدروجينية.
أخيرًا، فإن الحرارة التي تشعل الاندماج النووي لا تأتي من المرحلة الابتدائية بل تأتي من قنبلة المرحلة الثانوية، والتي تُسمى قابسة الشرارة، وهي جزء لا يتجزأ من المرحلة الثانوية. وانبجار (انفجار من الداخل) المرحلة الثانوية يتضمن قابسة الشرارة مما يتسبب في اشتعال الاندماج النووي حول المادة نفسها، ولكن قابسة الشرارة تستمر في اشتعالها حتى أن تستهلك كامل مادة النيترون الموجودة بكثرة، وهذا الشيء يزيد من قوة النووي بشكل كبير.
تصميم السلاح النووي لأسلحة النووية الحرارية الثنائية المراحل
في البداية مرحله خلف سلاح قوه الدفع كان الرئيس ترومان 1950 وعد لبناء 10 ميغا طن من قنبله الهيدروجين كرَد من أمريكا على تجربة الاتحاد السوفيتي لأول قنبلة ذربة في كما في أمريكا الاستجابات إلى 1949 اختبار قنبله السوفيات لكن نتائج الاختراع تحول خارج لتكون أرخص وأكثر اندماج بعيد لبناء ذره صغيره منفجره جيده وكبيره منها. مسح أي معنى يميز بين قنبله أ وقنبله h وبين العزز والقفير. جميع أفضل التقنيات لإنشطارات وانصهارات الانفجار ادرجت إلى واحده شامله كامل مبدأ تصميم التحجيم. كل 6 انش (152 mm) قطر نواه قذائف المدفعية يستطيع أن يكون على مرحلتين نووي حراري.
في الخمسين سنة التي تلت ذلك، لم يبتكر أحد أي طريقة أفضل لبناء قنبلة نووية. فقد كان التصميم المفضل لدى كل من الولايات المتحدة، روسيا، المملكة المتحدة، الصين وفرنسا، القوى الخمس النووية الحرارية. أما الأمم النووية المسلحة الأخرى كإسرائيل، الهند، باكستان، وكوريا الشمالية، قد يكون لديها اسلحة احادية single-stage weapons وربما اقوى.
تمر الطاقة في السلاح الحراري النووي في مرحلتين من التأثيرات من الأولية إلى الثانوية. هناك محول أساسي للطاقة يدعى بالمرحلة الداخلية، مابين المراحل الأولية والثانوية، يقوم بحماية وقود الانصهار الثانوي من التسخين السريع ((أو ارتفاع درجة الحرارة بشكل سريع)) مالأمر الذي اقد يؤدي إلى انفجاره عند درجات حارة اعتيادية (والمنخفضة) قبل ان يكون هناك فرصة للانصهار وتفاعلات الانشطار.
لا تتوفر إلا معلومات قليلة واضحة في المقالات العلمية حول آلية عمل المرحلة الداخلية. صدر أول ما ذُكر عن المرحلة الداخلية عن الحكومة الأمريكية في وثيقة رسمية تحوي شرحا توضيحيا للجمهور برسوم بيانية حديثة لتعزيز برنامج (البديل المعتمد للصواريخ الحربية (بالإنجليزية: Reliable Replacement Warhead Program). الذي إذا تم بناؤه، سيستبدل هذا التصميم الجديد «المواد الهشة والسامة» و «و المواد غالية التكلفة والخاصة» في المرحلة الداخلية. يشير هذا البيان إلى أن المرحلة الداخلية قد تحتوي على البريليوم ليهدئ من تدفق النيوترونات من الطور الأول، وقد يمتص شيئا منها ويعاد إشعاع الاشعة السينية x-rays بطريقة ما. وهناك أيضا بعض التكهنات بأن المواد المستخدمة في المرحلة الداخلية، والتي تُسمي بالكود فوجبانك (بالإنجليزية: FOGBANK) قد تكون مادة الفضاء أو الهلامة الغازية الايروجيل (aerogel)، قد يكون ممزوجا مع البريليوم أو مواد أخرى.
المستويين الداخلي والثانوي مغطيان معا داخل غشاء فولاذي مقاوم للصدأ لتكوين جمعية فرعية معلبة، هذا الترتيب والذي لم يتصوره أحد في أي رسم مفتوح المصدر. التوضيح الأكثر تفصيلا للانترستيج يظهر سلاح نووي حراري بريطاني مع مجموعة من العناصر بين الأساسية والثانوية الأسطوانية سميت «عدسات النهاية وتركيز النيترون» و «عاكس/ نيترون حامل السلاح» و«الغلاف العاكس».
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
بينما تصب كل تصاميم القنابل النووية في أحد التصنيفات السابقة، تصبح بعض التصاميم الخاصة بين الفينة والأخرى مثار لتقارير جديدة ونقاشات العامة، غالباً بتوصيفات خاطئة حول كيفية عملها وماذا ستعمل. مثال:
بينما كل القنابل النووية الحديثة (الانشطارية والالتحامية على السواء) تستخدم التحام ال D-T، القنابل الهيدروجينية في النظرة العامة هي أجهزة تستخدم عدة ملايين من الاطنان وأقوى بآلاف المرات من الابن الأصغر لقنبلة هيروشيما. هذه القنابل ذات النواتج العالية هي قنابل نووية حرارية ثنائية المرحلة ترتقي إلى مستوى العائد المطلوب مع انشطار اليورانيوم، كالعادة، مزودتها بمعظم طاقتها النووية.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
أثارت فكرة القنبلة الهيدروجينية الأولى اهتمام الرأي العام في عام 1949 عندما أعلن علماء بارزين موقفهم الرافض من بناء قنابل نووية أقوى من نموذج الانشطار القياسي النقي لأسباب أخلاقية وعملية. كان افتراضهم أن اعتبارات الكتلة الحرجة سوف تحد من حجم الانفجارات الانشطارية بينما الانفجار الانصهاري من الممكن أن تكون قوته بكبر امداده بالوقود الذي ليس له حد للكتلة الحرجة. في عام 1949 فجر الاتحاد السوفيتي أول قنبلة انشطارية لهم وفي عام 1950 انهى الرئيس الأمريكي هاري ترومان الجدل حول القنبلة الهيدروجينية حين أصدر أمر للمصممين في لوس ألاموس لبناء واحدة. في عام 1952 تم اعلان انفجار آيفي مايك بقوة 10.4 ميجاطن كأول اختبار لقنبلة هيدروجينية معززة بذلك فكرة أن القنابل الهيدروجينية أقوى ألف مرة من القنابل الانشطارية.