hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
إن ضغط الإشعاع الذي تمارسه الكمية الكبيرة من فوتونات الأشعة 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 مليون بار (ضغط جوي) (7.3 تيرا باسكال) بالنسبة للقنبلة أيفي مايك و1400 مليون بار (140 تيرا باسكال) بالنسبة للرأس الحربي دبليو80.
إن ضغط البلازما الرغوية هو 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:
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
نظرًا لتعرض وقود ديوتريد الليثيوم للدفع من الجانبين (من جانب المرحلة الأولية ومن جانب شمعة الاحتراق)، فإنه يتم ضغطه وتسخينه بشدة ليصل إلى درجات حرارة نووية حرارية. كما أن كل ذرة ليثيوم-6 تنقسم إلى ذرة تريتيوم واحدة وجسيم ألفا واحد نتيجة قصفها بالنيوترونات. ثم يبدأ تفاعل اندماجي بين التريتيوم والديوتيريوم يصدر عنه المزيد من النيوترونات وكمية هائلة من الطاقة.
يبعث الوقود الذي يخضع للتفاعل الاندماجي بقدر كبير من تدفق النيوترونات الذي يعرض الكابح المكون من اليورانيوم-238 (U-238) (أو حاوية قنبلة اليورانيوم-238 (U-238) للإشعاع، مما يتسبب في إخضاعه لتفاعل انشطاري ليوفر بذلك حوالي نصف إجمالي الطاقة.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
وبهذا تكتمل سلسلة الانشطار-الاندماج-الانشطار. وعلى عكس الانشطار، فإن الاندماج "نظيف" نسبيًا - بمعنى أنه يصدر طاقة ولكنه لا يصدر نتاجًا مشعًا ضارًا 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 من الرصاص على سبيل المثال، فسينخفض إجمالي القوة الانفجارية بمقدار النصف تقريبًا ولكن مقدار التهاطل يكون قليل نسبيًا. والقنبلة النيوترونية هي قنبلة هيدروجينية من دون المرحلة الانشطارية الأخيرة.
ينتج وقود ديوتريد الليثيوم-6 بعد ضغطه وتسخينه التريتيوم ويبدأ التفاعل الاندماجي. ويتسبب التدفق النيوتروني الناتج في انشطار الكابح المكون من اليورانيوم-238 (U-238). ويبدأ المقذوف في التكون.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
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 مجرد مضاعف صغير لضغط الفوتون الأساسي داخل حاوية الإشعاع، كما أن مواد الرغوة المعروفة تتسم داخليًا بمستوى شديد الانخفاض من كفاءة امتصاص إشعاع أشعة غاما والأشعة السينية المنبعثة 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 من معدن ثقيل والتي تحيط بالوقود النووي الحراري، يتم تسخينها بشدة بفعل تدفق الأشعة السينية القادم من المرحلة الأولية لدرجة أنها تتم إزالتها فتنفجر نحو الخارج بسرعة عالية تجعل باقي الكابح يرتد نحو الداخل بسرعة هائلة، محطمًا الوقود الاندماجي النووي وشمعة الاحتراق.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
وصل التفاعل الانشطاري بالمرحلة الأولية إلى حد الاكتمال وتبلغ درجة حرارة المرحلة الأولية الآن بضع ملايين من الدرجات وتشع أشعة غاما وأشعة سينية قوية، مما يؤدي إلى تسخين الجزء الداخلي من التجويف والحائل وكابح المرحلة الثانوية.
انتهى تفاعل المرحلة الأولية وقد تمددت. وأصبح سطح الدافع المواجه للمرحلة الثانوية شديد السخونة الآن لدرجة أنه يُزال أو يتمدد بعيدًا دافعًا الجزء المتبقي من المرحلة الثانوية (الكابح والوقود الاندماجي النووي وشمعة الاحتراق القابلة للانشطار) نحو الداخل. وتبدأ شمعة الاحتراق في الانشطار. غير مصور: تُزال أيضًا حاوية الإشعاع وتتمدد نحو الخارج (تم حذف هذا لضمان وضوح المخطط البياني).
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
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 إلى توازن حراري، ومن ثم يتم تحليل تأثيرات هذه الطاقة الحرارية. وتتجمع الطاقة في معظمها داخل عمق ضوئي واحد 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 توازن زخم الحركة النيوتوني الأساسي، يتم حساب سرعة انفجار الجزء المتبقي من الكابح نحو الداخل.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام السر المتبقي: كيفية ضغط المرحلة الثانوية
إن تطبيق الشكل الأكثر تفصيلاً لهذه الحسابات على قنبلة أيفي مايك يكون 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 الحربي دبليو80 تبلغ 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 (530تيرا باسكال) في قنبلة أيفي مايك و64 مليار بار (6.4 بيتا باسكال) 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 عن وزارة دفاع الولايات المتحدة إلى 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 تأخير الإزالة إلى أن يتم توزيع الطاقة بالتساوي ويصل جزء كافٍ منها إلى كابح/دافع المرحلة الثانوية.
ويرد بكتاب الشمس المعتمة (Dark Sun) للكاتب ريتشارد 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 قنبلة أيفي مايك المصنوعة 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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام أشكال التصميم
تم اقتراح عدد من الأشكال الممكنة لتصميم القنبلة، ومنها:
من المقترح أن يكون إما الكابح أو الحاوية مصنوعة من اليورانيوم-238 (اليورانيوم عالي التخصيب) في الغلاف الانشطاري الأخير. كما أن اليورانيوم-235 الأكثر تكلفةً قابل للانشطار أيضًا بنيوترونات سريعة مثل اليورانيوم-238 القياسي، إلا أن فعاليته الانشطارية أعلى من اليورانيوم الطبيعي والذي يتكون بالكامل تقريبًا من اليورانيوم-238. ومن ثم فمن المتوقع أن يؤدي استخدام غلاف انشطاري أخير من اليورانيوم-235 إلى زيادة نتاج قنبلة تيلر-أولام عن أية قنبلة ذات غلاف من اليورانيوم-238 (اليورانيوم المنضب) أو اليورانيوم الطبيعي.
قد يكون الجزء الداخلي من الحاوية، أو لا يكون، مصممًا لـ"عكس" الأشعة السينية. وتختلف عملية "عكس" الأشعة السينية عن عملية عكس الضوء عبر المرآة، حيث يتم تسخين المادة العاكسة بفعل الأشعة السينية، مما يجعل المادة نفسها تبعث أشعة سينية تنتقل بعد ذلك إلى المرحلة الثانوية.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام أشكال التصميم
هناك شكلان يتميزان بالخصوصية وسيتم تناولهما بالمناقشة في قسم تالٍ: القنبلة القائمة على الديوتيريوم المسال المبرد تبريدًا عميقًا والمستخدمة في تجربة أيفي مايك، والتصميم المفترض للرأس الحربي النووي دبليو88 (W88) - وهو إصدار مصغر من تكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام على شكل صاروخ ذي حامل راجع متعدد الرؤوس مستقل الاستهداف (MIRV) مزود بمرحلة أولية متطاولة (بيضاوية أو كروية الشكل) 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).
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام أشكال التصميم
وقد اختبرت الولايات المتحدة قنابل مكونة من ثلاث مراحل في العديد من التفجيرات (انظر أوبريشن 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 هو القنبلة النووية بي41 (B41 nuclear bomb) الثقيلة شديدة الفعالية (أي نتاج السلاح النووي لكل وحدة من وزن القنبلة) والتي تبلغ قوتها 25 ميجا طن. أما بالنسبة لـالاتحاد السوفيتي فمن المعتقد أن يكون قد استخدم مراحل متعددة (تتضمن أكثر من سلسلة من المراحل الاندماجية الثالثة) في قنبلة 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 للقنبلة سلويكا (Sloika)).
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام أشكال التصميم
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 عليها القنابل النيوترونية) بانشطار الكابح الأخير المصنوع من اليورانيوم الطبيعي، وهو ما لا يمكن تحقيقه في العادة دون التدفق النيوتروني الذي 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 عمليات جبل شايان (Cheyenne Mountain). وحتى هذه القنابل الكبيرة قد تم استبدالها بقنابل نووية خارقة للمخابئ المحصنة (bunker buster) ذات نتاج أصغر، انظر أيضًا القنبلة النووية الخارقة للمخابئ المحصنة.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام أشكال التصميم
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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
كان إنريكو فيرمي (Enrico Fermi) هو أول من اقترح على زميله إدوارد تيلر فكرة قنبلة نووية حرارية اندماجية يتم إشعالها بواسطة قنبلة انشطارية أصغر حجمًا في عام 1941 في بداية ما أصبح بعد ذلك مشروع 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 بأسلوب محامي الشيطان في المناقشات دفع روبرت أوبنهايمر (Robert Oppenheimer) إلى إبعاده هو والفيزيائيين الآخرين من "مثيري المشكلات" ونقلهم إلى البرنامج الكبير ليفسحوا له الطريق.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
حقق ستانيسلو 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 أن أشعة غاما والأشعة السينية الناتجة عن المرحلة الأولية يمكنها نقل الطاقة الكافية إلى المرحلة الثانوية لإحداث انفجار داخلي واحتراق اندماجي بنجاح، إذا تم تغليف جميع الأجزاء المكونة بـتجويف أو 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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
ومن خلال تفجير القنبلة "جورج" (George) ضمن سلسلة اختبارات أوبريشن 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" في جزيرة إنيويتوك (Enewetak Atoll) بنتاج بلغ 10.4 ميجا طن (أي أقوى من القنبلة التي ألقيت على نجازاكي خلال الحرب العالمية الثانية بأكثر من 450 مرة). وهذه القنبلة التي سميت باسم النقانق قد استخدمت قنبلة انشطارية كبيرة جدًا كـ "محفز مطلق لشرارة البدء"، واستخدمت الديوتيريوم السائل - الذي احتفظ بحالته السائلة من خلال جهاز تبريد عميق يبلغ وزنه 20 طنا أمريكيا (18 طنا متريا) - كوقود اندماجي لها، وبلغ وزنها الإجمالي 80 طنًا أمريكيًا (70 طنًا متريًا) تقريبًا.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
إلا أن وقود الديوتيريوم السائل الخاص بأيفي مايك لم يكن عمليًا بالنسبة لسلاح سيتم نشره، فكان التطوير التالي لذلك هو استخدام الوقود الاندماجي الصلب ديوتريد الليثيوم بدلاً منه. وفي عام 1954، تم اختباره في تفجير "كاسيل برافو" (وأطلق على هذه القنبلة اسم كودي وهو الروبيان) وبلغ نتاجها 15 ميجا طن (أي أكبر من المتوقع بمقدار مرتين ونصف) وتعد أكبر قنبلة أمريكية تم اختبارها على الإطلاق.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
وسرعان ما تحولت الجهود المبذولة في الولايات المتحدة نحو تطوير قنابل هيدروجينية مصغرة بتصميم تيلر-أولام والتي يمكن أن تتلاءم بسهولة مع الصواريخ الباليستية عابرة القارات والصواريخ الباليستية المطلقة من الغواصات. وبحلول عام 1960، ومع نشر الرأس الحربي دبليو47 (W47) على غواصات الصواريخ البالستية بولاريس (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 نهاية صاروخ ذي حامل راجع متعدد الرؤوس مستقل الاستهداف (MIRV) صغير الحجم (انظر القسم الذي يناقش الرأس الحربي دبليو88 أدناه).
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
إن أول تصميم لقنبلة اندماجية سوفيتية والذي طوره أندريه ساخاروف وفيتالي غينزبورغ (Vitaly Ginzburg) في عام 1949 (قبل أن يكون للسوفييت قنبلة انشطارية عاملة) سُميّ سلويكا على اسم كعكة متعددة الطبقات روسية، 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 باستخدام التريتيوم (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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
وقد تم تفجير أول قنبلة اختبارية لتصميم سلويكا وهي آر دي إس-6 إس (RDS-6s) تفجيرًا صاعقًا في عام 1953 بنتاج يعادل 400 كيلوطن من مادة تي إن تي (نسبة 15%-20% من الاندماج).
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
وقد أثبتت محاولات استخدام تصميم سلويكا في 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 بالنيوترونات التريتيوم والديوتيريوم الحر. وفي أواخر عام 1953، حقق عالم الفيزياء فيكتور دافيدينكو (Viktor Davidenko) أول إنجاز كبير وهو الإبقاء على الأجزاء الأولية والثانوية من القنبلة في قطعتين منفصلتين (أي التقسيم إلى "مراحل"). أما الإنجاز الكبير التالي فقد تم اكتشافه وتطويره على يد ساخاروف وياكوف زيلدوفيتش (Yakov Zel'dovich) وهو استخدام الأشعة السينية المنبعثة من القنبلة الانشطارية في ضغط المرحلة الثانوية قبل 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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
وبرهن السوفييت على قوة مفهوم "المراحل" في أكتوبر عام 1961 عندما قاموا بتفجير قنبلة القيصر الثقيلة 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 في ألدرماستون لتطوير القنبلة الاندماجية البريطانية، وتولى مسؤولية إدارة المشروع السير 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 بسبب قانون الطاقة الذرية لعام 1946. إلا أنه كان مسموحًا للبريطانيين بمراقبة اختبارات كاسيل (Castle tests) واستخدام طائرات لأخذ العينات في سحابة عيش الغراب، مما أمدهم بدليل واضح ومباشر على حدوث الضغط الناتج عن الانفجار الداخلي الإشعاعي في المراحل الثانوية.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
ونظرًا لهذه الصعوبات، وافق رئيس الوزراء البريطاني أنطوني 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 اختبارات أوبريشن غرابيل (Operation Grapple). وكان الاختبار الأول جرين 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 الثاني هيرالد 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 وهو بيربل جرانيت (Purple Granite) في اختبار ثالث، إلا أنها لم تنتج إلا حوالي 150 كيلو طن فقط.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام معلومات تاريخية
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 إكس راوند 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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام المعلومات المتاحة للعامة
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 سياسية وزارة 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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام المعلومات المتاحة للعامة
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 بـ شمعة الاحتراق في 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).
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام المعلومات المتاحة للعامة
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 المثال تقرير 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.
تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام المعلومات المتاحة للعامة
إن معظم الأفكار الحالية حول كيفية عمل تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام دخلت في نطاق الوعي العام بعد أن حاولت وزارة الطاقة (DOE) فرض الرقابة على مقال بإحدى المجلات كتبه الناشط الأمريكي المناهض لاستخدام الأسلحة هاورد مورلاند في عام 1979 حول "سر القنبلة الهيدروجينية". وفي عام 1978، قرر مورلاند أن اكتشاف هذا "السر المتبقي الأخير" وكشفه سيؤدي إلى تركيز الاهتمام على سباق التسلح ويمنح 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 سوى الموسوعة الأمريكية. كما أجرى مورلاند مقابلات (غير رسمية في أغلب الأحيان) مع العديد من العلماء السابقين العاملين في مختبر لوس ألاموس (بما في ذلك تيلر وأولام، على الرغم من عدم تقديم إي منهما لأية معلومات مفيدة له)، واستخدم مجموعة متنوعة من إستراتيجيات التفاعل بين الأشخاص لحثهم 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).