hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
في عام 1954 عُرف روبرت أوبنهايمر بمعارضته للقنابل الهيدروجينية، في ذلك الوقت لم يكن معروفاً لدى العامة بأن هناك نوعان آخران من القنابل الهيدروجينية -غير النوع الموصوف بدقة بأنه قنبلة هيدروجينية-. وفي الثالث والعشرين من شهر مايو عندما تم إلغاء تصريحه الأمني؛ كان البند الثالث من بنود الأحكام الأربعة العامة المتعارضة معه هو «مبدأه في برنامج الأسلحة الهيدروجينية». وفي عام 1949 قام روبرت بدعم المرحلة الأولية لتعزيز انشطار القنابل المنشطرة لتحقيق أقصى قدر من القوة التفجيرية في الترسانة بإعطاء المفاضلة بين منتجات البلاتنيوم والتراتيوم. ويذكر أيضاً بأنه كان ضد القنابل النووية الحرارية ثنائية المرحلة حتى عام 1951 حينما حدث الانهيار الإشعاعي الذي وصفه بأنه «التقنية الحلوة»، موضحاً ذلك بشكل عملي في البداية. ولم يُكشف عن موقفه حتى عام 1976، وذلك بعد تسع سنوات بعد وفاته.
عندما حلت قاذفات الصواريخ الباليستية محل القنابل في الستينيات، تم استبدال معظم القنابل متعددة الأطنان برؤوس صواريخ -وهذا يتضمن القنابل النووية الحرارية- وقد تم تقليلها إلى واحد طن أو أقل.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
شهِد العام 1940 أول محاولة لاستثمار العلاقة التكافلية بين وقود الانشطار والالتحام بتصميم متناوب بينهما في شكل طبقات رقيقة. وكجهاز مصمم من مرحلة واحدة، كان من الممكن أن يكون تطبيق تعزيز الانشطار بطيئاً. وأصبح عملياً للمرة الأولى حينما تم دمجه ثانوياً في الأسلحة النووية الحرارية ثنائية المرحلة.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
الاسم الأمريكي -ساعة النداء- كان اسماً رمزياً تافهاً وغير منطقي. الاسم الروسي لنفس التصميم كان أدّق وصفياً: سلويكا (بالروسي تعني النفخة)، كعكة حلوى الطبقات. السلويكا السوفيتية وحيدة المرحلة اختبرت في 12 أغسطس 1953. بينما لم يتم اختبار نسخة أمريكية أحادية المرحلة، ولكن تم اختبار الطلقة الأحادية لعملية القلعة في 26 أبريل 1954، والتي كانت نووية حرارية ثنائية المرحلة واطلق عليها اسم ساعة النداء. مداها كان في جزيرة بيكيني 6.9 ميجا طن. ولأن الاتحاد السوفيتي اختبر استخدام بطارية الليثيوم-6 ديوترايد الجافة قبل اختبار للولايات المتحدة الأمريكية لها بثمانية أشهر فإنه يُعتقد بأن الاتحاد السوفيتي فاز في السباق في صناعة القنبلة الهيدروجينية. في عام 1952 استخدم لفي مايك الديتريوم السائل المبرد لتبريد في عملية انصهار الوقود الثانية، ووظفها في عملية رد فعل لعملية الانصهار. كان ذلك كان أول تصميم منتشر للطائرات رغم أنه لم يتم نشرها أثناء الاختبارات. وكذلك، كان أول اختبار للسوفييت في استخدام الإشعاع الانفجاري الثانوي والذي يعتبر السمة الأساسية في صناعة القنبلة الهيدروجينية في 23 من نوفمبر 1955 أي بعد ثلاث سنوات من تجربة لفي مايك. وفي الحقيقة لم يبدأ العمل الحقيقي في الانفجار لداخلي بالاتحاد السوفيتي إلا في وقت مبكر من عام 1953، أي بعد عدة أشهر من نجاح تجربة السلويكا.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
في 1 مارس عام 1954، اختبرت الولايات المتحدة قنبلة قلعة برافو ذات ال 15 ميجاتون كجزء من عملية القلعة في جزر البكيني والتي تعتبر أضخم انفجار نووي للولايات المتحدة. الانفجار ألقى فوراً جرعة قاتلة من الغبار النووي الناتج عن الانشطار على مدى أكثر من 6000 ميل مربع (16,000 كم2) من سطح المحيط الهادي. الإصابات الإشعاعية التي أصابت جزر المارشال والصيادين اليابانيين صنعت تلك الحقيقة قضية عامة وكشفت عن دور الانشطار في القنابل الهيدروجينية.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
استجابةً لمخاوف العامة على تداعيات الغبار النووي، فقد بُذلت جهود كبيرة لتصميم سلاح نووي نظيف متعدد الميجاطن، ويبقى الاعتماد الكامل على الاندماج النووي تقريبًا. يمكن للطاقة الناتجة عن طريق اندماج اليورانيوم الغير مخصب طبيعيًا، عندما يستخدم كمادة وقود نووي في المراحل الثانوية والمراحل المتعاقبة كما في تصميم «تيللر-أولام» من تقليل المحصول النهائي بشكل واضح كما كان في اختبار قلعة برافو (بالإنجليزية: Castle Bravo)، حيث أدرك العلماء بأن وضع الوقود النووي كمادة في قنبلة غير قابلة للانشطار هو شرط أساسي في انفجار قنبلة 'نظيفة'، ومن الواضح أن في مثل هذه القنابل ستكون هناك كمية هائلة نسبيًا من المواد التي لا تجري فيها أي تحولات من كتلية إلى طاقة على الإطلاق، وذلك لحجم معين. والأسلحة «القذرة» مع أكثر من وقود نووي انشطاري يُعتبر أقوى بكثير من الأسلحة 'النظيفة' (أو، للحصول على عائد في النواتج، لذا هي أخف بكثير من الأسلحة 'النظيفة'). وأقدم حادثة معروفة لجهاز مكون من ثلاث مراحل يجرى اختبارها مع المرحلة الثالثة، هو الجهاز الذي سُمي الثلاثي، والموقودة بالمرحة الثانية كانت في 27 مايو 1956م في جهاز الباسون. وهذا الجهاز أُختبر في طلقة زوني إحدى عمليات الجناح الأحمر. هذه الطلقة استخدمت وقود نووي غير قابلة للاندماج مع مادة عازلة مثل: التنجستن أو الرصاص. وقد كان المحصول النهائي 3.4 ميجاطن مما يعني 85% اندماج وفقط 15% انشطار. وكما تؤكد السجلات العامة للأجهزة التي أنتجت أن النسبة الأعلى من محصولهم عن طريق الاندماج فقط هو 50 ميجاطن وكان ذلك في «قنبلة قيصر» ووصلت نسبة الاندماج إلى 97% من القنبلة الكلية. والـ 9.3 ميجاطن في اختبار (Hardtack Poplar) حيث وصلت نسبة الاندماج إلى 95.2%. [32] والـ4.5 ميجاطن في اختبار نافاجو (Navajo) وصلت نسبة الاندماج فيه إلى 95%.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
في التاسع عشرة من يوليو (تموز) 1956، قال لويس شتراوس رئيس وكالة الطاقة الذرية الدولية بأن ريدويج زوني اطلقت اختبار تفجير نظيف مما «انتج الكثير من الأهمية.... من الناحية الإنسانية» ومع ذلك وبعد أقل من يومين من هذا الإعلان تم اختبار النسخة القذرة من الباسون ويدعى الباسون الأولي مع عبث اليورانيوم 238على مركب قبالة سواحل جزيرة أتول بيكيني كمكان لأطلاق الرديدوينج تيوا. أنتج الباسون الأولي عائد يقدر بخمسة ميجا طن 87% منها جاء نتيجة الانشطار. البيانات التي جاءت من هذا الاختبار وغيره توجت في نهاية المطاف انتشار أعلى عوائد الأسلحة النووية الأمريكية المعروفة وأعلى نسبة ناتج إلى وزن لسلاح تم صنعه، وسلاح نووي حراري من ثلاث مراحل بأعلى ناتج قذر حيث يبلغ 25 ميجا طن صمم كقنبلة نووية بي 41، التي كان من المقرر أن يحملها سلاح الجو الأمريكي إلى أن تم تفكيكها ولذلك لم يتم اختبار هذا السلاح بالكامل.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
وعلى هذا النحو تبدو القنابل النظيفة ذات العائد المرتفع مجرد تجارب في العلاقات العامة فالأسلحة المنتشرة فعليا هي الإصدارات القذرة التي ضاعفت العائد لنفس حجم الجهاز. تصاميم الجيل الرابع والخامس الحديثة من الأسلحة النووية بما في ذلك أسلحة الانصهار النقية وأجهزة دفع الذبذبة النووية للمادة المضادة المحفزة
وتجري حاليا دراستها من قبل أكبر الدول الخمس المالكة للأسلحة النووية.
قنبلة يوم القيامة الخيالية أشتهرت عن طريق رواية نيفل شوت عام 1957 والفيلم التابع لها عام 1959، بعنوان على الشاطئ وكانت قنبلة الكوبالت قنبلة هايدروجينية ذات غطاء من الكوبالت وكان من المفترض أن الكوبالت المُفعل عن طريق النيوترونات يستطيع أن يزيد الأضرار البيئية الناجمة عن تداعيات البقايا المشعة الناتجة من الانفجار النووي. شاع صيت هذه القنابل في فيلم «الدكتور سترينجلوف أو: كيف تعلمت أن أكف عن القلق وأحب القنبلة» عام 1964. تمت الإشارة إلى العنصر الكيميائي المضاف إلى القنابل بالكوبالت-ثوريوم جي.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
طُلبت مثل هذه الأسلحة "المالحة" من قبل القوات الجوية الأمريكية وتم فحصها بدقة، ربما لدرجة صنعها وتجربتها، ولكن لم تنشر. في نسخة 1964م من كتاب "دي أو دي/أي إي سي تأثير الأسلحة النووية، تم توضيح الموضوع في باب جديد بعنوان الحرب الإشعاعية. فنواتج الانشطار مميتة بقدر الكوبلت المنشطر بالنيوترون. السلاح عالي-الانشطار الحراري النووي الموحد هو سلاح تلقائي للحرب الإشعاعية، ببشاعة قنبلة الكوبلت. في البداية، تُكافئ أشعة الجاما الناتجة عن الانشطار حجم قنبلة الانشطار الانصهار-الانشطار أكثر شدة من كوبلت - 60. 15000 مرة أكثر شدة في ساعة، 35 مرة أكثر شدة في اسبوع، 5 مرات أكثر شدة في شهر، وتقريبا مكافئ في ستة أشهر. ثم ينحدر الانشطار بسرعة حتى يتكون التهدم النووي لكوبلت -60 الذي يكون أكثر شدة بثمانية مرات من نواتج الانشطار في سنة و 150 مرة أشد في خمس سنوات.النظير طويل العمر الذي نتج بالانشطار سيتجاوز الكوبلت -60 بعد 75 سنة تقريبا.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
في عام 1954م لشرح الكمية المدهشه للمضاعفات الجانيه لمنتج الانقسام النووي بواسطة القنابل الهيدروجينيه، ابتكر رالف لاب مصطلح انقسام - انشطار نووي لوصف العملية داخل ما أسماه بالثلاث مراحل للسلاح النووي الحراري. له عملية تفسر بشكل صحيح، لكن اختياره للمصطلحات سببت ارتباكاً في الأدبيات المفتوحة.
مراحل السلاح النووي لاتنقسم، لاتنشطر، فهي الأولية، والثانويه، وفي عدد قليل جدا من الأسلحة الإستثنائيه والقوية لم تعد بالخدمة.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
الثلاثي (3مراحل) التصميم مثل يوآس ب41 سلاح نووي وقنبلة السوفييت تسار (تمت مناقشتها سابقاً) التي تم تطويرها في اواخر 1950 م وأوائل 1960م، التي تم الاستغناء عنها جميعها، مثل النموذج لمنتجات عديده قوية كالقنابل الثلاثيه التي لا تدمر الاهداف بكفاءه. عندما تهدر الطاقة في المجال فوق الأرض وتحتها. لذا، تُتيح جميع الأسلحة الثلاثيه وسيلة في الترسانات النوويه الحديثة لاستخدام عدة تكتيكات صغيره لاسلحة المرحلتين (على سبيل المثال ام أي آر في) بعض هذه القنابل ذو مرحلتين، حتى في المجال الأقل فعاليه، ومع ذلك فهو مدمر بشكل أكبر نظراً لمجموع وزن القنبلة، حيث يمكنها أن توزع مايقارب بعدين من الأراضي عن النقطة الهدف.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
كل مايسمى باسلحة «الانشطار-الانصهار-الانشطار النووي» (كالرؤوس الحربية النووية الحرارية المتقدمة التقليدية) توظف الخطوة الاضافية لغطاء الانشطار، باستخدام نيترونات الانصهار. التي تعمل كالتالي: نيترونات عالية الطاقة أو سريعة متولدة بالانصهار تستخدم لتشطر الغطاء القابل للنصهار المُغلف لمنطقة الانصهار. كان يُصنع هذا الغطاء في الماضي باستخدام اليورانيوم الطبيعي أو المنضب. ولكن أسلحة اليوم الاستثنائية في الحجم والوزن (كالاسلحة الاستراتيجية الحديثة) تستخدم اليورانيوم المتوسط إلى عالي التخصيب كمادة غطاء (انظر في الاسفل قسم الرؤؤس الحربية النووية الحرارية الاوراللويه). الانشطار السريع للغطاء الثانوي في قنابل الانشطار-الانصهار-الانشطار النووي في بعض الاحيان تعود إلى كونها مرحلة ثالثة في القنبلة، ولكن يجب أن لا تخلط مع التصميم النووي الحراري ثلاثي المرحلة المهمل، حيث انه يوجد مرحلة انصهار أخرى ثالثة كاملة.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
تم إلغاء غطاء الانشطار في فترة اختبار القنبلة الذرية في الهواء الطلق وذلك لصنع ما يسمى بـ«القنابل النظيفة» (ارجو الاطلاع على ما ذُكر سابقاً)، أو لتقليل كمية الغبار الذري المتساقط من نواتج الانشطار في انفجارات هائلة بقوة كبيرة من الميغا طن. حدث ذلك غالباً عند اختبار تصاميم كبيرة جداً من القنابل ذات الثلاث مراحل مثل قنبلة القيصر والاختبار الزوني من سلسلة الاختبارات النووية كما ذكر أعلاه. كان من المفترض عند اختبار مثل تلك الأسلحة (بل كان يظهر ذلك بشكل عملي أحياناً) أن يكون غطاء اليورانيوم الطبيعي أو اليورانيوم المخصب قابل للإضافة دائماً في حال الرغبة في ذلك لأي قنبلة معطاة بدون غطاء، وذلك لزيادة الإنتاجية من مرتين إلى خمس مرات.
لا يستخدم غطاء الانشطار في الأسلحة الإشعاعية المطورة أو القنبلة النيوترونية كما سيتم مناقشتها لاحقاً.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
تعرف القنبلة النيترونية تقنياً بسلاح الإشعاع المكثف (بالإنجليزية: Enhanced Radiation Weapon، ويرمز لها اختصاراً بـ ERW)، وهو نوع من الأسلحة النووية التكتيكية صُمم خصيصاً لإخراج طاقة هائلة كالطاقة الإشعاعية الكبيرة. هذا يتعاكس مع الأسلحة النووية الحرارية القياسية، والتي صُممت خصيصاً لالتقاط هذه الإشعاعات النيترونية المكثفة لزيادة الحصيلة المتفجرة الشاملة. بالنسبة للحصيلة، تنتج الأسلحة الإشعاعية المكثفة حوالي عُشر ما ينتجه السلاح النووي الانشطاري، وبالرغم من قلة قوتها التفجيرية إلا أن الأسلحة الإشعاعية المكثفة تظل قادرة على إحداث دمار أكبر بمرات من الدمار الذي تحدثه القنابل التقليدية. وفي الوقت نفسه تشترك مع الأسلحة النووية الأخرى في أن الضرر يكون متركزاً على المواد الحيوية أكثر من البنية التحتية المادية، على الرغم من أن الانفجارات العنيفة والتأثيرات الحرارية لا يمكن استبعادها.
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
تُعرف رسمياً بأسلحة الإشعاع المكثف (ERW)، وبشكل أكثر دقة «أسلحة النتاج المكبوح». عندما يكون الناتج للأسلحة النووية أقل من واحد كيلوطن فإن نصف قطر مساحة الانفجار من مركز التفجير سيكون 700 متر (أي: 2300 قدم) وهي بذلك أقل من نظيرتها الناتجة من النيوترون الإشعاعي. وبأي حال فإن الانفجار أكبر من القوة الكافية لتدمر معظم المنشآت والتي تكون أقل مقاومة لآثار الانفجار من البشر بدون حماية واقية. يمكن النجاة من ارتفاع الضغط الناتج عن الانفجار حتى معدل 20 وحدة ضغط جوي (PSI)، في حين أن معظم المباني سوف تنهار مع ضغط 5 وحدة ضغط جوي (PSI).
تصميم السلاح النووي تصاميم خاصة
غالبا يُظن أن الأسلحة صُممت لتقتل البشر وتحافظ على سلامة البنية التحتية، لكن هذه القنابل (كما ذكر سابقاً) قادرة جداً على تدمير مباني تغطي مساحة أكبر من نصف قطر الانفجار. الغرض من تصميمها كان لقتل طاقم الدبابات – حيث توفر الدبابة حماية جيدة ضد الانفجار والحرارة، والتي (تقريباً) تنجي الطاقم القريب جداً من موقع الانفجار. ومع الكتائب السوفيتية الضخمة خلال الحرب الباردة، كان هذا السلاح مثالياً لمقاومتهم فاستطاع إشعاع النيوترون فوراً أن يضعف طواقم الدبابات تقريباً بنفس المسافة التي يمكن للألغام والحرارة إضعاف إنسان من دون حماية. (اعتمادا على التصميم). أنتج هيكل الدبابة إشعاعا عالياً (مؤقتاً) لمنع إعادة استخدامها من قبل طاقم جديد.
تم مراعاة استخدام الأسلحة النيترونية لأغراض أخرى، فعلى سبيل المثال: هذه الأسلحة ذات فعالية في الدفاع ضد الأسلحة النووية- حيث تستطيع النيترونات المتدفقة إبطال القذيفة (أو السلاح) القادم في مجال يفوق الحرارة أو الانفجار. في حين أن الأسلحة النووية تقاوم التلف المادي بشدة، إلا أنه من الصعب أن تكون قوية أمام التدفق الشديد للنيوترونات.
تصميم السلاح النووي مختبرات تصميم السلاح
نشأت جميع الابتكارات في تصميم الاسلحة النووية المذكورة في هذه المقالة من المختبرات الثلاثة الـمُدونة أدناه. وقد قلدت مختبرات تصميم الاسلحة النووية في البلدان الأخرى هذه الابتكارات في التصميم بشكل منفرد، أو قامت بعكسها هندسياً من تحاليل التداعيات الناتجة عن الانفجار النووي، أو حصلت عليها عن طريق التجسس.
تم عقد أول اجتماع تصنيفي لتصاميم الأسلحة النووية في منتصف عام 1942م بجامعة كاليفورنيا في بركلي وقد تم العثور على اكتشافات مهمه مبكرة من قبل مختبر لورنس بيركلي الوطني القريب. ففي في عام 1940م، مثلاً، تم إنتاج جهاز تحطيم الذرة وعزل البلوتونيوم واكتشفوا للتو الجهود السرية لصناعة اسلحة وطنية، وفي هذه الأثناء تم توظيف البروفيسور روبرت أوبنهايمر، وكان أول عمل له الدعوة لعقد مؤتمر صيف عام 1942م.
تصميم السلاح النووي مختبرات تصميم السلاح
بحلول الوقت الذي نقل فيه عمله إلى مدينة لوس ألاموس، نيو مكسيكو السرية الجديدة في ربيع عام 1943، كانت المعرفة المتراكمة عن تصميم الاسلحة النووية تتكون من 5 محاضرات لبروفيسور روبرت سيربر في بيركيلي، منسوخة ومنشورة على أنها كتاب لوس ألاموس التمهيدي. تحدث الكتاب عن طاقة الانقسام، صناعة واسر النيوترون، تفاعلات النيوترون التسلسليه، الكتلة الحرجة، العبث، وما يحدث قل الانفجار، وثلاثة طرق لتركيب قنبلة: تجميع السلاح الناري، الانهيار، و «الطرق المحفزة»، الطريقة الوحيدة التي تبين أنها ذات طريق مزدود.
تصميم السلاح النووي مختبرات تصميم السلاح
في لوس ألموس، في شهر أبريل من عام 1944، لقد اكتشف العالم إميليو سيغري أن تركيب القنبلة المدفعية المقترحة باسم «الرجل النحيل» لن يعمل باستخدام عنصر بلوتونيوم لمشاكل في وحدة الكتلة الذرية الذي تسببه الشوائب الموجودة في بي يو-240. إذ أن القنبلة الانفجارية باسم «الرجل السمين» كان لها الأفضلية لأن تصبح الخيار الوحيد لإستخدام عنصر بلوتونيوم. لقد ولدت المناقشات في بيركلي احصائيات نظرية للكتلة الحرجة ولكن لم يُحسم شيء في هذا الأمر.
المهمة الرئيسية في زمن الحرب في ألموس كان الاختبار التجريبي لتحديد الكتلة الحرجة، والتي وجب عليها الانتظار حتى وصول كمية كافية من المادة الانشطارية من مصانع الإنتاج: عنصر يورانيوم من أوك ريدج، تينيسي، وعنصر بلوتونيوم من موقع هانفور في واشنطن.
تصميم السلاح النووي مختبرات تصميم السلاح
عن طريق استخدام نتائج الكتلة الحرجة، قام فنيّو لوس الاموس في عام 1945م بصنع وجمع مكونات أربع قنابل وهي: قنبلة أداة تيرنيتي، والولد الصغير، والرجل المتين، وكذلك قطع غير مستخدمة لقنبلة الرجل المتين. بعد الحرب، عاد من استطاع العودة إلى أماكن التدريس في الجامعة بما في ذلك اوبنهيمر. أما الآخرون فقد بقوا وعملوا على الحفرة المجوفة والمرفوعة، وجمعوا التأثيرات لإختبارات الأسلحة مثل اختبار «مفترق الطرق» قالب:أنك «أ» و «ب» في جزيرة بيكيني عام 1946م.
كل الأفكار الرئيسية لدمج الانصهار في السلاح النووي نشأت في لوس الاموس بين عامي 1964 - 1952. بعد التقدم في الانفجار الإشعاعي لتيلر اولام عام 1951، تم التعرف على كامل التقنيات والإمكانيات لكن الأفكار لم تكن مترابطة بشكل مباشر لصنع قنابل بعيدة المدى لاستخدامات القوات الجوية.
تصميم السلاح النووي مختبرات تصميم السلاح
بسبب الموقف المبدئي لاوبنهايمر في الجدل بشأن القنبلة الهيدروجينية ومعارضته للأسلحة النووية الكبيرة، وعلى افتراض انه كان لا يزال ذو تأثير على لوس الاموس رغم رحيله، قرر الحلفاء السياسيين لادوارد تيلر بأنه بحاجة لمختبر خاص من أجل متابعة عمله على القنابل الهيدروجينية. وعند افتتاح المختبر عام 1952 في ليفرمور بكاليفورنيا، أنهت لوس الاموس مهمتها التي صممت وقد صممت ليفرمور للقيام بها.
مع انتهاء العمل على المهمة الأساسية للمختبر، حاول مختبر ليفرمور إجراء تغييرات جذرية في التصاميم لكنها فشلت. فقد أخفق المختبر في أول ثلاثة تجارب نووية: ففي عام 1953 كانت تجربة لجهاز انشطاري ذو مرحلتين مفردتين ونواة هيدريد اليورانيوم، وتجربة أخرى عام 1954 لجهاز نووي حراري ذو مرحلتين حيث اشتدت الحرارة في المرحلة الثانوية قبل أوانها بسرعة لا يمكن للانفجار الإشعاعي أن يعمل في ظرفها بشكل صحيح.
تصميم السلاح النووي مختبرات تصميم السلاح
انقلبت الأدوار ووافق معمل ليفرمور بأخذ الأفكار التي وضعها معمل لوس الاموس على الرف والقيام بتطويرها للخدمة العسكرية والبحرية. دفع ذلك معمل ليفرمور للتخصص في الأسلحة التكتيكية صغيرة القُطر، خاصةً الأسلحة التي تستخدم أنظمة انفجار ذات اتجاهين مثل سلاح البجعة (The Swan). أصبحت للأسلحة التكتيكية صغيرة القُطر أولوية للأسلحة الثانوية صغيرة القطر. عندما أصبح سباق التسلح للقوى العظمى سباق في الصواريخ البالستية عام 1960، كانت رؤوس صواريخ ليفرمور مفيدة أكثر من رؤوس صواريخ لوس ألاموس الكبيرة والثقيلة. استخدمت رؤوس صواريخ لوس ألالموس في أول دفعة من القذائف البالستية متوسطة المدى (بالإنجليزية: intermediate-range ballistic missiles، اختصاراَ “IRBMs”)، بينما استخدمت رؤوس صواريخ ليفرمور الصغيرة في أول دفعة من القذائف البالستية عابرة للقارات (بالإنجليزية: intercontinental ballistic missiles اختصاراً: “ICBMs”) وفي القذائف البالستية التي تطلق من الغواصات إنك|submarine-launched ballistic missiles اختصاراً "SLBMs"}}، كما استخدمت في أول دفعة صواريخ ذات أنظمة الرؤوس المتعددة
في الفترة بين عامي 1957 و 1958، قام كلا المختبرين ببناء واختبار العديد من التصاميم مع توقعهم بأن حظر المفروض على اختبار عام 1958 قد تصبح دائمة. بحلول عام 1961 استؤنفت الاختبارات في المختبرات وأصبحت النماذج مكررة من بعضها البعض، وتم التركيز على تعيين مصممين ما زاد العبء مقارنة بتخصصات هذه المختبرات. بعض هذه التصاميم كانت متداولة ومتبادلة بين المختبرات. فعلى سبيل المثال، بدأ الرأس الحربي (دبليو 38) للصاروخ تيتان 1 كمشروع لـ ليفيرمور، ثم أُعطيَ إلى لوس ألموس لتصبح الرؤوس الحربية لصورايخ أطلس. وفي عام 1959، أُعيدت إلى ليفرمور كعملية مبادلة بالرأس الحربي W54 (Davy Crockett)، والذي بدوره انتقل من ليفرمور إلى لوس ألموس.
كانت هذه الفترة فترة الابتكار الحقيقي التي انتهت. اعتمد تصميم الرؤوس الحربية بعد عام 1960 على التغيير بحسب طبيعة النموذج، فمع كل صاروخ جديد يكون هناك رأس حربي جديد وذلك لأسباب تسويقية. شملت التغييرات الفنية الرئيسية تعبئة الصواريخ بالمزيد من اليورانيوم في الجزء الثانوي، حيث أنها أصبحت متوفرة مع استمرار تخصيب اليورانيوم القنابل ذات الإنتاجية العالية.
تصميم السلاح النووي تجربة المتفجرات
الاسلحة النووية صممت بشكل كبير عن طريق التجربة والخطأ، هذه التجارب عادة تتضمن اختبار الانفجارات للنماذج الأولية. في التفجيرات النووية مثلاً عدد كبير من الاحداث المنفصلة تحصل مع عدد كبير من الاحتمالات، من المجموع حتى قصير الأجل.
هذه الطاقة تتدفق لداخل غلاف الجهاز (جسم السلاح) وتحتاج إلى العديد من النماذج الرياضية المعقدة لمعرفة العدد التقريبي لهذه العمليات، وفي ظل غياب أجهزة الكمبيوتر في الخمسينيات (1950) لم تكن هناك الطاقة الكافية لإجراء هذه العمليات بشكل مناسب مع العلم انه حتى بوجود الكمبيوترات وأنظمة المحاكاة في الوقت الحالي الا انها لا تكفي.
تصميم السلاح النووي تجربة المتفجرات
و لذلك كان من الأسهل تصميم اسلحه واقعيه تناسب هذا الزمن من اجل تخزينها. وفي حاله نجاح هذه النماذج الأولية فانه يمكن تصنيعها كأسلحة وإنتاجها بكميات كبيرة.
كان من الصعب جداً فهم طريقة العمل أو معرفة اسباب الفشل. ولذلك قام المصممون بجمع أكبر عدد من المعلومات خلال التفجير قبل ان يقوم الجهاز بإتلاف نفسه، وبهذه المعلومات تمكنوا من تعديل التصاميم، غالباً بواسطه ادخال عوامل fudge في المعادلات لجعل نتائج المحاكاة مطابقة لنتائج التجارب. وقد قاموا أيضاً بتحليل بقايا الاسلحة لمعرفة التفاعلات النوويه الحاصله.
الأداة المهمة لتحليل اختبار الأنبوب كان الضوء التشخيصي. مسبار داخل جهاز اختبار يمكن نقل المعلومات عن طريق تسخين صفيحة من المعدن إلى الاتقاد، وهو الحدث الذي يمكن أن يسجل في النهاية جدا من فترة طويلة، أنبوب مستقيم جدا.
يظهر في الصورة أدناه الجهاز الروبيان، انفجرت في 1 مارس 1954 في بيكيني، كاختبار قلعة برافو. كان لها انفجار 15 مليون طن أكبر من أي وقت مضى من قبل الولايات المتحدة. يظهر خيال رجل للمقياس. ويدعم الجهاز من الأسفل، في النهايات.
تصميم السلاح النووي تجربة المتفجرات
الانابيب تطلق إلى السقف. التي يبدو أنها تدعم، هي أنابيب ضوء التشخيصية. الانابيب الثمانية في النهايات اليمنى (1) أرسلت معلومات حول التفجير الابتدائي. اثنين في الوسط (2) لوحظ الوقت عندما وصل الإشعاع في النهاية البعيدة لقناة الإشعاع، والفرق بينهم (2) و (3) يكون وقت عبور الإشعاع للقناة.
من كابينة الإطلاق، تم تحويل الأنابيب بشكل أفقي واتجهت مسافة 7500 قدم (2.3 كم)، على طول الجسر المبني على الشعاب المرجانية في جزيرة بيكيني، إلى بنك جمع البيانات للتحكم عن بعد في جزيرة نامو.
تصميم السلاح النووي تجربة المتفجرات
في حين أن الأشعة السينية تسافر عادة بسرعة الضوء من خلال المواد ذات الكثافة المنخفضة مثل قناة الرغوة البلاستيكية المحشوة بين (2) و (3)، فإن كثافة الإشعاع من الانفجار الاولي كونت إشعاعاً غامضاً نسبياً أمام القنوات المحشوة التي تفاعلت بطريقة بطيئة وجامدة مما أخّر مرور الطاقة المشعة. في حين أن القنوات الثانوية يجري الضغط عليها بواسطة الإشعاع المستأصل، النيوترونات من المرحلة الأولية تنضم إلى الأشعة السينية، وتخترق إلى المرحلة الثانوية وتبدأ في تهيئة التريتيوم مع رد الفعل الثالث الملاحظ في القسم الأول أعلاه. هذا ليثيوم 6 + ن يتفاعل ويكون مصدر للحرارة، وتنتج 5 ملليفولت لكل حدث. الشرارة لاتزال غير مضغوطة وليست بمشكلة، لذلك لن يكون هناك انشطار أو انصهار. ولكن إذا وصلت كمية كافية من النيوترونات قبل اكتمال انهيار المرحلة الثانوية، فإن الفرق في درجة الحرارة حاسمة سيكون هناك تدهور. هذا هو السبب في فشل أول تصميم حراري نووي، جهاز مورغنسترن، تم اختباره تحت اسم قلعة كوون، 7 أبريل 1954.
تصميم السلاح النووي تجربة المتفجرات
هذه المشاكل في التوقيت تقاس بمعطيات أنابيب الضوء. المحاكات الحسابية الذي يجعلونها معيارا تسمى رموز تدفق الأشعة الديناميكا الحرارية، أو رموز القناة. وتستخدم لتنبؤ تأثير التعديلات في التصميم المستقبلي.
تصميم السلاح النووي تجربة المتفجرات
إنها ليست واضحة من السجل العام مدى نجاح أنابيب الضوء. لقد كانت غرفة رصد المعلومات بعيدا في الخلف لتكون خارج نطاق-الميل لحفرة اللغم، لكن انفجار الخمسة عشر ميغاطن، مرتين ونصف أكثر من المتوقع، خرق غرفة الرصد بتفجير بابها الذي تزن 20 طنا وخلعها من مفاصلها. (أقرب الأشخاص من الحدث كانوا أبعد بعشرون ميلا (32 كيلومتر) من الغرفة التي تضررت وكانو في غرفة رصد أخرى والتي خرجت من الحادثة سليمة. ومشاكل التوقيت هذه تقاس بمعطيات أنابيب الضوء. المحاكات الحسابية والتي يتم ضبطها تسمى رموز تدفق الأشعة الديناميكا الحرارية، أو رموز القناة. وتستخدم لتنبؤ تأثير التعديلات في التصميم المستقبلي.
وليس واضح من السجل العام مدى نجاح أنابيب الضوء. لقد كانت غرفة رصد المعلومات بعيدا في الخلف لتكون خارج نطاق-الميل لحفرة اللغم، لكن انفجار الخمسة عشر ميغاطن، كان مرتين ونصف أكثر من المتوقع، وخرق غرفة الرصد بتفجير بابها الذي يزن 20 طنا وخلعه من مفاصله. (أقرب الأشخاص من الحدث كانوا أبعد بعشرون ميلا (32 كيلومتر) من الغرفة التي تضررت وكانو في غرفة رصد أخرى والتي خرجت من الحادثة سليمة.
دفع القلق العالمي من التداعيات المشعة الناتجة عن الانفجارات النووية، الذي بدأ مع حادثة كاسل برافو، الاختبارات النووية تحت الأرض. حدث أخر اختبار أمريكي فوق الأرض في جزيرة جونستون المرجانية يوم 4 نوفمبر، 1962. خلال الثلاثة عقود التالية، حتى 23 سبتمبر، 1992، أجرت الولايات المتحدة 2.4 انفجارات نووية تحت الأرض (في المتوسط) كل شهر، وكان معظمها في موقع اختبار نيفادا (أن تي أس) الواقع في شمال غرب لاس فيغاس.
تغطي حفر خامدة قسم مسطح يوكا من ال (أن تي أس)، نتيجة لانهيار الأرض فوق الكهوف المشعة تحت الأرض التي تكونت بفعل الانفجارات النووية (أنظر الصورة).
بعد حد معاهدة حضر التجارب 1974 (TTBT)، والتي قيدت انفجارات تحت الأرض إلى 150 كيلو طن أو اقل، والرؤوس الحربية مثل نصف مليون طن دبليو 88 كان لابد من اختبارها تحت اقل من الإنتاجية الكاملة. بما انه لزاما ان يتفجر الابتدائي بعنف للحصول على بيانات حول الانفجار الداخلي للثانوي، فان النقص في الإنتاجية كان يجب ان يأتي من الثانوية. استبدال الكثير من ديوترايد الليثيوم 6 للوقود المنصهر مع هيدريد الليثيوم 7 قلص التريتيوم المتاح للاندماج، وبالتالي العائد النهائي، من دون تغيير ديناميت الانفجار الداخلي. بالإمكان تقييم اداء الجهاز باستخدام انابيب ضوء، واجهزة استشعار أخرى، وتحليل كتلة السلاح المحصور. ويمكن حساب العائد الكامل للأسلحة النووية المخزونة عن طريق القراءة.
تصميم السلاح النووي مرافق الإنتاج
عندما أصبحت الأسلحة ذات المرحلتين قياسية في أوائل 1950، عزم على تصميم سلاح تخطيط جديد، على نطاق واسع فرقت مرافق الإنتاج الأمريكية الجديدة، والعكس بالعكس.
لأن الانتخابات التمهيدية تميل إلى أن تكون ضخمة، وخاصة في القطر، البلوتونيوم هو المادة الانشطارية المختارة للحفر، مع عاكسات البريليوم. أنه يحتوي على كتلة حرجة أصغر من اليورانيوم. تم بناء شقق بالقرب من محطة روكي بولدر، كولورادو، في عام 1952 لإنتاج حفرة، وبالتالي أصبح منشأة لتصنيع البلوتونيوم والبريليوم.