ইউরেনিয়াম হাইড্রাইড বোমা

ইউরেনিয়াম হাইড্রাইড বোমা, ১৯৩৯ সালে রবার্ট ওপেনহেইমার দ্বারা প্রথম প্রস্তাবিত পারমাণবিক বোমার একটি বৈকল্পিক নকশা এবং এডওয়ার্ড টেলার দ্বারা সমর্থন ও পরীক্ষা করা হয়েছিল। এটি একটি ইউরেনিয়াম-ডিউটেরিয়াম সিরামিক কমপ্যাক্টে নিউট্রন মডারেটর হিসাবে হাইড্রোজেনের একটি আইসোটোপ ডিউটেরিয়াম ব্যবহার করেছে। অন্যান্য সমস্ত ফিশন-ভিত্তিক অস্ত্রের ধরন থেকে ভিন্ন, ধারণাটি ধীর পারমাণবিক বিভাজনের একটি চেইন বিক্রিয়ার উপর নির্ভর করে ( নিউট্রন তাপমাত্রা দেখুন)। নিউট্রনের ঠাণ্ডা হওয়ার কারণে বোমার কার্যকারিতা বিরূপভাবে প্রভাবিত হয়েছিল কারণ পরবর্তীটি প্রতিক্রিয়াটি বিলম্বিত করে, যেমনটি রব সার্বার তার ১৯৯২ সালের মূল লস আলামোস প্রাইমারের এক্সটেনশনে বর্ণনা করেছিলেন।

এই ধরনের অস্ত্রের জন্য হাইড্রাইড শব্দটি খোলা সাহিত্যে ভুল বোঝাবুঝির বিষয় হয়েছে। যদিও "হাইড্রাইড" ভুলভাবে বোঝাতে পারে যে ব্যবহৃত আইসোটোপটি হাইড্রোজেন, শুধুমাত্র ডিউটেরিয়াম বোমা পিটগুলির জন্য ব্যবহার করা হয়েছে। নামকরণটি "হাইড্রোজেন বোমা" শব্দটির অনুরূপভাবে ব্যবহৃত হয়, যেখানে পরবর্তীটি ডিউটেরিয়াম এবং মাঝে মাঝে ট্রিটিয়াম ব্যবহার করে।

দুটি ইউরেনিয়াম ডিউটারাইড জ্বালানী বোমা পরীক্ষা করা হয়েছে বলে জানা যায়, অপারেশন আপশট-নথোলের সময় রুথ এবং রে টেস্ট শট। উভয় পরীক্ষায় ২০০ টন টিএনটি তুলনীয় ফলন পাওয়া গেছে, এবং এটি ফিজল হিসাবে বিবেচিত হয়েছিল।  অন্যান্য সমস্ত পারমাণবিক অস্ত্র কর্মসূচিগুলো তাদের অস্ত্রের নকশায় দ্রুত নিউট্রনের উপর নির্ভর করে।

তত্ত্ব এবং ধারণা 
ম্যানহাটন প্রকল্পের প্রাথমিক পর্যায়ে, ১৯৪৩ সালে, ইউরেনিয়াম ডিউটেরাইড একটি প্রতিশ্রুতিশীল বোমা উপাদান হিসাবে তদন্ত করা হয়েছিল; এটি ১৯৪৪ সালের প্রথম দিকে পরিত্যক্ত হয়েছিল কারণ এটি প্রমাণিত হয়েছিল যে এই ধরনের নকশা অকার্যকর হবে। এই প্রাথমিক গবেষণা থেকে উদ্ভূত "অটোক্যাটালিটিক" নকশাটি ছিল "এলমার", বন্ধ হয়ে যাওয়া রেডিয়াল-বিস্ফোরণ মার্ক-২ অস্ত্র। এটি প্যারাফিনের সাথে প্রলিপ্ত ইউরেনিয়াম ডিউটারাইড কণা ব্যবহার করেছে (UD3 এর পাইরোফোরসিটি কমাতে) এবং বোরন-১০ কার্বাইড (B4C) মোম সমস্ত কঠিন কোর জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা হয়েছে। একটি যৌগিক সীসা এবং B4C টেম্পার কল্পনা করা হয়েছিল, একটি সংস্করণে প্রায় ১০.৫ কেজি সক্রিয় উপাদান (যেমন UD3) এবং অন্য সংস্করণে ৮.৪৫ কেজি সক্রিয় উপাদান সহ একটি BeO টেম্পার।

ইউরেনিয়াম ডিউটারাইড (UD3) বা প্লুটোনিয়াম ডিউটেরাইড (PuD3) এর ভারী হাইড্রোজেন (ডিউটেরিয়াম) নিউট্রনকে সংযত (ধীর করে) করে, যার ফলে নিউট্রন শোষণের জন্য পারমাণবিক ক্রস সেকশন বৃদ্ধি পায়। ফলাফলটি একটি কম প্রয়োজনীয় সমালোচনামূলক ভর হওয়া উচিত ছিল, একটি অস্ত্র বিস্ফোরণের জন্য প্রয়োজনীয় বিশুদ্ধ 235U বা 239Pu-এর পরিমাণ একযোগে হ্রাস করে। একই সময়ে, ডিউটেরিয়ামের পরিমিত প্রভাবের কারণে, কম্প্রেশন প্রয়োজনীয়তাগুলি (অন্তত নীতিগতভাবে) কিছুটা শিথিল করা হয়েছে, যা মূল অংশে অতিরিক্ত ফিসাইল উপাদানের সমাবেশের অনুমতি দেবে, সেইসাথে একটি রেডিয়াল-বিস্ফোরণ সমাবেশ, যা MK ৩ এর জন্য নির্ধারিত একটির চেয়ে অনেক সহজ এবং কম্প্যাক্ট ছিল। বাস্তবে ফলাফল হল যে ধীরগতির নিউট্রন প্রতিক্রিয়ার সময়কে অনেক বেশি বিলম্বিত করে বিদারণ প্রজন্মের সংখ্যা হ্রাস করে; বিশেষত যখন কোরটি তার তুষারপ্লো অঞ্চলে পৌঁছানোর জন্য প্রসারিত হয়েছিল (যেখানে সমস্ত পারমাণবিক বিক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়), কোরের অশান্ত পৃষ্ঠ থেকে আরও নিউট্রন পালিয়ে যেতে পারে এবং পর্যাপ্ত শক্তি (সামরিক প্রয়োগের জন্য) উত্পাদিত হওয়ার আগে। সর্বোপরি, নিউট্রন সংযম অস্ত্রের কার্যকারিতা তীব্রভাবে কমিয়ে দেয় জড়তা বন্দীকরণ ব্যর্থ হওয়ার আগে। এটি উপলব্ধি করা হয়েছিল যে শেষ ফলাফলটি ডিভাইসটির সম্পূর্ণ-স্কেল বিস্ফোরণের পরিবর্তে একটি ফিজল হবে। পূর্বাভাসিত শক্তির ফলন ছিল প্রায় ১ কিলোটন TNT (৪.২ টেজু), যদি মূলটি প্রত্যাশিত হিসাবে পরিচালিত হয়; "হাইড্রাইড" বোমার আচরণের জন্য প্রথম মোটামুটি অনুমান ১৯৪৪ সালে আবির্ভূত হয়েছিল, যখন জেমস কন্যান্ট ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে প্রায় ৯ কেজি UD3 থেকে ১ কেটি শক্তি পাওয়া যাবে।

যুদ্ধের পরে, লস অ্যালামোস পদার্থবিদরা কম অগ্রাধিকারে এই বিষয়ে গবেষণা চালিয়ে যান; ১৯৪৯ সালের ডিসেম্বরে একটি মন্টে-কার্লো সিমুলেশন দেখায় যে মূলটি নীতিগতভাবে কাজ করতে পারে এবং এর ফলে MK ৫ থেকে যথেষ্ট ছোট একটি অস্ত্র হতে পারে, প্রবল সংশয় দেখা দেয় কারণ জ্বালানীর সহজাতভাবে কম কার্যকারিতা তাত্ত্বিকভাবে কল্পনা করার মতো দূর থেকেও উন্নতি করবে না। ফাঁপা কোর এবং বুস্টিং অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল, এবং একটি এমকে-৪ উচ্চ-বিস্ফোরক সমাবেশে এই জাতীয় কোরের একটি প্রস্তাবিত পরীক্ষা শেষ পর্যন্ত অপারেশন গ্রিনহাউসের প্রাথমিক শট সময়সূচী থেকে ছিটকে গিয়েছিল।

ইউসিআরএল পরীক্ষা 
লস আলামোসের সংশয় সত্ত্বেও, এডওয়ার্ড টেলার এই ধারণার প্রতি আগ্রহী ছিলেন এবং তিনি এবং আর্নেস্ট লরেন্স ১৯৫০ এর দশকের গোড়ার দিকে ইউসিআরএল, (ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া রেডিয়েশন ল্যাবরেটরি, পরে লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি) এ এই জাতীয় ডিভাইস নিয়ে পরীক্ষা করেছিলেন। নতুন ল্যাবে আশাবাদ ইউসিআরএলকে এমনকি "জিওড" হিসাবে অনুবাদ করে উপাদান ব্যবহার করে এমন একটি "ছোট অস্ত্র" একটি শ্রেণীর প্রস্তাব করতে প্ররোচিত করে। "জিওড"-ধরনের ডিভাইসগুলি হবে কম্প্যাক্ট, লিনিয়ার (টু-পয়েন্ট) ইমপ্লোশন, ফাঁপা গোলকীয় ধাতব ইউরেনিয়াম ব্যবহার করে গ্যাস-বুস্টেড ফিশন অস্ত্র, বা আংশিকভাবে ("সামান্য") সংযত কোর, যেখানে একটি ধাতব ইউরেনিয়াম বা প্লুটোনিয়াম শেল অভ্যন্তরীণভাবে রেখাযুক্ত ছিল। UD3 এর সাথে ১০ কেটি অর্ডারের ফলন। এই শ্রেণীর ডিভাইসগুলির জন্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি কৌশলগত পারমাণবিক অস্ত্রের পাশাপাশি কমপ্যাক্ট থার্মোনিউক্লিয়ার সিস্টেমগুলির জন্য প্রাথমিক হবে। "জিওডস" মূলত "সোয়ান" এবং এর ডেরিভেটিভস (যেমন "সুইফ্ট" এবং "সোয়ালো" ডিভাইস) এর অগ্রদূত ছিল।

অপারেশন আপশট-নথোলের অংশ হিসাবে ১৯৫৩ সালে দুটি পরীক্ষামূলক ডিভাইস ফিল্ড করা হয়েছিল। ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া রেডিয়েশন ল্যাবরেটরি ডিজাইনের প্রধান লক্ষ্য ছিল একটি গোলাকার ডিউটরেটেড পলিথিন চার্জের জন্য একটি প্রাথমিক নিউক্লিওনিক্স তদন্ত যার মধ্যে ইউরেনিয়াম ডিউটেরাইড "রেডিয়েটর" এর জন্য একটি প্রার্থী থার্মোনিউক্লিয়ার জ্বালানী হিসাবে "মরজেনস্টার্ন" এর একটি প্রাথমিক অবতার। এটা আশা করা হয়েছিল যে ডিউটেরিয়াম বিকিরণ ইম্প্লোশনের মাধ্যমে যথাযথভাবে সংকুচিত হলে সেকেন্ডারির ​​কোরে ফিউজ হবে (একটি সক্রিয় মাধ্যম হয়ে উঠবে)। জ্বালানিটি নির্বাচন করা হয়েছিল যাতে UCRL-এর থার্মোনিউক্লিয়ার প্রোগ্রামটি সেই সময়ে দুষ্প্রাপ্য পদার্থ, বিশেষত লিথিয়ামের উপর LASL-এর সাথে প্রতিযোগিতা করতে না পারে। সফল হলে, ডিভাইসগুলি একটি কমপ্যাক্ট প্রাথমিকের দিকে নিয়ে যেতে পারে যাতে ন্যূনতম পরিমাণে ফিসাইল উপাদান থাকে এবং সেই সময়ে ইউসিআরএল দ্বারা ডিজাইন করা অন্যান্য মার্ক-২২ পারমাণবিক বোমার প্রোটোটাইপ রামরডকে জ্বালানোর জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী। হাইড্রাইড-টাইপ প্রাইমারীর জন্য, কম্প্রেশনের মাত্রা ডিউটেরিয়ামকে ফিউজ করতে দেয় না, এইভাবে নকশাটি হবে মূলত একটি বিশুদ্ধ বিদারণ অস্ত্র, একটি বর্ধিত অস্ত্র নয়। আপশট-নথোল-এ পরীক্ষিত ডিভাইসগুলি ছিল পরীক্ষামূলক ব্যবস্থা, অস্ত্রের প্রোটোটাইপ নয় এবং অস্ত্র বা থার্মোনিউক্লিয়ার প্রাইমারি হিসাবে ব্যবহার করার জন্য ডিজাইন করা হয়নি। কোরগুলিতে ইউরেনিয়াম ডিউটারাইড (UD3) এর মিশ্রণ রয়েছে, যা ডিউরেটেড পলিথিনের সাথে পাউডার-সংকুচিত এবং বোরন ব্যবহার করা হয়নি। আপশট-নথোলে পরীক্ষিত কোরগুলি ডিউটেরিয়াম দ্বারা পরিমিত ইউরেনিয়ামের বিভিন্ন "মিশ্রণ" (বা সমৃদ্ধকরণ) ব্যবহার করেছে। রুথের জন্য ভবিষ্যদ্বাণীকৃত ফলন ছিল ১.৫ থেকে ৩ কেটি (সর্বাধিক সম্ভাব্য ফলন ২০ কেটি এবং রে-এর জন্য ০.৫-১ কেটি। পরীক্ষাগুলি প্রতিটিতে প্রায় ২০০ টন টিএনটি উৎপাদন করেছে; উভয় পরীক্ষাই ফিজল হিসাবে বিবেচিত হয়েছিল।

রুথ, যেটি একটি প্রাকৃতিক ইউরেনিয়াম টেম্পার সহ একটি কঠিন গোলাকার গর্তে ডিউটেরিয়াম এবং সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম ব্যবহার করেছিল, লিভারমোরে প্রায় সম্পূর্ণরূপে ডিজাইন করা প্রথম ডিভাইস ছিল; এটি ৩১ মার্চ, ১৯৫৩-এ স্থানীয় সময় ০৫:০০ (13:00 GMT), নেভাদা-তে গুলি চালানো হয়েছিল। বিস্ফোরক যন্ত্র, "হাইড্রাইড আই", কম্পোজিশন বি এবং বারাটল বিস্ফোরক লেন্স দিয়ে তৈরি একটি MK-৬ HE সমাবেশ ব্যবহার করেছিল, এবং ফটোফিশনের মাধ্যমে দীক্ষার জন্য একটি XMC-305 বিটাট্রন সরবরাহ করা হয়েছিল, ওজন ছিল ৭,৪০০lb (৩,৪০০ কেজি) এবং ব্যাস ছিল ৫৬ ইঞ্চি (১৪০ সেমি) এবং লম্বা ৬৬ ইঞ্চি (১৪০ সেমি)। পারমাণবিক সিস্টেমের ওজন ছিল ৬,৭৫০ lb (৩,০৬০ কেজি)। ১.৫-৩ কেটি ভবিষ্যদ্বাণী অস্বীকার করে, এর প্রকৃত ফলন ছিল মাত্র ২০০ টন। ওয়ালি ডেকার, একজন তরুণ ল্যাবরেটরি প্রকৌশলী, শটটির শব্দটিকে "পপ" হিসাবে চিহ্নিত করেছেন। ডিভাইসটি তার পরীক্ষার স্থান "স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রকাশ" করতে ব্যর্থ হয়েছে, যেখানে ৩০০-ফুট (৯১ মি.) টেস্টিং টাওয়ারের নিচের ১০০ ফুট (৩০ মি.) অক্ষত ছিল, মাঝামাঝি তৃতীয়টি পরীক্ষার এলাকায় ছড়িয়ে ছিটিয়ে আছে এবং শুধুমাত্র উপরের তৃতীয়টি বাষ্পীভূত হয়েছে।

দ্বিতীয় যন্ত্রটই ইভেন্টে পরীক্ষিত, ডিউটেরিয়াম ব্যবহার করে এবং এর কঠিন গোলাকার গর্তে সমৃদ্ধ ইউরেনিয়ামের একটি ভিন্ন ঘনত্ব। ডিভাইসটিকে "হাইড্রাইড II" বলা হয়েছিল এবং এটি একটি MK-৬ HE সমাবেশও ব্যবহার করেছিল; এটি একইভাবে পরিচিত সময়ে গুলি চালানো XMC-৩০৫ বেটাট্রন দ্বারা শুরু হয়েছিল "Hydride I" এর একই ডিভাইস হওয়ার কারণে, "Hydride II" ডিভাইসটিতে শুধুমাত্র একটি ভিন্ন পিট "ফুয়েল" মিশ্রণ ছিল এবং রুথ টেস্ট ডিভাইসের সাথে একই মাত্রা এবং ওজন ভাগ করে নিয়েছে। ১১ এপ্রিল, ১৯৫৩-এ এটি একটি ১০০-ফুট (৩০ মি) টাওয়ারের উপরে একটি ক্যাবে গুলি চালানো হয়েছিল। যদিও গুলি করা হয়েছিল রে এর টাওয়ারকে সমান করে দিয়েছিল, ফলন ছিল সামান্য ২২০ টন; যদিও এটি রুথের চেয়ে ভাল করেছে, ফলন এখনও পূর্বাভাসিত ০.৫-১ কেটি মানের প্রায় দশমাংশ ছিল।

তথ্যসূত্র 

পারমাণবিক অস্ত্র