همجوشی هسته ای

همجوشی هسته ایدر واکنش همجوشى هسته اى دو هسته سبک با یکدیگر ترکیب مى شوند و هسته سنگین ترى تولید مى کنند... در این واکنش جرم هسته تولید شده کمتر از جرم هسته هاى اولیه است و در نتیجه مقدارى انرژى آزاد مى شود.

در این واکنش چهار هسته اتم هیدروژن (یعنى چهار پروتون) با هم ترکیب مى شوند و یک هسته هلیم4 ( یعنى یک ذرهٔ آلفا ) به اضافه یک پوزیترون ( e+ ) تولید مى کنند و مقدارى انرژى نیز آزاد مى نمایند. پوزیترون پاد ذره الکترون است که جرم آن با جرم الکترون برابر و بار آن مثبت است.

واکنش همجوشى هسته اى با یک مشکل بزرگ همراه است و آن اینکه ذره هایی که در این واکنش باید با هم ترکیب شوند بار مثبت دارند و براى آنکه با هم ترکیب شوند ( به هم جوش بخورند ) باید بر نیروى رانشى الکتریکى غلبه کنند. براى این کار در ابتداى فرایند باید مقدار زیادى انرژى صرف کرد. براى مثال براى اینکه دو پروتون را به اندازه کافى به هم نزدیک کنیم باید آنها را با انرژى حدود 0.1 مگا الکترون ولت به طرف هم برانیم.
این کار را مى توان به کمک دستگاه هایى به نام شتاب دهنده انجام داد. اما انرژى لازم براى راه اندازى چنین دستگاهى خیلى بیشتر از انرژى حاصل از واکنش همجوشى است. راه دیگرى که براى تأمین این انرژى وجود دارد گرما دادن به هسته ها تا دمای 10 میلیون درجه سانتیگراد است.

در چنین دمایى انرژى جنبشى هسته ها براى غلبه بر رانش الکتریکى بین آنها کافى خواهد بود. چنین دماى بالایى در ستارگان و خورشید وجود دارد. مثلا دماى درونى خورشید در حدود 20 میلیون درجه سانیگراد است، در نتیجه واکنش همجوشى هسته اى در خورشید و ستارگان به طور عادى صورت مى گیرد. بخش عمدهٔ انرژى خورشیدی از طرىق واکنش همجوشى تأمین مى شود. این انرژى به اندازه اى است که هم خورشید را داغ نگه مى دارد و هم انرژى لازم را برای منظومه خورشیدى و از آن جمله سیاره زمین فراهم مى کند.

بمب هیدروژنی یا گرماهسته‌ای نوعی بمب هسته‌ای است که انرژی آن ابتدا از طریق فرایند شکافت هسته‌ای تامین می‌شود و گرما و فشار حاصله از این انفجار باعث شروع فرایند همجوشی هسته‌ای استفاده می‌شود. به همین دلیل بمب‌های گرماهسته‌ای انرژی بسیار بیشتری از بمب‌های هسته‌ای تک‌مرحله‌ای آزاد می‌کنند. این بمب‌ها از آن رو به «بمب هیدروژنی» معروف شده‌اند که فرایند همجوشی هسته‌ای با استفاده از هیدروژن انجام می‌شود.
نخستین آزمایش این نوع بمب در سال ۱۹۵۲ توسط آمریکا انجام شد. یک سال بعد شوروی نیز این بمب را ساخت و در سال‌‌های بعد بریتانیا، فرانسه و چین نیز به تولید و آزمایش آن اقدام کردند. امروزه تقریبا تمام بمب‌های هسته‌ای این پنج کشور که در حالت عملیاتی و فعال قرار دارد از این نوع است.

در این نوع بمب، با ایجاد یک انفجار اورانیومی یا پلوتونیومی، دمایی معادل چندین میلیون درجه سلیسیوس ایجاد می‌شود. ایزوتوپ‌های هیدروژنی که در بمب بکار رفته‌اند، تحت این شرایط با یکدیگر جوش می‌خورند و به هلیم تبدیل می‌شوند و در این همجوشی، انرژی بسیار زیادی را آزاد می‌سازند. بنابراین در این نوع بمب، ترکیبی از شکافت هسته‌ای و همجوشی هسته‌ای بکار رفته‌ است.

منبع : www.Science-Club.ir

گفتگوی هم میهن...