|
หัวข้อ: การสร้างระเบิดนิวเคลียร์แบบพอสังเขป เริ่มหัวข้อโดย: nongtop ที่ พฤษภาคม 10, 2014, 06:52:57 PM ฟิสิกส์ของนิวเคลียร์ laugh2
ระเบิดนิวเคลียร์เกี่ยวข้องอยู่กับแรงที่ยึดเหนึ่ยวอนุภาคต่างๆไว้ในนิวเคลียส แรงนี้มีค่ามหาศาล เรามีวิธี 2 วิธีที่จะดึงพลังงานจากอะตอมออกมาได้ดังนี้ หัวข้อ: Re: การสร้างระเบิดนิวเคลียร์แบบพอสังเขป เริ่มหัวข้อโดย: nongtop ที่ พฤษภาคม 10, 2014, 07:11:39 PM (https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS4ZlMC1igvgrlhbW7cfcQivpWNL5FLuGc3NGQJr-4RLXqoZbFc)
(http://news.mthai.com/wp-content/uploads/2013/02/412.jpg) นิวเคลียร์ฟิชชั่น แยกนิวเคลียสขนาดใหญ่ให้เป็นนิวเคลียสขนาดเล็ก พร้อมกับได้อนุภาคนิวตรอนจำนวนหนึ่ง วิธีนี้ใช้ได้กับไอโซโทปของยูเรเนียม 235 ยูเรเนียม 233 และพลูโตเนียม 239 นิวเคลียร์ฟิวชั่น รวมนิวเคลียสขนาดเล็กอย่างน้อย 2 อันให้เป็นนิวเคลียสขนาดใหญ่ โดยทั่วไปใช้กับไอโซโทปของไฮโดรเจน (ดิวทีเรียม และทริเทียม) วิธีนี้เป็นวิธีเดียวกันกับที่ดวงอาทิตยให้พลังงานออกมา ทั้งกระบวนการฟิชชั่น และฟิวชั่น จะให้พลังงานและรังสีออกมาอย่างมากมาย ออกแบบลูกระเบิดนิวเคลียร์ ภายในลูกระเบิดนิวเคลียร์ ประกอบด้วย ;D (http://www.myfirstbrain.com/thaidata/image.asp?ID=37058) เชื้อเพลิงสำหรับปฏิกิริยาฟิชชั่น และฟิวชั่น อุปกรณ์ทริกเกอร์ (triggering) นิวตรอนเจนเนอเรเตอร์ ระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรกเกิดจากกระบวนการฟิชชั่น และภายหลังจึงได้มีการสร้างระเบิดฟิวชั่น ซึ่งต้องอาศัยกระบวนการฟิชชั่นมากระตุ้น เราจะจัดลำดับการพัฒนาของลูกระเบิดดังนี้ (http://www.myfirstbrain.com/thaidata/image.asp?ID=761657) ระเบิดฟิชชั่น ทดลองครั้งแรกในทะเลทราย ในโครงการแมนฮัตตัน ใช้ปืนกระตุ้นให้เกิดปฎิกิริยาฟิชชั่น (เจ้าหนูน้อย) ถล่มเมืองฮิโรชิมา ปี 1945 ใช้ระเบิดกระตุ้นให้เกิดฟิชชั่น (เจ้าหมูอ้วน) ถล่มเมืองนางาซากิ ปี 1945 ระเบิดฟิวชั่น ระเบิดไฮโดรเจน ผู้ออกแบบคือ เทลเลอร์ และอูลาม ทดลองบนเกาะใกล้ฝรั่งเศส ปี 1952 (http://www.myfirstbrain.com/thaidata/image.asp?ID=761657) ระเบิดแบบฟิชชั่น ;D ใช้ยูเรเนี่ยม 235 เป็นเชื้อเพลิง โดยการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปในนิวเคลียสของยูเรเนี่ยม 235 ทำให้นิวเคลียสเกิดความไม่เสถียร และแตกออก รูปล่าง เป็นยูเรเนียม 235 ถูกอนุภาคนิวตรอนยิงใส่จากทางด้านบน นิวเคลียสจะดูดกลืนนิวตรอนเข้าไปภายในทันที และแตกออก ให้นิวตรอนออกมา 2 ถึง 3 ตัว ไปทำให้นิวเคลียสตัวอื่นแตกต่อไป โอกาสที่ยูเรเนี่ยมจะดูดกลืนนิวตรอนมีสูงมาก เมื่อนิวเคลียสตัวแรกแตก มันให้นิวตรอนความเร็วสูงออกมาจำนวนหนึ่ง พุ่งเข้าไปทำให้นิวเคลียสอื่นแตกตาม เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่อย่างต่อเนื่อง มวลที่อยู่ในสภาวะพร้อมจะแตก เราเรียกว่า มวลวิกฤติยิ่งยวด (Supercritical mass) กระบวนการดูดกลืนนิวตรอนและแตกออก รวดเร็วมาก เป็นพิคโควินาที (10-12 วินาที) พลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมาเป็นจำนวนมหาศาล อยู่ในรูปของความร้อนและรังสีแกมม่า ถ้าอะตอมใหญ่แตกออกเป็นอะตอมเล็ก จะมีมวลบางส่วนสูญหายไป มวลที่หายไปนี้ ถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานตามสูตร E = mc2 ตัวอย่างเช่น มวล 1 กิโลกรัม เมื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานเทียบเท่ากับพลังงานความร้อนที่ได้จากน้ำมันเป็นสิบล้านลิตร (https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ_-FVND6_cBxGduQoNFgoy4pVzzStCzzIWs1cEATff1yuy0hHr) โลหะยูเรเนียม การใช้ยูเรเนียม 235 เป็นเชื้อเพลิง ต้องผ่านกระบวนการทำให้มีความเข้มข้น และบริสุทธิ์ถึง 90 เปอร์เซนต์ เริ่มต้นเชื้อเพลิงจะถูกเก็บไว้ให้อยู่ในสถานะ มวลใต้วิกฤติ ซึ่งยังไม่เกิดปฏิกิริยาฟิชชั่น ส่วนสถานะ มวลวิกฤติ คือมวลที่ถูกกระตุ้น พร้อมแตกตัวเป็นระเบิด ระเบิดแบบฟิชชั่น มีปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ให้ได้ดังนี้ ;D ต้องให้มวลใต้วิกฤติ 2 อัน เข้าใกล้กันให้มากที่สุด เพื่อให้เกิดสถานะวิกฤติยิ่งยวด ยิงนิวตรอนอิสระเข้าไปในมวลที่อยู่ในสถานะวิกฤติยิ่งยวด กระตุ้นให้เกิดฟิชชั่นเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาฟิชชั่นทั้งหมดต้องเกิดได้อย่างเพียงพอ จึงจะสามารถจุดระเบิดได้ เพื่อให้มวลใต้วิกฤติ 2 อันรวมตัวกันเป็นมวลวิกฤติยิ่งยวด เราใช้เทคนิค 2 วิธีดังนี้ ใช้ปืนกระตุ้น ใช้ระเบิดกระตุ้น เครื่องกำเนิดนิวตรอนหรือนิวตรอนเจนเนเรเตอร์ทำจาก โพโลเนียม และเบอริลเลียม โดยทำให้เป็นเม็ดขนาดเล็ก และแยกออกด้วยแผ่นฟอยด์ บรรจุอยู่ที่แกนกลางของเชื้อเพลิงฟิชชั่น (http://www.oknation.net/blog/home/blog_data/863/12863/images/friend-lover/10301411.jpg) เหตุการก่อนระเบิดมีดังนี้ ;D แผ่นฟอยด์แตกออก เมื่อมวลใต้วิกฤติ เข้ามาใกล้กัน ธาตุโพโลเนียม จะให้อนุภาคแอลฟาออกมาทันทีทันใด อนุภาคแอลฟ่า ชนเข้ากับ เบอริลเลียม 9 ได้ เบอริลเลี่ยม 8 และนิวตรอนอิสระ นิวตรอนกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชั่น ปฏิริยาฟิชชั่น เกิดขึ้นภายในวัสดุเรียกว่า เทมเปอร์ (Temper) เมื่อเกิดปฏิกิริยาฟิชชั่น ความร้อนของเทมเปอร์จะสูงขึ้น ขยายตัวอัดเข้ากับแกนกลางของเชื้อเพลิง และสะท้อนนิวตรอนกลับเข้าไปในแกนกลางเพิ่มประสิทธิภาพของการเกิดฟิชชั่น ใช้ปืนกระตุ้น เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด เพื่อทำให้มวลที่อยู่ใต้สถานะวิกฤติ เปลี่ยนไปอยู่ในสถานะวิกฤติ โดยใช้ปืนยิงกระสุนเข้าในเม็ดเชื้อเพลิง ของยูเรเนียม -235 ซึ่งล้อมรอบด้วยนิวตรอนเจนเนอร์เรเตอร์ (ตัวให้นิวตรอน) ลูกกระสุนจะบรรจุอยู่ทางด้านบน และถูกแรงระเบิดของเชื้อประทุ ทำให้กระสุนพุ่งลงมาทางด้านล่าง ขั้นตอนเป็นไปตามลำดับดังนี้ แรงระเบิดจะอัดกระสุนให้พุ่งลงมาทางด้านล่าง ลูกกระสุนพุ่งเข้าหาเชื้อเพลิง เวลาเดียวกับนิวตรอนเจนเนอร์เรเตอร์ สร้างนิวตรอน ยิงเข้าไปในนิวเคลียสของยูเรเนียม เชื้อเพลิงเข้าสู่สภาวะวิกฤติ ปฏิกิริยาฟิชชั่นเริ่มขึ้น ระเบิดตูม (https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQyYthplevsnwrr_Y3pfACBS5jc9duQgRVYmziuIEeW-nN3Q_0vrg) วันที่ถล่มเมืองฮิโรชิมา เจ้าหนูน้อยระเบิดเหนือเมืองฮิโรชิมา ผู้ออกแบบใช้ตัวเซ็นเซอร์วัดความดันอากาศ เมื่อถึงระดับความสูงที่ต้องการให้ระเบิด ตัวเซ็นเซอร์จะส่งสัญญาณยิงกระสุนยูเรเนียมทันที |