القنبلة الهيدروجينية والقنبلة الذرية: شرح الفرق

تستمد القنبلة الذرية طاقتها من شطر الذرات الثقيلة. أما القنبلة الهيدروجينية فتستمد معظم طاقتها من دمج الذرات الخفيفة، وتحتاج إلى قنبلة ذرية في داخلها لتنطلق. هذا هو الجواب المختصر. والفرق العملي هو القوة: القنبلتان اللتان استُخدمتا في الحرب عام 1945 أطلقتا 15 و21 كيلوطناً، بينما أطلقت أول قنبلة هيدروجينية، التي اختُبرت بعد سبع سنوات، 10,400 كيلوطن.

الشطر والدمج

حين يصيب نيوترون نواة يورانيوم-235 أو بلوتونيوم-239 تنكسر النواة إلى شظيتين أخف وتقذف نيوترونين أو ثلاثة نيوترونات جديدة. ومع وجود كمية كافية من المادة محشودة بإحكام في مكان واحد تشطر تلك النيوترونات أنوية أخرى، ويتضاعف عدد الانشطارات مرة كل جزء من مئة من الميكروثانية تقريباً. ويستغرق إطلاق الطاقة كله أقل من جزء من مليون من الثانية.

الاندماج يسير في الاتجاه المعاكس. تُجبر أنوية الهيدروجين الثقيل، الديوتيريوم والتريتيوم، على الاتحاد في هيليوم، فتتحول الكتلة المفقودة في العملية إلى طاقة. وبالمقارنة كيلوغراماً بكيلوغرام يطلق اندماج الديوتيريوم والتريتيوم نحو أربعة أضعاف الطاقة التي يطلقها انشطار اليورانيوم. والعقبة هي درجة الحرارة: عشرات الملايين من الدرجات، وهو ما لا يستطيع أي متفجر كيميائي توفيره.

لماذا تحوي القنبلة الهيدروجينية قنبلة ذرية؟

المصدر العملي الوحيد للحرارة اللازمة للاندماج هو انفجار انشطاري. ففي التصميم ذي المرحلتين الذي وضعه إدوارد تيلر وستانيسواف أولام عام 1951 تنفجر أولاً قنبلة انشطارية تُسمى المرحلة الأولية. وتغمر أشعتها السينية، المنطلقة بسرعة الضوء، الغلاف وتضغط المرحلة الثانية قبل أن يتمكن العصف من تمزيق السلاح. فيشتعل الوقود المضغوط.

المرحلة الثانوية مغلفة باليورانيوم، وفيض النيوترونات السريعة الصادر عن الاندماج يشطر ذلك اليورانيوم أيضاً. وفي كثير من الأسلحة النووية الحرارية يأتي نحو نصف القوة الإجمالية من خطوة الانشطار الأخيرة هذه. ولذلك فإن اسم «القنبلة الهيدروجينية» نصف صحيح فقط: فهي قنبلة انشطار واندماج وانشطار.

من 1945 إلى 1952

كانت القنبلة الانشطارية ثمرة مشروع مانهاتن في زمن الحرب. دُمّرت هيروشيما بتصميم يورانيوم مدفعي لم يُختبر قط؛ وناغازاكي بقنبلة بلوتونيوم انضغاطية مطابقة لجهاز ترينيتي. وكبرت القنابل الانشطارية بسرعة بعد الحرب، لكنها اصطدمت بسقف. فكلما زادت المادة الانشطارية في السلاح الواحد صعب منعها من التفاعل قبل الأوان. وأكبر قنبلة انشطارية خالصة اختُبرت على الإطلاق، آيفي كينغ عام 1952، بلغت قوتها 500 كيلوطن.

قبل ذلك بأسبوعين كانت الولايات المتحدة قد اختبرت آيفي مايك، وهو جهاز مبرَّد يزن 74 طناً ومملوء بالديوتيريوم السائل. أنتج 10.4 ميغاطن ومحا جزيرة من الوجود. وفي غضون عامين حلّ ديوتيريد الليثيوم الصلب محل الوقود السائل، وصارت القنبلة الهيدروجينية تتسع لها الطائرة. وتبع ذلك سلاح سوفييتي حقيقي من مرحلتين عام 1955، ثم بريطانيا عام 1957، والصين عام 1967، وفرنسا عام 1968.

ما الموجود في الترسانات اليوم

كل رأس حربي استراتيجي تقريباً تنشره الولايات المتحدة وروسيا وبريطانيا وفرنسا والصين نووي حراري. وللتصميم ميزة أخرى غير القوة الخام: الكفاءة. فالرأس الحربي الحديث ذو المرحلتين الذي يزن بضع مئات الكيلوغرامات يبلغ عدة مئات من الكيلوطنات، مما يسمح للصاروخ الواحد بحمل عدة رؤوس منها. وتظل الأسلحة الانشطارية الخالصة نقطة البداية للدول النووية الجديدة، والمراحل الأولية في الرؤوس الحربية الحديثة هي نفسها أجهزة انشطارية معزَّزة بشحنة صغيرة من غاز الديوتيريوم والتريتيوم.

التباسات شائعة

هل القنبلة النووية هي القنبلة الذرية نفسها؟ يشمل مصطلح «السلاح النووي» النوعين كليهما. أما «القنبلة الذرية» فيُخصص عادةً للأسلحة الانشطارية.

هل القنبلة الهيدروجينية أشد إشعاعاً؟ ليس بالضرورة. فالغبار الذري يعتمد في المقام الأول على مقدار الانشطار الحاصل وعلى ما إذا كانت كرة النار تلامس الأرض. فالتصميم النظيف الذي يحوي قليلاً من اليورانيوم في مرحلته الثانوية ينتج غباراً ذرياً أقل لكل كيلوطن؛ بينما ينتج الانفجار السطحي ذو القوة العالية قدراً هائلاً منه.

هل يمكن صنع قنبلة هيدروجينية بأي حجم؟ من حيث المبدأ يمكن ربط المراحل في سلسلة؛ فالقنبلة القيصرية السوفييتية استخدمت ثلاث مراحل وصُممت لقوة 100 ميغاطن. لكن لا جدوى عسكرية عملياً من سلاح كهذا، كما تبيّن قصة القنبلة القيصرية.

لمقارنة النوعين على خريطة اختر «الولد الصغير» ثم رأساً حربياً حديثاً بقوة 800 كيلوطن في المحاكي. وتفاصيل كل تصميم مشروحة في صفحة كيف تعمل الأسلحة النووية.