القنبلة النووية Atomic Bomb :

لبناء قنبلة ذرية يلزم أن تكون كتلة اليوراينوم ـ 235 مساوية للكتلة الحرجة اللازمة لبدء التفاعل المتسلسل . وقد قامت الولايات المتحدة الامريكية ببناء أول قنبلة ذرية انظر الشكل والتي أطلق عليها " الرجل النحيف " "Thin man " وأسقطت على هيروشيما في 5 آب (أغسطس ) 1945 وهذا النوع من القنابل يتكون من قطعتين من اليورانيوم , كل منهما كتلته أقل من الكتلة الحرجة , وتُطلق أحداهما (الصغرى ) على شكل قذيفة توجه نحو الكبرى وتنتج الكتلة الحرجة اللازمة لبدء التفاعل المتسلسل الذي يقود إلى الإنفجار العنيف .

ومن الصعوبات التي تواجه صناعة مثل هذه القنبلة , استخلاص اليورانيوم من ولذلك تمت صناعة نوع آخر من القنابل , باستخدام حيث يتم في المرحلة الأولى بقذف اليورانيوم ـ 238 بالنيوترونات حسب المعادلة التالية :

حيث ينتج النبتونيوم () الذي يتحلل إلى بلوتونيوم ( ) حسب المعادلة التالية :
ولقد اتضّح أن قابلية بلوتونيوم ـ 239 للإنشطار أكبر من قابلية اليورانيوم ـ 235 ولذلك فإنه يلزم كتلة أصغر للوصول إلى الكتلة الحرجة , ولذلك قام العلماء بتصميم نوع آخر من القنابل الذرية ( قنبلة البلوتونيوم ) وتكون هذه القنبلة على شكل قطعة كروية صغيرة من البلوتونيوم توضع في مركز كرة , وتحاط بقطع من البلوتونيوم موضوعة على بعد ثابت من الكرة بحيث تكون سطح كرة أكبر, وكتلة كل منها أقل من الكتلة الحرجة انظر الشكل.


ولإحداث الإنفجار تجري تفاعلات كيميائية تقوم بإطلاق قطع البلوتونيوم كلها في آن واحد نحو مركز الكرة , مما يؤدي إلى التحام قطع البلوتونيوم وتكوّن الكتلة الحرجة ويبدأ التفاعل المتسلسل , وقد أطلقت أول قنبلة بلوتونيوم على مدينة ناجازاكي في اليابان وسميت " الولد السمين " " Fat Boy " في 9 آب ( اغسطس ) 1945 .


المفاعل النووي الإنشطاري :

قام فيرمي ببناء أول مفاعل نووي إنشطاري في جامعة شيكاغو , وبدأ العمل فيه في 2 كانون أول ( ديسيمبر ) 1942 , وكانت هذه أول مرة يتم فيها إحداث تفاعل نووي مُسيطر عليه , ويوضح الشكل التالي المفاعل النووي .
يحتوي المفاعل النووي على يورانيوم ـ 238 مضاف إليه 3.6 % من اليورانيوم ـ 235 ويتم إحداث التفاعل التالي :

وتكون النيوترونات الناتجة عن هذا التفاعل سريعة لأنها تمتلك طاقة حركية كبيرة , ولذلك يوضع المفاعل في حوض به ماء تحت ضغط مرتفع . حيث يعمل الماء على إبطاء النيوترونات وتقليل سرعتها حتى تستطيع البدء بانشطار جديد ولكي يحدث التفاعل المتسلسل .

ولكن لا يُسمح لهذا التفاعل بأن يستمر بعشوائية كما في القنبلة الذرية , لذلك يتم السيطرة عليه باستعمال ألواح من الكادميوم , حيث تعمل هذه الالواح على امتصاص النيوترونات وبذلك يقل عدد النيوترونات المسببة للإنشطار ويتم السيطرة على التفاعل . ويوجد وظيفة أخرى للماء حيث تعمل على التبريد نتيجة للحرارة العالية الناتجة عن التفاعل .

ومن مساوئ استخدام هذا المفاعل , المخلفات النووية الناتجة عن التفاعل حيث ينتج نظائر عديدة مشعة يجب التخلص منها , والطريقة المتبعة حالياً هي دفن هذه المخلفات في قاع مناجم الملح والتي تكون جافة وتبعد عن سطح الأرض مسافة تقدر بآلاف الأقدام حيث يمكن أن تبقى هناك ولا تتسبب في تلويث البيئة .