ابو ايهاب حمودة
:: المشرف العام ::
عدد المساهمات : 25191
تاريخ التسجيل : 16/08/2009
 |  موضوع: السلاح النووي والطاقة النووية (الــذرة ) الخميس سبتمبر 30, 2010 4:56 am | |
| 
السلاح النووي والطاقة النووية (الــذرة )
الــذرة
السلاح النووي عبارة عن سلاح يعتمد في قوته التدميرية على عملية الإنشطار النووي؛ ونتيجة لعملية الإنشطار هذه تكون قوة انفجار قنبلة نووية صغيرة أكبر بكثير من قوة انفجار أضخم القنابل التقليدية حيث أن بإمكان قنبلة نووية واحدة تدمير أو إلحاق أضرار فادحة بمدينة بكاملها. فُجرت أول قنبلة نووية للاختبار في 16 يوليو 1945 في منطقة تدعى صحراء ألاموغوردو Alamogordo تقع في ولاية نيو مكسيكو New Mexico في الولايات المتحدة وسميت القنبلة باسم القنبلة (أ) A-bomb وكان هذا الاختبار بمثابة ثورة في عالم المواد المتفجرة التي كانت قبل اختراع القنبلة النووية تعتمد في قوتها على الإحتراق السريع لمواد كيميائية الذي يؤدي إلى نشوء طاقة معتمدة فقط على الإلكترونات الموجودة في المدار الخارجي للذرة؛ على عكس القنبلة النووية التي تستمد طاقتها من نواة الذرة مستندة على عملية الإنشطار النووي وبهذه العملية فان شكلاً دائرياً صغيراً بحجم كف اليد يمكن أن يسبب انفجاراً تصل قوته إلى قوة انفجار يحدثه 20,000 طن من مادة تي إن تي.
القنبلة (أ) A-bomb تم تطويرها وتصنيعها واختبارها من قبل ماسمي بمشروع مانهاتن Manhattan Project التي كانت عبارة عن مؤسسة امريكية ضخمة تشكلت في عام 1942 في خضم الحرب العالمية الثانية وكان المشروع يضم ابرز علماء الفيزياء في الولايات المتحدة مثل أنريكو فيرمي Enrico Fermi و روبرت أوبنهايمر J. Robert Oppenheimer والكيميائي هارولد أوري Harold Urey. بعد الحرب العالمية الثانية قامت هيئة الطاقة النووية في الولايات المتحدة بإجراء أبحاث على القنابل الهيدروجينية وتدريجيا بدأ إنتاج قنابل نووية أصغر حجما بكثير من القنابل النووية الأولية التي كانت ضخمة الحجم وبدأت عملية تركيب رؤوس نووية على الصواريخ التقليدية التي يمكن اطلاقها من على منصات متحركة أو من على سطح البحر وحتى من تحت أعماق المحيطات.
اُستُعمِلَت القنبلة الذرية مرتين في تاريخ الحروب؛ وكانتا كلتاهما أثناء الحرب العالمية الثانية عندما قامت الولايات المتحدة بإسقاط قنبلة ذرية على مدينة هيروشيما في 6 اغسطس 1945 وقنبلة ذرية اخرى على مدينة ناكاساكي بعد 3 أيام، أي في 9 اغسطس 1945 وكلا المدينتين تقعان في اليابان. وقد أدى إسقاط هاتين القنبلتين إلى قتل 120,000 شخص في نفس اللحظة، ومايقارب ضعف هذا العدد بعد سنوات. وكانت الأغلبية العظمى من الضحايا في هذين المدينتين من المدنيين
بعد الضربة النووية على هيروشيما و ناكاساكي وحتى وقتنا الحاضر؛ وقع مايقارب 2000 انفجار نووي كانت بمجملها انفجارات تجريبية واختبارات قامت بها الدول السبع التي أعلنت عن امتلاكها لأسلحة نووية وهي الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي (روسيا حالياً) وفرنسا والمملكة المتحدة والصين وباكستان والهند. هناك عدد من الدول التي قد تمتلك اسلحة نووية ولكنها لم تعلن عنها مثل إسرائيل وكوريا الشمالية وأوكرانيا، واتُهِمَت إيران مؤخراً من قبل عدد من الحكومات بأنها إحدى الدول ذات القدرة النووية. يُستخدم السلاح النووي في وقتنا الحاضر كوسيلة ضغط سياسية وكوسيلة دفاعية استراتيجية، وتستعمل القدرة النووية أيضا استعمالات غير عسكرية للطاقة النووية.
أنواع الأسلحة النووية
هناك ثلاثة انواع رئيسية من الأسلحة النووية وهي:
الأسلحة النووية الإنشطارية Fission Weapons وتشمل الأنواع الفرعية: قنابل الكتلة الحرجة Critical Mass , قنابل المواد المخصبة Enriched Materials ,
الأسلحة النووية الإندماجية Fusion Weapons ومن أهم أنواعها: القنابل الهيدروجينية Hydrogen Bombs التي تعرف ايضا بالقنابل النووية الحرارية Thermonuclear Bombs و .القنبلة النيوترونية Neutron Bomb
الأسلحة النووية التجميعية Combination Methods، وتشمل الأنواع الفرعية: القنابل ذات الإنشطار المصوب Gun-type Fission Weapon , قنابل الإنشطار ذات الانضغاط الداخلي Implosion Method ,
تأثيرات الانفجار النووي
يمكن تقسيم التأثيرات الناجمة عن الانفجار النووي إلى ثلاثة أنواع من التأثيرات:
التأثيرات الناجمة عن انفجار القنبلة النووية
التأثيرات الحرارية للقنبلة النووية
التأثيرات الإشعاعية للقنبلة النووية
انتشار التسلح النووي في العالم
في الوقت الحاضر؛ توجد خمس دول أعلنت أنها دول تمتلك اسلحة نووية، وقامت بتوقيع معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية. وهذه الدول هي: الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي (روسيا حاليا) وفرنسا والمملكة المتحدة والصين . هناك دولتان اعلنتا امتلاكهما لأسلحة نووية دون أن توقعا على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية وهما باكستان والهند. كوريا الشمالية أعلنت رسميا عن امتلاكها لأسلحة نووية لكنها لم تقدم أدلة ملموسة حول إجراء اختبار لقنبلتها النووية، ويحيط الكثير من الغموض بالملف النووي الكوري. وعلى النقيض من كوريا الشمالية كانت جنوب أفريقيا تمتلك في السابق ترسانة نووية لكنها قررت تدميرها.
هناك شكوك كبيرة في امتلاك اسرائيل لأسلحة نووية، غير أن الحكومات الأسرائيلية لم تعلن أو تنكر رسميا امتلاكها لأسلحة نووية حتى الآن. وجهت مؤخرا اتهامات الى أيران من قبل الولايات المتحدة وبعض الحكومات الغربية بامتلاكها قنابل المواد المخصبة، وهي نوع من الأسلحة النووية الإنشطارية، ولكن إيران نفت هذه الاتهامات؛ ولايزال الجدل قائما حول سماح ايران لمنظمة الوكالة الدولية للطاقة الذرية بإجراء عمليات تفتيش على المفاعلات النووية الإيرانية.
فيما يلي أرقام قُدمت عام 2002 من قبل الدول ذات الكفاءة النووية نفسها؛ و يعتبر البعض هذه الأرقام أرقاماً لايمكن الاعتماد عليها لأنها لم تقدم من جهات عالمية محايدة:
اسم الدولة = عدد الرؤوس النووية = سنة اختبار القنبلة الأولى
الولايات المتحدة الأمريكية = 10,500 = 1945
الاتحاد الروسي = 18,000 = 1949
المملكة المتحدة لبريطانيا العظمى وآيرلندا = 200 = 1952
فرنسا = 350 = 1960
الصين = 400 = 1964
الهند = 60-90 = 1974
باكستان = 28-48 = 1998
جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية = 0-18 = لايتوفر معلومات
دول قد تمتلك اسلحة نووية
هناك اعتقاد بأن هذه الدول قد تمتلك قنبلة نووية واحدة على الأقل:
إسرائيل , لإسرائيل مفاعل نووي يسمى مفاعل ديمونة وتصر إسرائيل على أنها تستعمله لأغراض سلمية. في عام 1986 كشف أحد العلماء الإسرائيليين واسمه مردخاي فعنونو معلومات عن مفاعل ديمونة. وهناك اعتقاد سائد بأن إسرائيل قد قامت في عام 1979 باجراء تفجير اختباري .
, وقعت إيران على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية؛ وتصر ايضا على لسان وزير خارجيتها كمال خرازي ان مفاعلها النووي تستعمل لأغراض سلمية فقط.
جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية, انسحبت من معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية في 10 يناير 2003، وفي فبراير 2005 أعلنت عن امتلاكها لأسلحة نووية فعالة، لكن انعدام الاختبار التجريبي أثار الشكوك حول هذه المزاعم.
دول كانت تمتلك أسلحة نووية في السابق
أوكرانيا , ورثت 5000 سلاح نووي من الاتحاد السوفيتي ولكنها تخلت عنها عام 1996 ونُقلت الى روسيا. بيلاروسيا ورثت 81 رأسا نوويا من الاتحاد السوفيتي ولكنها تخلت عنها عام 1996 ونُقلت الى روسيا.
كازاخستان , ورثت 1400 رأس نووي من الاتحاد السوفيتي ولكنها تخلت عنها عام 1995 ونُقلت الى روسيا.
جنوب إفريقيا , انتجت 6 قنابل نووية في الثمانينيات ولكنها تخلت عنها وقامت بتدميرها في التسعينيات.
دول قادرة على بناء ترسانة نووية
, يُعتقد أن الدول المذكورة أدناه قادرة على بناء قنبلة نووية خلال سنوات في حال اتخاذ حكوماتها قرارات بهذا الشأن، علماً بأن كل هذه الدول قد وقعت على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية:
كندا , اليابان , إيطاليا , ليتوانيا , هولندا
وكل هذه الدول لديها مفاعلات نووية تستعمل لأغراض مدنية. وُضِعَت السعودية في هذه القائمة بسبب دعايات حول تزويد باكستان للسعودية بعدد من القنابل النووية حسب هذين المصدرين * [1] , [2]
التسلح النووي أثناء الحرب الباردة
الانفجار الأختباري السوفيتي في 29 اغسطس 1949 كانت بداية انتشار التسلح النووي في الحرب الباردة
تصنيع السوفيت للصواريخ العابرة للقارات اثارت فزعا في الولايات المتحدة
قذائف الهاون الأمريكية المسماهDavy Crockett والتي صممت في الخمسينيات وتعتبر اصغر الأسلحة النووية حجمابعد انتهاء الحرب العالمية الثانية استمرت الولايات المتحدة في تطوير قدراتها النووية وركزت في السنوات الأولى بعد الحرب على تطوير طائراتها من نوع Convair B-36 ليكون بمقدورها حمل قنابل نووية أشد قوة. في 29 اغسطس 1949 قام الاتحاد السوفيتي لأول مرة بتفجير تجريبى لقنبلة نووية في منطقة سيمي بالاتنسك الواقعة في كازاخستان وكانت هذه مفاجئة للولايات المتحدة التي لم تتصور أن السوفييت سيتمكنون من بناء ترسانة نووية بهذه السرعة؛ علماً بأن العلماء في مشروع مانهاتن كانوا قد حذروا البيت الأبيض من أن الاتحاد السوفيتى سيتمكن مستقبلا من تصنيع الأسلحة النووية. هناك مزاعم بأن المخابرات السوفيتية تمكنت من الحصول على الخطوط العريضة لتصميم الأسلحة النووية التجميعية وكانت القنبلة الأولى عبارة عن نسخة مشابهة جدا من قنابل الإنشطار ذات الانضغاط الداخلي التي أُلقِيَت على ناكاساكي.
بدأ التوتر يسود البيت الأبيض الذي قرر تحويل مسؤولية الإشراف على الأسلحة النووية من الجيش الأمريكي إلى لجنة خاصة سُميت؛ لجنة الطاقة الذرية تحسباً لقرارات فردية قد تتخذها قيادات الجيش لاستعمال الأسلحة النووية. وبدأت بعد ذلك في نشر التسلح النووي، فقامت الولايات المتحدة بدعم بعض الحكومات الأوروبية الغربية الموالية لها بإمكانيات صنع ترسانة نووية، وقامت المملكة المتحدة بأول تفجير اختباري في عام 1952، وتلتها فرنسا في عام 1960. بالرغم من أن ترسانة المملكة المتحدة و فرنسا كانت أصغر من ترسانة الاتحاد السوفيتي إلا أن قربهما جغرافيا من الاتحاد السوفيتي كان عاملا استراتيجيا مهما في الحرب الباردة.
بدأ شوط جديد من نشر الأسلحة النووية كوسيلة للدفاع الاستراتيجي في الحرب الباردة في مايو 1957 عندما نجح الاتحاد السوفيتي في تصنيع صواريخ ذات رؤوس نووية عابرة للقارات مما اثار فزعا في صفوف الحكومة الأمريكية. قام جون كينيدي في حملته الانتخابية باستعمال هذا التطور؛ حيث صرح بأن الاتحاد السوفيتي أصبح أكثر تطورا من الولايات المتحدة من ناحية تصنيع الصواريخ ووعد بان يضع تطوير الصواريخ الأمريكية في مقدمة أولوياته في حال انتخابه رئيسا. وبالفعل بعد انتخابه قام بتطوير تقنية الصواريخ، وضيق الفجوة التي كانت تهدد أمن الولايات المتحدة حسب تصور الإدارة الأمريكية.
في عام 1962 شهدت الحرب الباردة تصعيداً خطيراً عندما زود الاتحاد السوفيتي كوبا بمجموعة من الصواريخ النووية؛ واستمرت هذه الأزمة الخطيرة ثلاثة عشر يوماً كانت من أخطر أيام الحرب الباردة وانتهت الأزمة في 28 اكتوبر 1962 بقرار من نيكيتا خوروشوف باسترجاع الصواريخ إلى الإراضي السوفيتية. في الثمانينيات شهد سباق التسلح النووي في الحرب الباردة تطوراً آخر وهو تسليح الغواصات بالصواريخ النووية وكان الاتحاد السوفيتي أول من توصل إلى هذه القدرة العسكرية.
أنظمة إطلاق الصواريخ النووية
انظمة اطلاق الصواريخ النووية هي مجموعة من النظم المستعملة لوضع القنبلة النووية في المكان المراد انفجاره أو بالقرب من الهدف الرئيسي، وهناك مجموعة من الوسائل لتحقيق هذا الغرض منها:
القنابل الموجهة بتأثير الجاذبية الأرضية وتُعتبر هذه الوسيلة من أقدم الوسائل التي اُستُعمِلَت في تاريخ الأسلحة النووية، وهي الوسيلة التي اُستُعمِلَت في إسقاط القنابل ذات الإنشطار المصوب على مدينة هيروشيما وقنابل الإنشطار ذات الانضغاط الداخلي التي أُلقِيَت على مدينة ناكاساكي حيث كانت هذه القنابل مصممة لتقوم طائرات بإسقاطها على الأهداف المطلوبة أو بالقرب منها.
الصواريخ الموجهة ذات الرؤوس النووية وهي عبارة عن صواريخ تتبع مساراً محدداً لايمكن الخروج عنه. و تطلق هذه الصواريخ عادة بسرعة يتراوح مقدارها بين 1.1 كم في الثانية إلى 1.3 كم في الثانية وتقسم هذه الصواريخ بصورة عامة إلى صواريخ قصيرة المدى ويصل مداها إلى إقل من 1000 كم ومنها على سبيل المثال صواريخ V-2 الألمانية، وصواريخ سكود السوفيتية، وصواريخ SS-21 الروسية. وهناك أيضا صواريخ متوسطة المدى يصل مداها الى 2500 - 3500 كم. وأخيرا؛ يوجد هناك الصواريخ العابرة للقارات والتي يصل مداها إلى أكثر من 3500 كم. وتستعمل عادة الصواريخ المتوسطة المدى و العابرة للقارات في تحميل الرؤوس النووية؛ بينما تستعمل الصواريخ القصيرة المدى لاغراض هجومية في المعارك التقليدية. منذ السبعينيات شهد تصنيع الصواريخ الموجهة تطورا كبيرا من ناحية الدقة في اصابة أهدافها.
صواريخ كروز، وتُسمى ايضا صواريخ توما هوك، تعتبر هذه الصواريخ موجهة وتستعمل أداة إطلاق نفاثة تُمَكِنُ الصاروخ من الطيران لمسافات بعيدة تُقَدَرُ بآلاف الكيلومترات. ومنذ عام 2001 تم التركيز على استعمال هذا النوع من الصواريخ من قبل القوات البحرية الأمريكية وتكلف تصنيع كل صاروخ مايقارب 2 مليون دولار. و تشتمل هذه النوعية من الصواريخ -بدورها- على نوعين؛ نوع قادر على حمل رؤوس نووية، وآخر يحمل فقط رؤوساً حربية تقليدية.
'الصواريخ ذات الرؤوس النووية الموجهة من الغواصات في سبتمبر 1955 نجح الاتحاد السوفيتي في إطلاق هذه الصواريخ، وشكلت انعطافة مهمة في مسار الحرب الباردة. تمكنت الولايات المتحدة بعد سنوات عديدة من تصنيع صواريخ مشابهة.
أنظمة إطلاق أخرى وتشمل استعمال القذائف الدفعية والألغام وقذائف الهاون. وتعتبر هذه الأنواع من أنظمة الاطلاق أصغر الأنظمة حجماً، ويُمكِن تحريكها واستعمالها بسهولة. ومن أشهرها قذائف الهاون الأمريكية المسماة Davy Crockett، والتي صُمِمَت في الخمسينيات وتم تزويد المانيا الغربية بها إبان الحرب الباردة وكانت تحتوي على رأس نووي بقوة 20 طن من مادة تي إن تي. وتم اختبارها في عام 1962 في صحراء نيفادا في الولايات المتحدة.
معاهدات عدم انتشار الأسلحة النووية
بدأ منذ الخمسينيات بروز أصوات مناهضة لعمليات الاختبار والتسلح النووي، حيث أُجري منذ 16 يونيو 1945 وحتى 31 ديسمبر 1953 أكثر من خمسين انفجاراً نووياً تجريبياً، مما حدا بالكثير من الشخصيات العالمية إلى التعبير عن رفضها لهذه الأفعال، ومن أبرزها جواهر لال نهرو رئيس وزراء الهند آنذاك والذي دعى إلى التخلي عن إجراء أي اختبارات نووية، دون أن تلقى دعواته آذاناً صاغية من القوى العظمى آنذاك بسبب انهماكها في تفاصيل الحرب الباردة.
بدأت أولى المحاولات للحد من الأسلحة النووية في عام 1963؛ حيث وقعت 135 دولة على اتفاقية سُميت معاهدة الحد الجزئي من الاختبارات النووية وقامت الأمم المتحدة بالإشراف على هذه المعاهدة؛ علماً بأن الصين وفرنسا لم توقعا على هذه المعاهدة وكانتا من الدول ذات الكفاءة النووية.
في عام 1968 تم التوقيع على معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية، ولكن باكستان والهند وهما دولتان تملكان الأسلحة النووية لم توقعا على هذه المعاهدة، وانسحبت كوريا الشمالية منها في عام 2003.
في 10 سبتمبر 1996 فُتِحَت مُعاهدة جديدة للتوقيع سَميت معاهدة الحد الكلي من إجراء الاختبارات النووية وفيها مُنِع أجراء أي تفجير للقنابل النووية؛ حتى لأغراض سلمية. تم التوقيع على هذه المعاهدة من قبل 71 دولة حتى الآن. لكن لغرض تحويل هذه المعاهدة الى قرار عملي فإنه يجب ان يصدق عليه من قبل كل الدول الأربع والأربعين التالية: الجزائر والأرجنتين وأستراليا والنمسا وبنغلاديش وبلجيكا والبرازيل وبلغاريا وكندا تشيلي والصين وكولومبيا وكوريا الشمالية وجمهورية الكونغو الديمقراطية ومصر وفنلندا وفرنسا وألمانيا و هنغاريا والهند وإندونيسيا وإيران وإسرائيل وإيطاليا واليابان و المكسيك و هولندا و النروج و باكستان و پيرو و بولندا و رومانيا وكوريا الجنوبية وروسيا وسلوفاكيا وجنوب إفريقيا وإسبانيا والسويد وسويسرا وتركيا وأوكرانيا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة وفيتنام.
إلى هذا اليوم قامت بعض الدول الأربع والأربعين التي يجب أن تُصادِق على المعاهدة بالتوقيع. لم توقع الهند وباكستان وكوريا الشمالية، وقامت دول اخرى بالتوقيع ولكنها لم تتخذ قرارا بالتصديق على المعاهدة؛ وهذه الدول هي الصين وكولومبيا ومصر وإيران وإسرائيل والولايات المتحدة وإندونيسيا وفيتنام. ولا يتوقع ان تقوم اي من هذه الدول بالتصديق على المعاهدة في المستقبل القريب حيث تشهد معظم هذه المناطق توترا سياسيا يحول دون التصديق على هذه المعاهدة.
المحرك الصاروخي
بدأ اختراع المحرك الصاروخي بصورة جدية أثناء الحرب العالمية الثانية في ألمانيا ، وبدأ إنتاج الصاروخ فاو-2 (V2) عام 1943 بغرض ضرب لندن والمدن الإنجليزية.
التقنية
تعتبر معظم المحركات الصاروخية آلات احتراق ، حيث يحترق الوقود بواسطة المادة المؤكسدة في غرفة احتراق عند درجة حرارة مرتفعة ، ثم خروج الغاز الناتج ذو طاقة حركة عالية من فتحة في مؤخرة الصاروخ تسمي منفث . وتتحول منتجات عملية الإشعال التي تخرج في صورة طاقة حرارية عالية ذات ضغط عال ، وتندفع مغادرة غرفة الاحتراق متحولة إلى طاقة حركة تحرك الصاروخ وتسرعه (تعجله) وينشأ الدفع طبقا لظاهرة رد الفعل (ردة الفعل). وهذا طبقا لقانون نيوتن الثالث الذي يقول لكل فعل رذ فعل مساو له في المقدار ومضاد له في الإتجاه.
ويعمل التصميم الخاص للمنفث والذي يسمى بالإنجليزية Nozzle على رفع سرعة خروج الغاز الساخن - فيرفع الدفع - وفي نفس الوقت يعمل على زيادة الضغط في غرفة الاحتراق ، فتزيد بذلك كفاءة عملية الإحتراق . و يغلب استعمال نوع من المنفث يسمى منفث لافال Laval Nozzle.
وتتميز المحركات الصاروخية بمعامل الدفع الذاتي الذي يصف كفاءة المحرك بالنسبة بين الدفع و كمية الوقود المستخدم . ومعامل الدفع الذاتي له وحدة متر / ثانية ، ويبلغ لمحرك صاروخي يعمل بالوقود السائل نحو 4400 متر /ثانية ، بينما يبلغ هذا المعامل نحو 2400 متر في الثانية للمحر ك الصاروخي الذي يعمل بالوقود الصلب .
والصاروخ ذو محرك بالوقود السائل يكون مزودا بخزانين للوقود و المؤكسد ، وطلمبات لضخ الوقود والمؤكسد ، ونظام للتبريد . ويحرق الصاروخ أثناء طيرانه شيئا فشيئا ، وبذلك يخف وزنه إلى أن يحترق الوقود كله مما يعمل على زيادة سرعته وتسريعه . وهذه هي من خصائص الصاروخ الذي يعمل بالوقود السائل أو الوقو الصلب . وهناك أنواع أخرى للمحركات لا تحمل في جعبتها وقودا كثيرا مثل تلك التي تعمل كهربائيا وتستغل الأيونات للدفع . ولكن هذا النوع من الصواريخ (الصغيرة) تستعمل في الفضاء وتحتاج إلى الصواريخ المعتادة لتوصيلها إلى المادارات العليا حول الأرض .
وكان الصاروخ فاو-2 يعمل بمخلوط وقود من الكحول والماء ، والمادة المؤكسدة الأكسجين . وكان الوقود والأكسجين يضخان بواسطة مضخات قوية في غرفة الاحتراق الموجودة في قاع الصاروخ . وعند بدء الاشعال الذي يحدث كهربائيا عن طريق إحرق سلك (كما في المصباح الكهربي العادي ) أو بوسيلة أخرى . وعند نشوء الاشتعال وتولد الضغط العالي في غرفة الاحتراق ، يجب أن يكون ضغط ضخ الوقود إفي غرفة الاحتراق أعلى من الضغط في الغرفة وإلا توقف الاشتعال . لهذا يعطى لتصميم الطلمبات عناية خاصة .
محرك الصاروخ ذوالوقود السائل
RD-171 (موديل), يعتبر حاليـا أقـوي محـرك صاروخـيالمحرك الصاروخي RS-68 أثناء الاختباريمكّن تصميم المحرك
الصاروخي الذي يعمل بالوقود السائل من التحكم في الدفع . ففي هذا النوع من المحركات يخزن الوقود والمؤكسد في خزانين منفصلين . ثم يضغطان إلى غرفة الاحتراق عند الإشعال وخلال مدة الإقلاع والطيران . وهذه الطريقة تسمح ببناء عدة مراحل للصاروخ ، تعمل الواحدة تلو الأخرى .
وغالبا ما يكون الوقود المستخدم موادا نشطة كيميائيا وآكلة أو تكون غازات سائلة تحت درجات حرارة منخفضة جدا تحت الصفر المئوي . لهذا تحتاج تلك المواد إلى خزانات معزولة كيميائيا بحيث تتحمل مواد الوقود ، وتمنع تفاعله مع جدرانها أو تبخره .
وبسبب ضرورة ضغط الوقود السائل والمؤكسد و ضخهما في غرفة الاحتراق فتركيب محرك الوقود السائل أعقد من تركيب الصاروخ ذو محرك يعمل بالوقود الصلب . وتتولد في غرفة الاحتراق درجات حرارة نحو 4200 درجة مئوية مما يستدعي استعمال مواد تتحمل الحرارة العالية لبناء غرفة الاحتراق وما يليها من أجزاء معدنية ، مع استخدام طرق للتبريد .
وبالنسبة إلى التبريد فيمكن استخدام المؤكسد والوقود السائلين . فبضغط تلك المواد المسالة الباردة في غرفة الاحتراق تحت ضغط عال يمكن تبريد أجزاءها .
دورة مولد الغاز : يُحرق جزء من الوقود والمؤكسد في غرفة احتراق ابتدائية لتشغيل الطلمبة التوربينية . ويستخدم محرك مولد الغاز عادة الوقود لتبريد المنفث .
توجد عدة طرق لضخ الوقود السائل إلى غرفة الاحتراق . ولاستعمال الصاروخ تحت الضغط الجوي يستحسن استخدام دورات ذات ضغط عال حيث تحسن من قدرة المنفث nozzle. أما استخدام الصاروخ في الفضاء فلا يستلزم استخدام الطلمبات .
- دورة الضخ Pressure-fed cycle ، وفيها يضغط الوقود السائل من الخزان ،
- دورة التمدد Expander cycle ، وفيها يُسحب الوقود بواسطة طلمبات توربينية وتعمل بواسطة جزء من الحرارة المتولدة في غرفة الاحتراق .
- دورة مولد للغاز Gas-generator cycle ، وفيها يُحرق جزء من الوقود في غرفة ابتدائية للاحتراق ، وهذه تعمل على تشغيل طلمبة توربينية ، ثم يوجه العادم إلى المنفث . وهذا يؤدي إلى فقد قليل في القدرة .
- دورة احتراق مرحلية Staged combustion cycle ، وفيها يخرج الضغط العالى من الطلمبة التوربينية لتشغيل مشعل الذي يشغل بدوره الطلمبة التوربينية في دورة منفردة . ويوجه العادم العالي الضغط الخارج من التوربين إلى غرفة الاحتراق الرئيسية ، وبذلك توجه الطاقة الناتجة باكملها إلى المنفث بضغطها العال .
أنواع الوقود السائل
يستخدم الصاروخ ذو محرك الوقود السائل في رحلات الفضاء ونقل الأقمار الصناعية إلى مدارها للدوران حول الأرض . وبعكس الصاروخ دو وقود صلب والتي تزود بمخلوط للوقود جاهز يحتوي على المؤكسد ، يخزن الوقود السائل والمؤكسد في خزانين منفصلين ، ثم تقوم طلمبات توربينية بضخهما أو بوساطة غاز مضغوط وخلطهما في غرفة الاحتراق عند الإقلاع .
وعادة يستعمل الكيروسين و الهيدرازين ومشتقاته أو الهيدروجين السائل . ويكون المؤكسد عادة اكسجين سائل ، وعند استخدام الهيدرازين أو مشتقاته كوقود يستخدم معه رابع اكسيد النيتروجين كمادة مؤكسدة .
وحاليا تستخدم الاكسجين والهيدروجين السائلين (LOX/LH2 ) كوقود.
وبحسب الوقود المستخدم يمكن أن تصل درجة الحرارة في غرفة الاحتراق إلى 4200 درجة مئوية.
إنتاج القدرة النووية يتطلب تجهيزات أساسية معينة، كما هو مبين في هذا المخطط لمحطة قدرة نووية نموذجية. وتستخدم هذه التجهيزات نظامين رئيسين: 1- النظام النووي للتزويد بالبخار وهو يتضمن مفاعل المحطة أو مفاعلاتها وكل ما يتصل بمعدات توليد البخار، ويتضمن كذلك مضخات وأنابيب لنقل الماء والبخار. ولكل مفاعل مبنى احتواء خاص به. 2- نظام المولد التوربيني ويتألف من توربين بخاري ومولِّد كهربائي. يقوم البخار بإدارة التوربين الذي يقوم بدوره بإدارة المولد الكهربائي، وينتج المولِّد الكهربائي الكهرباء. وتتضمن التجهيزات الأخرى أنظمة سلامة خاصة ومخازن للوقود النووي.
1 | |
|
