سباق التسلّح النوويّ والكارثة الإنسانيّة 5

مؤيد الحسيني العابد
أكاديمي وكاتب وباحث
(Moayad Alabed)

الحوار المتمدن-العدد: 7302 - 2022 / 7 / 7 - 20:49
المحور: الطبيعة, التلوث , وحماية البيئة ونشاط حركات الخضر
    

The nuclear arms race and the humanitarian catastrophe 5

تطرقت الى بعض الخواص الفيزيائية والكيميائية المهمة للبلوتونيوم، وربّما يأتي المزيد منها في الحلقات التالية للأهميّة حسب المواضيع القادمة. وأذكرها كي يمكن للقارئ الإفادة من بعض المعلومات رغم وجودها في شبكات المعارف العلميّة في كل مكان ولكن لأهميتها أذكرها كي يكون الموضوع متسلسلاً. وأقول:
أن لنظير البلوتونيوم ـ 238 (في نواته 144 نيوتروناً وقد إبتعدت هنا النواة عن حالة الاستقرار بشكل كبير باعتبار ان الاستقرار لها يكون عندما يكون عدد البروتونات مساو لعدد النيوترونات داخل النواة وهنا اصبح الفرق 144 كما هو واضح) خاصية إستخدامه لجعل المولدات الكهروحرارية متراصة بشكل كبير. وهذا النظير يصنع في المفاعل النووي من النبتونيوم ـ 237 (الفرق ما بين النكليونات كذلك 144 باعتبار وجود 93 بروتونا داخل النواة) وللنظير الآخر للبلوتونيوم ـ 239 (الفرق 145 هنا باعتبار عدد البروتونات 94) خاصية إستخدامه في المجال العسكري. وكذلك لإنتاج الطاقة عموماً. أما البلوتونيوم ـ 241 فبالرغم من أنه منشطر إلا أنه لايستخدم في المفاعلات النووية كوقود مناسب لها ولا في الإستخدامات التصنيعية الداخلة في هذا المجال لعدة أسباب إضافة إلى ما ذكرنا فسعره عال وهذا لا يتناسب مع الغرض من التصنيع. بالإضافة إلى قصر عمره النصفي (بالمقارنة مع انشاء المفاعلات وخطط ديمومتها الى سنوات عديدة فالعمر النصفي 14 سنة ونصف تقريباً لا يتناسب مع الغرض من انشاء المفاعلات النووية للاغراض الاخرى التي تستر خدماتها ربّما الى عدّة عقود) رغم أن فعاليته تتجاوز فعالية البلوتونيوم ـ 239.
إن نظائر البلوتونيوم ذات الأعداد الكتلية 240، 241، و242 تعمل مع البلوتونيوم 239 في المفاعلات النووية، لكنها من الملوثات الخطيرة في حالة الإستخدام التجاري.
إن البلوتونيوم 239 والبلوتونيوم 241 يُعدّان من المواد المنشطرة. وهذا يعني أنه من الممكن فصلهما بالنيوترونات السريعة والبطيئة على حد سواء، إلى نويتين جديدتين (مصاحبة للطاقة المتحررة) والكثير من النيوترونات. حيث أن كل نيوترون بطيء يؤدي إلى إنشطار نوية من نويات البلوتونيوم 239. وإن من نتائج إمتصاص نوية البلوتونيوم للنيوترون البطيء كذلك هو تحرر نيوترونين أو أكثر قليلاً كمعدل لهذا النوع من الإنشطار. وإن واحداً من هذه النيوترونات الناتجة تقوم بنفس العملية السابقة من إنشطار لنوية بلوتونيوم جديدة.
إن نظائر البلوتونيوم ذات الأعداد الكتلية الزوجية (عدد الكتلة: أي مجموع عدد البروتونات مع عدد النيوترونات) تحتاج إلى نيوترونات ذات طاقات كبيرة لتقوم بعملية إنشطارها. لذلك فهي لا تنشطر في الحالات الإعتيادية. لكن عموماً يمكن القول أن هذه النظائر لا تساند التفاعلات المتسلسلة بإستثناء البلوتونيوم 240 الذي يشذ عن هذه القاعدة (في ظروف معينة).
إن كل نظائر البلوتونيوم تكون مشعّة، لكن تكون لها أعمار نصفية مختلفة. فمثلاً البلوتونيوم ـ 239 له
24119 (أربعة وعشرون ألف ومئة وتسعة عشرعاماً) من السنوات بينما البلوتونيوم ـ241 له عمر نصفي يبلغ 14.4 من السنوات (هو نظير من نظائر البلوتونيوم المهمة حيث يتكوّن عندما تقوم نواة البلوتونيوم ـ 240 بأسر أو إلتقاط نيوترون، ويكون إنشطارياً وله مقطع عرضي للنيوترون أكبر من نظير البلوتونيوم ـ 239 بحوالي الثلث، وله القابلية على الانشطار عالية تصل الى %72 وهنا تكمن أهميته مع خواص أخرى مثل عمره النصفي الذي يبلغ 14 سنة تقريبا ونصف، يبقى فيها ينحلّ الى نصف عدد النوى لتستمر عملية الانحلال الى الربع بعد نفس الفترة المذكورة وهكذا. وهذا يعني أن ضرَرَه يستمر الى حوالي 29 سنة بشكل واضح ويستمر الضرر ولكن بفعّالية أقلّ الى الربع وهكذا) وللنظائر المتنوعة المذكورة تنتمي إلى مجموعة النظائر، لها قواعد وأساسيات لنماذج الإنحلال. إن النظائر المهمة، هي خمسة نظائر تستخدم في المجالات التجارية والعسكرية وفي الأغراض المتعددة التي تدخل في هذين المجالين وهي البلوتونيوم ـ 238 لغاية البلوتونيوم ـ 242.
إن النظائر الخمسة أعلاه للبلوتونيوم والتي تكون مناسبة للأغراض التجارية وإنتاج الطاقة النووية تنحل كلها، فتنتج جسيمات تختلف عن بعضها البعض في كل إنحلال. منها ما تحرر جسيمات ألفا في إنحلالها، ومنها ما تحرر جسيمات بيتا في إنحلالها بالإضافة إلى أشعّة غاما التي تنطلق لضرورة مرافقتها للجسيمات المذكورة. وهي أشعّة كهرومغناطيسية تخترق أغلب المواد وتنتج من خلال الإنشطار التلقائي
spontaneous fission
لقد لوحظت تأثيرات هذه الأشعّة عند الإنشطار التلقائي واضحة على المحيط وعلى العاملين خاصة، وكذلك لوحظت تأثيرات النظائر التي تحرر هذه الأشعّة والذي يحصل لأغلب نظائر البلوتونيوم. من الإنحلالات الحاصلة لنظائر البلوتونيوم هو إنحلال نظيره241 إلى الأمريسيوم241 والذي يكون من باعثات أشعّة غاما الحادة كذلك.
إن الوصول إلى الحالة الحرجة يتطلب كمية من المادة، وهذه الكمية تتوفر بالإعتماد على قدرة المفاعل وهندسته وكثافة تلك المادة بالإضافة إلى العوامل الأخرى وهنا أعني المفاعل الثابت والمتحرك على حدّ سواء، والمفاعل المتحرك هو ذلك السلاح النووي بكل أشكاله ليحدث الانشطار النووي المتسلسل داخل قلبه (الكتلة التي تستخدم في الأسلحة النووية تعتمد على عوامل أخرى متعددة، إلا أن المعدل الغالب للإستخدام في هذا المجال (الأسلحة الإنشطارية بالخصوص) هي 3 إلى 5 كيلو غرام من البلوتونيوم وفق تقرير مجلس الدفاع عن المصادر الطبيعية الأمريكي
Natural Resources Defense Council NRDCR) report)
حيث أشار المجلس المذكور إلى أننا نستطيع الحصول على السلاح النووي بقدرة هدم تبلغ كيلو طن من أقل من كيلوغرام واحد من سلاح يكون وقوده من البلوتونيوم. (وأنا أقول أنّ لغات التهديد من قبل كل الاطراف هذه الايام تنبئ عن وجود قدرات اعلى واشكال اخرى للتعامل مع الوضع حين الاشتباك!). وأن الكتلة ما فوق الحرجة تكون أكبر من الكتلة الحرجة، وتكون حينها مؤهلة لإنجاز العملية المتسلسلة وتناميها عندما تتحرر كمية من الطاقة والتي تزداد مع الوقت. وكمثال على الكتلة الحرجة نقول أن 10كيلوغرامات لكرة مكشوفة من البلوتونيوم ـ 239 تعتبر الكتلة الحرجة له.
إن الكتلة الحرجة الأصغر للبلوتونيوم ـ 239 عبارة عن مئات قليلة من الغرامات. أما فيما يتعلق بالأسلحة النووية، فإن المفاعلات النووية تصمم لتحرير الطاقة ضمن حدود وأوقات مسيطر عليها ومتحَكم بها. وهذا يعني أن عملية التفاعل المتسلسل تتم بشكل تحت السيطرة الكاملة، أي أن السيطرة تعتمد على عملية إنتاج النيوترونات وعلى النيوترونات الممتصة من قبل الوقود النووي لتحصل عملية التفاعل المتسلسل المذكورة. وإن التوازن ما بين النيوترونات المنتجة والنيوترونات الممتصة يلعب الدور الأهم لإتمام العملية بشكل صحيح. لذلك بات من الضروري مراقبة عملية الإنشطار المتسلسل بدقة وكذلك عملية إنتاج النيوترونات بشكل دقيق لمعرفة مدى إستمرار العملية المذكورة، وهذا طبعا حديث عن التفاعل المسيطر عليه وليس ذلك المتعلق بالسلاح النووي والذي يكون غير مسيطر عليه.
الخواص الكيميائية وخطورة البلوتونيوم:
إن للبلوتونيوم خواصاً كيميائية في الهواء مهمة وخطيرة، ونذكرها هنا لأهميتها حين الحديث عن وجود كميات منه قد انتشرت في الهواء بضربة او تسريب متعمّد بشكل معيّن. حيث يؤثّر البلوتونيوم في الهواء بإعتباره معدناً غير منقسم يتصدأ في درجة حرارة الغرفة أي أنّه خامد نسبياً ويتأكسد ببطئ. وهذا المعدن المنقسم في درجة حرارة الغرفة عبارة عن ثاني أوكسيد البلوتونيوم. وعندما يكون جسيمات منقسمة بشكل رفيع بقطر اقل من ميلليمتر واحد فانه يشتعل آنياً في درجة حرارة 150 درجة سيلزيوس (مئوي) وإن كان عبارة عن جسيمات بقطر أكبر من ميلليمتر واحد وبدرجات الحرارة المرتفعة الرطبة على شكل ثاني اوكسيد البلوتونيوم فانه يشتعل آنيا في درجة حرارة 500 درجة سيلزيوس (مئوي).
إن هذه المميزات مهمة وتكمن أهميتها بسبب تأثيرها على كيفية التعامل مع البلوتونيوم من ناحية خزنه أو حماية المحيط الخارجي من تأثيراته، وكذلك كيفية التعامل معه حين دخوله في أي تفاعل أو إعادة التدوير (المعالجة) أو كما ذكرنا حين تسرّبه الى المحيط الخارجي بالاشكال التي ذكرناها.
إن سمية البلوتونيوم تؤثر بشكل مباشر على الصحة عموماً فلها خطورة واضحة وتأثير سلبي كبير حين مرور البلوتونيوم بدورة التفاعل الذاتي لحين وصوله إلى الحالة المستقرة.
إن ثاني أوكسيد البلوتونيوم يكون ذا شكل معين بحيث يدخل إلى جسم الإنسان عن طريق جهازه التنفسي فيتركز في الرئتين لمراحل طويلة وينتقل إلى الأجزاء الأخرى في الجسم الحي. أما حينما يتم تناوله عبر الجهاز الهضمي فإنه يكون أقل خطورة (يتمّ ذلك حينما ينتقل عبر المواد الغذائية التي تنتج من الأراضي الزراعية التي وصلتها كميات من هذا النظير إمّا بشكل مباشر من الهواء بعد سقوطه كمطر أو يصل بشكل غير مباشر عبر المياه التي تسربت اليها الاشعاعات والنظائر المشعة من مصادر عديدة وتسقة تلك المزروعات من هذا كما هو ملاحظ) عندما تتم عملية التناول بكمية قليلة جداً لا تزيد عن الحد المسموح به في مجال وجوده الطبيعي كما لوحظ من خلال العديد من الحالات. والمقصود في مجال وجوده الطبيعي أن يكون المستوى في تلك المنطقة التي يتواجد فيها المفاعل النووي والذي يكون فيه المستوى الإعتيادي أعلى قليلاً من الحد المسموح به في أماكن لا تحتوي على المفاعل في محيطها الجغرافي.
مركبات البلوتونيوم المهمة وإستخداماتها:
لتكوين مركبات البلوتونيوم يقوم المتخصص بمعاملة البلوتونيوم مع عناصر أخرى كالأوكسجين والكربون والفلورين لتشكيل تلك المركبات والتي تستخدم في حقل الصناعة النووية، أما بصورة مباشرة أو كأوساط مساعدة. وكما قلنا سابقاً فإن البلوتونيوم ـ 239 يتكون في كلا الإستخدامين (السلمي والعسكري) من اليورانيوم ـ 238. وبعد الإمتصاص التالي لنيوترون ما من قبل نواة البلوتونيوم ـ 239 تنتج لدينا نواة البلوتونيوم ـ 240. ولو إمتصت النواة الأخيرة نيوتروناً آخر تنتج لدينا نواة البلوتونيوم ـ 241.
يكون البلوتونيوم ـ 239 في سلسلة تكوين النظائر المذكورة داخل المفاعل، ويكون هو النظير الأطول في اليورانيوم ـ 238 الذي ينطلق مشعاً إلى المحيط. وهو ذو نسبة مئوية كبيرة بالقياس مع النظائر الأخرى. علماً أن النظائر العالية تتكون بنفس الطريقة آنفة الذكر. وكما أشرنا سابقاً إلى أن كل النظائر لها تقريباً نفس المميزات الكيميائية.
من الخواص المهمة للبلوتونيوم أنه لايذوب في حامض النتريك، ولكنه يذوب بشكل ضئيل عند زيادة درجات الحرارة في حامض النتريك المركز. ويتصف البلوتونيوم كذلك بتكوين مزيج صلب حين تصنيفه كوقود مستهلك، عندما يشكل مزيجاً من ثاني أوكسيد البلوتونيوم مع ثاني أوكسيد اليورانيوم. ففي عملية إعادة معالجة الوقود المشعّع يؤدي ذوبان ثاني أوكسيد البلوتونيوم في حامض النتريك بحيث يكون معززاً لكون الذوبان يشمل ثاني أوكسيد اليورانيوم الذي يذوب في الحامض المذكور. أي أن ذوبان البلوتونيوم يتم مع ذوبان اليورانيوم كمزيج صلب كما أشرنا.
يفصل البلوتونيوم كيميائياً من نواتج إنشطار الوقود النووي وكل ما تتم عملية فصله هي نظائر مشعّة. وإن عملية الفصل المذكورة هي مجموعة من العمليات الميكانيكية والكيميائية معاً يطلق عليها بإعادة المعالجة
reprocessing
يتم من خلالها فصل البلوتونيوم واليورانيوم عن منتجات الإنشطار في الوقود الذي تم إستخدامه في المفاعل النووي والذي يطلق عليه عادة بالوقود المستهلك (وهذا يستخدم في بعض الاسلحة التي تعبأ بهذا الوقود المستهلك ويلقى بقذائف متعددة مصادر الاطلاق كما أشرنا في حلقة سابقة، وهذا حصل في عدّة أماكن حين قصف الاهداف على حدّ سواء مدنية كانت ام غير ذلك! للتدمير الشامل ونشر الرعب والامراض للاجيال القادمة وهذه من المشاكل الكبيرة والخطيرة التي تركت للسلطات الجديدة في العراق كما هو واضح من نسبة الاصابات المتعددة والمستمرة الى الان). ويمكن لعملية المعالجة أن تتم بفصل النظيرين المذكورين عن بعضهما البعض كذلك. وهذه العملية من العمليات المهمة والدقيقة في التعامل مع الوقود النووي المستهلك إلا أنها عملية من ضمن العمليات المتيسرة في العديد من البلدان التي تمتلك الإمكانية في مجال التقنية الكيميائية، والتي تستطيع من خلالها تنقية البلوتونيوم (هذا إذا توفر لديها القدرة على إستخدام الوقود النووي في مفاعلاتها بالشكل الأمثل). ويمكن الإشارة إلى أن عملية الفصل أو الإستخلاص للبلوتونيوم تقتضي إنشاء معمل خاص بهذه العملية.
إن الوقود النووي الذي يحويه قلب المفاعل له مواصفات معينة يتم التعامل معه على أساسها، منها مثلاً أن يكون الوقود قد تمّ تشعيعه بشكل كاف ولفترات طويلة وذا مستويات إشعاعية عالية يطلق على تلك المستويات بمستويات الإحتراق العالي حيث تتولد حرارة عالية حين عمل الوقود النووي داخل قلب المفاعل وإنتاج الطاقة، لذلك يتم التعامل مع الوقود بشكل يختلف عن الحالات الأخرى فيما لو أريد للوقود أن ينتج البلوتونيوم وخصص للأغراض العسكرية فتتم عملية الإحتراق العالي بأن تخفض درجة الحرارة إلى مستوى معين. وتتم عملية إنتاج البلوتونيوم ـ 239 بنسبة نقاء عالية قدر الإمكان، حيث أن تشكيل النظائر العالية خاصة البلوتونيوم ـ 240 يحفظ بأقل قدر ممكن.
يصنف البلوتونيوم أحياناً إلى أصناف وفق معايير الدوائر العلمية التي تنتجه، ففي الولايات المتحدة يصنف البلوتونيوم وفق معايير قسم الطاقة المسمى
US DOE (US Department of Energy)
ففي عملية التصنيف يكون لدينا نوع يطلق عليه بالنوع العُلْوي ويكون بنسبة 2 الى 3 بالمئة، ويكون النوع الثاني هو النوع المستخدم كوقود وتكون نسبته 7 الى 19 بالمئة. وتكون نسبته 19 بالمئة في مجالات الاستخدام في المفاعلات النووية ويكون اكثر من هذه النسبة كذلك. بينما النوع المستخدم في لاغراض التسلّح والاسلحة أقل من 7 بالمئة (وهذه احصائيات رسمية، لكن لو استثنينا ما يعمل في الخفاء والذي يدخل فيما يمس تهديد الامن القومي للبلد كما يدّعون فان نسبة هذا تزداد كما هو متوقّع!)
علماً أن هذا التصنيف للبلوتونيوم وبهذا الشكل من الدرجات أو التصانيف ووفق هذه النسب المذكورة إنما هو تصنيف عشوائي إلى حد ما. فمثلاً نلاحظ من خلال الارقام تعددية الإستخدام إن كان لأغراض وقود المفاعل أو لأغراض التسليح أو أي غرض آخر. لذلك نلاحظ الإختلاف في نسب الإحتواء على البلوتونيوم ـ 240 فمثلاً لو إستخدم لأغراض التسلح وجب أن لا تزيد نسبة النظير المذكور (البلوتونيوم 240) عن %7 . أما الأنواع الأخرى فتكون أقل ملاءمة للإستخدام العسكري بسبب عدم تقبّلها للنيوترونات القاصفة القادمة من الإنشطارات الآنية. وفي كلّ الأحوال، لو أريد إستخدام الوقود المذكور للأغراض العسكرية التي يكون فيها الوقود قد صنف لمفاعل متحرك فيجب إجراء عملية تجريب لإمكانية عمل هذا الوقود. لذا يقوم المختص بإجراء التجربة النووية اللازمة. وتعقد مؤتمرات لدراسة هذه الإمكانيات (ضمن حدود ضيقة ما بين دول معينة!). ففي السابع والعشرين من حزيران/يونيو من عام 1994 عقد مؤتمر لهذا الغرض لدراسة تأثير البلوتونيوم لأغراض السلاح النووي وقد تم التطرق إلى أن الولايات المتحدة الأمريكية أجرت تجربة ناجحة عام 1962 على البلوتونيوم من الصنف المسمى صنف المفاعل (علماً أن هناك تصانيف قد تم التطرق إليها في إستخدامات البلوتونيوم للأغراض العسكرية كصنف السلاح الإشعاعي والذي يتضمن كمية هائلة من الأشعّة التي يتم تسريبها إلى المحيط في حرب تسمى بالحرب الإشعاعية حيث ينشر السلاح المذكور أكبر كمية من الأشعّة ذات الفعالية العالية لكن بدون أن تحدث عملية تفجير نووي كالتي حصلت في هيروشيما أو في ناكازاكي).
إذن يمكن القول أن إنتاج السلاح النووي يتم بتحضير البلوتونيوم أو اليورانيوم المخصب بحيث تعتمد قدرة هذا السلاح النووي من ضمن ما تعتمد عليه كمية البلوتونيوم ـ 239 ومدى إغنائه وكتلته الحرجة. وقد أشرنا إلى أن الكتلة الحرجة هي أدنى قدر من كمية المادة المستخدمة لأحداث تفجير نووي. ولا يخفى ما لقدرة الدول النووية من انتاج وتحوير تقنيات معيّنة واضافة تقنيات مثل تقنية الليزر في التوجيه والدفع وما الى ذلك، وبالتالي كما يمكن أن يستشفّ من خلال التلميحات وبعض التصريحات المحدودة بعد العملية العسكرية في اوكرانيا الى أنّ كل الدول النووية من روسيا الى حلف الناتو الى اقصى الشرق، الصين وكوريا الى وجود امكانية تدميرية بالسلاح النووي لمنطقة معيّنة بقوة تاثير اكبر ولفترة قصف قصيرة يؤخذ بنظر الاعتبار حالة المناخ والطقس اليومي لتنفيذ ضربة خاطفة لهدف مهم وخطير.
ولنا عودة إن شاء الله تعالى
د.مؤيد الحسيني العابد
Moayad Alabed

#مؤيد_الحسيني_العابد (هاشتاغ)       Moayad_Alabed#          

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات