Կորիզային (Կամ` Օփընհայմըր Ա.)

ՀՐԱՉ ՊԱՐՍՈՒՄԵԱՆ

Այս օրերուն առնուազն երկու պատրուակ ունիմ անդրադառնալու կորիզային ռումբերու արտադրութեան: Առաջինը Իրանի Իւրանիոմի հարստացման (խտացման) աշխատանքներն են, այդ ի հարկէ ունի քաղաքական խորապատկեր: Երկրորդ դրդապատճառը Ք. Նոլընի «զգայացունցապաշտ» շարժապատկեր «Oppenheimer»-ն է, որ առաւելագոյն շահոյթ ապահովելու համար կը շեփորահարուի ընկերային ցանցերու վրայ, եւ որ արդէն իսկ կը ցուցադրուի Լիբանանի ամենաշքեղ սրահներուն մէջ: «Աթոմական ռումբի հայր» ոչ պատուաբեր տիտղոսին արժանացած բ. կարգի գիտաշխատողը ներկայացնող Ժապաւէնին մասին հարկ է խօսիլ առանձին:

Կորիզային կապուածութիւն (binding).- Հիւլէն կազմուած է շատ փոքր կորիզէ մը եւ անոր շուրջ պտտուող ելեկտրոններէ (e): (1,2) Կորիզը կը բաղկանայ դրական լիցքով փրոթոններէ եւ գրեթէ նոյն զանգուածը (mass) ունեցող չէզոք նիւթրոնեներէ (կողքի գծանկարին մէջ p եւ n): (3) Կորիզը (nucleus) կազմող մասնիկները պայմանականօրէն կը կոչուին «nucleon», զոր թերեւս կարելի է հայացնել իբրեւ «կորիզոն»: Կողքի նկարը ցոյց կու տայ թթուածինի հիւլէն, ուր Ելեկտրոնները ներկայացուած են որպէս «արբանեակներ»: (4)

Ինչպէս նիւթոնի ձգողական ուժը (gravity), այնպէս եւ  կորիզայինը «կոյր» է մասնիկի լիցքին, այսինքն փրոթոններ եւ նիւթրոններ զիրար կը ձգեն միեւնոյն ուժով:(5) Կորիզային ուժը նաեւ «կարճատես» է: Իւրաքանչիւր կորիզոն «կը տեսնէ» միայն իր անմիջական կպած դրացին: Եթէ զանոնք համարենք գունդեր, ապա իւրաքանչիւրը կրնայ ունենալ առաւելագոյնս 12 «դրացի», այսինքն` 12 «կապ»: Տե՛ս կողքի գծանկարը:

Յաւելեալ կորիզոններ կապերու թիւը չեն բարձրացներ: Կորիզային կապերը «կը յագենան»: Նոյն լիցքը ունեցող փրոթոններու միջեւ ելեկտրական վանողական ուժը, որ «կարճատես» չէ, կը բանի կորիզի ամբողջ տարածքին: Իւրաքանչիւր փրոթոն դէպի դուրս կը հրէ բոլոր մնացեալ փրոթոնները: Իւրանիոմ ունի 92 փրոթոն, ուրեմն այդտեղ կը բանին 92×91/2=4186 վանողական զոյգեր: Այդ կը նշանակէ, որ նիւթրոնները աւելի հակամէտ են յարելու կորիզին, քան փրոթոններ: Կը նշանակէ նաեւ, որ, երբ փրոթոններու թիւը աւելնայ, կորիզի «կապուածութիւնը» (binding energy) կը նուազի:

Խոշոր կորիզներ նուազ կապուած են, քան փոքրերը: Ամէնէն պինդ կապուած կորիզները երկաթի նմանողներն են (ինչպէս պղինձ եւ զինկ), որովհետեւ կորիզային ուժը յագեցած (saturated) կ՛ըլլայ բայց վանողականը` ոչ չափազանց ուժեղ: Երկաթէն աւելի փոքր կորիզներ հակամէտ են միաձուլուելու (fusion), իսկ երկաթէն աւելի խոշոր կորիզները, մասնակի կամ ամբողջական քայքայումի (decay կամ fission): Քայքայումը կրնայ «դրդուիլ», երբ խոշոր կորիզը ,«փամփուշտ» մը ստանայ: Այս որոշ ձեւով նման է հեղուկի գնդիկի մը, որ հարուած ստանալէ ետք կը տատանի եւ կը մասնատուի: Այս պատկերացումը կը կոչուի «Հեղուկ կաթիլի նմանակում» (Liquid Drop Model): Ի տարբերութիւն հեղուկներուն, կորիզի նոյն լիցքը ունեցող բեկորները զիրար կը վանեն: Որպէս փամփուշտ շատ աւելի նպատակայարմար են նիւթրոնը, քան փրոթոնը, որ վանողական ուժի պատճառով կը շեղի եւ կը վրիպի:

Աւելցուք փամփուշտներ.- Վանողական ուժի պատճառով կորիզը կը պարունակէ աւելի մեծ թիւով նիւթրոններ, քան փրոթոններ: Այդ տարբերութիւնը արագ կ՛աճի մեծ կորիզներու պարագային, որովհետեւ վանողական ուժը թիւի քառակուսիին հետ կը համեմատի: Կողքի գծանկարը ցոյց կու տայ օրինակ մը: Սնդիկը ունի 80 փրոթոն եւ 121 (նիւթրոն, այսինքն` 41 աւելի): Մինչդեռ զիրքոնիւմը ունի 40 փրոթոն եւ 51 նիւթրոն, այսինքն` 11 աւելի: Եթէ (թուաբանականօրէն) սնդիկը կիսենք երկու զիրքոնիումներու, ապա կ՛աւելնան 19 ազատ նիւթրոններ (41-22=19): Այս բնական կամ արհեստական ձեւով  չի պատահիր, բայց կ՛օգնէ բացատրելու, թէ ինչո՛ւ խոշոր կորիզի քայքայումը ծնունդ կու տայ յաւելեալ նիւթրոններու:

Քայքայումի շղթայ (chain reaction): Յաւելեալ նիւթրոնները կրնան իրենց կարգին քայքայել այլ կորիզներ: Թիւը շատ արագ կը բազմանայ 1-3-9-27-81-243-…: Այս կը պատահի, երբ ունինք խիտ կորիզներու բաւարար ծաւալի խիտ զանգուած մը: Այլապէս նիւթրոնները դուրս կու գան եւ կը կորչին: Ռումբ պատրաստելու համար, ուրեմն, հարկ է ապահովել բաւարար քանակի խիտ իւրանիոմ եւ կամ այլ նման նիւթ մը, ինչպէս` փլութոնիում: Հիրոշիմայի եւ Նակազաքիի վերեւ պայթեցուած ռումբերը ունէին փլութոնիումէ կեդրոնական կորիզ մը, որովհետեւ այդ աւելի մեծ թիւով սկզբնական յաւելեալ նիւթրոններ կ՛արձակէ: Ունէր նաեւ «պատրոյգ»` պատրաստուած փոլոնիումէ- որ կայտառ շողարձակ նիւթ մըն է: (6) Արհեստագիտական մանրամասնութիւնները կարելի է զանց առնել:

Ռումբի համար բաւարար զանգուածը կարելի չէ մէկտեղել առանց պայթումի, հետեւաբար հարկ է որ մէկտեղուի միայն  ծրագրուած պայթումի պահուն: Առաջին ռումբին համար առաջարկուած էին երկու մեքանիզմներ.- կա՛մ երկու կէս բաւարար զանգուածներ յանկարծ մէկտեղել եւ կա՛մ ներհակ ճնշումի միջոցով զանգուածը խտացնել:  Օփընհայմըր նախընտրեց երկրորդ միջոցը, այդ պատճառով ռումբը ունեցաւ շատ խոշոր ծաւալ եւ ամերիկեան «հումորով» կոչուեցաւ «գէր մարդ»:

Կորիզային ջերմակայաններու պարագային բաւարար է գործածել ցած խտութեան  (3-5 տոկոսը)  «վառելանիւթ», որպէսզի պայթում տեղի չունենայ: Բացի ատկէ, հարկ է, որ յաւելեալ նիւթրոնները ձեւով մը վերացուին: Իւրաքանչիւր քայքայումէ մնայ միայն մէ՛կ նիւթրոն: Այլապէս կ՛ունենանք բազմապատկուող քայքայումի «շղթայ» եւ ջերմութիւնը այնքան կը բարձրանայ, որ կայանը կը հալի` պատճառելով չերմոպիլանման աղէտ:  Ցած խտութիւն: Ստոյգ տեղեկութիւն կարելի չէ ունենալ: Կը կարծուի, թէ Իրանի զտարանները կը միտին ստանալ 60 տոկոսը խտութիւն, ինչ որ բաւարար է ռումբ պատրաստելու համար:

Հարստացման ընթացիկ միջոցը: Բնութեան մէջ գտնուող իւրանիոմի 99.3 տոկոսը ի հարկէ անոր կայուն տարբերակն է, U238: Իսկ ռումբերու եւ ջերմակայաններու համար հարկ է գործածել նուազ կայուն U235 համատեղը (Isotope):  (7) Զտումի համար կարելի չէ քիմիական միջոցներ գործածել, որովհետեւ երկու տարբերակները ունին նոյն յատկութիւնները: Փոքր, շուրջ 1 տոկոսը աւելի մեծ զանգուած, բայց նոյն ծաւալը ունի կայուն, ուրեմն անօգուտ համատեղը: Զտումի-հարստացման ներկայ ընթացիկ միջոցը կեդրոնախոյս գլաններն են: Այդ գլանները այնքան արագ կը պտտուին, որ անոնց մէջ կեդրոնախոյս ուժը աւելի քան 300 հազար անգամ աւելի մեծ է, քան ձգողութիւնը: (8) Գործնական պատճառներով (փոխադրութիւն, ամբարուն, եւն) զտումի կ՛ուղարկուի ոչ թէ իւրանիոմը, այլ իւրանիոմի ծորինը (Uranium Hexafluoride UF6): Ծորինը փոքր հիւլէ մըն է եւ միայն շուրջ 40 տոկոսով կ՛աւելցնէ իւրանիոմի զանգուածը: Երկու տարբերակներու զանգուածները այսպիսով իրարմէ կը տարբերին միայն նուազ քան 1 տոկոսով: (9) Ծանր տարբերակը «կը սուզուի» դէպի գլանի պատերը: Գլանը ունի երկու ելք: Պատերէն դէպի դուրս եկող կազը «աղքատացած» է, իսկ կեդրոնէն դուրս եկողը` համեմատաբար հարստացած: Կազը կ՛անցնի իրերայաջորդ թերեւս հարիւր գլաններէ (տես կողքի նկարը): Գործընթացը շատ դանդաղ է: Կրնայ տեւել ամիսներ եւ նոյնիսկ տարիներ, եթէ ռումբ պատրաստելու բաւարար քանակ եւ խտութիւն կը պահանջուի: Պարզ է, որ համացանցը այս նիւթին շուրջ յաւելեալ տեղեկութիւն չի տրամադրեր:

Իւրանիոմը ունի շատ բարձր տեսակարար ծանրութիւն (մօտաւորապէս հաւասար ոսկիի). աղքատ իւրանիոմը կը գործածուի (յատկապէս ռազմական) ճարտարարուեստի մէջ: Այս նիւթին նախապէս անդրադարձած եմ: (10)

(Շար. 1)

———————-

1. Որ կը կազմէ հիւլէի ծաւալին լոկ մէկ միլիոներորդը, բայց զանգուածի 99.97 տոկոսը: Ամէնէն խոշոր կորիզի տրամագիծը` մօտ 15 ֆերմի: Միաւորի անունը մեծարանք է երախտաշատ գիտնականին: 1 Fermi = 0. 000 000 000 001 միլլիմեթր:
2. Առիթ չեմ կորսնցներ յայտնելու, թէ այս հանգամանքը Rutherford-ի կողմէ 1911-ին յատնաբերուած է ա?յն շէնքին մէջ (Schuster Laboratory), ուր վկայուած եմ ես շատ աւելի ուշ բնագիտութեան բոլորովին այլ ճիւղի մը մէջ:
3. Նիւթրոնի զանգուածը մօտաւորապէս հաւասար է փրոթոնի եւ ելեկտրոնի զանգուածներու գումարին: Նիւթրոն մը կրնայ քայքայուիլ (կամ տրոհուիլ decay) եւ վերածուիլ փրոթոնի եւ ելեկտրոնի մը:
4. Այդ պարզացում մըն է, որ 1913-ին կատարուած էր Bohr-ի կողմէ: Ի դէպ, Պոր այդ շրջանին նոյնպէս աշխատած է Շուսթըր տարրալուծարանին մէջ:
5. Կորիզային ուժը կը նմանի ջրհորի մը: Անոր մէջ կ՛իյնայ միայն այն որ կանգնած է բերնի եզերքին:
6. Քաղաքացիական պատերազմի պատճառով մնացած էի անտուն եւ աւելի քան տարի մը պարտադրուած քնանալ տարրալուծարանին մէջ` փոլոնիումի պահեստի սրուակներու կողքին:
7. Հիւլէներու քիմիական նոյն յատկութիւնները, բայց քիչ մը տարբեր զանգուած ունեցող տարբերակներ կը կոչուին համատեղ (Iso-tope), որովհետեւ նոյն տեղը կը գրաւեն Մենտելեւի տախտակին վրայ (periodic table):
8. .F = mVxV/r  V ~400m/s  r~5cm  F ~ 3200000m   mg ~ 10m
9. (238 +6×19)/(235+6×19) = 1.0086 այսինքն նուազ քան 0.9%
10. «Սպառած իւրանիոմ եւ խնայասէր գործարարներ», «Ազդակ», 24 օգ. 2020