มาทำความรู้จักกับระเบิดนิวตรอน (Neutron bombs)

ระเบิดนิวตรอน (Neutron bombs) อาวุธแบบเทอร์โมนิวเคลียร์อีกแบบหนึ่งที่ให้รังสีปริมาณมากออกมา เรียกว่า ระเบิดชนิดรังสีสูง (enhanced radiation) คือ ระเบิดนิวตรอน ซึ่งเป็นระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ขนาดเล็ก เมื่อเกิดการระเบิดจากปฏิกิริยาฟิวชัน จะให้นิวตรอนออกมา โดยตัวระเบิด ได้รับการออกแบบมา ไม่ให้ถูกดูดกลืนนิวตรอน จากวัสดุภายในของระเบิดเอง โดยการหุ้มด้วยโลหะโครเมียม หรือนิกเกิล ทำให้รังสีนิวตรอน ถูกปล่อยออกมาภายนอกได้ง่าย ระเบิดแบบนี้จะทำให้เกิดความร้อนและคลื่นกระแทก น้อยกว่าระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์แบบปกติ แต่รังสีนิวตรอนพลังงานสูงที่มีความเข้มมากนี้ มีอำนาจทะลุทะลวงผ่านวัตถุได้มากกว่ารังสีแกมมา จึงเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตมากกว่า อาวุธชนิดนี้จึงมีจุดประสงค์ในการทำลายชีวิตผู้คน โดยยังคงรักษาสิ่งก่อสร้างเอาไว้ โดยมีบางส่วนเท่านั้น ที่ถูกทำลายจากแรงกระแทก และความร้อนจากการระเบิด รังสีนิวตรอนที่เกิดขึ้นจะมีปริมาณสูง ในช่วงที่มีการระเบิดเท่านั้น โดยไม่มีรังสีตกค้างปริมาณมาก ดังเช่นในกรณีของการะเบิดแบบ fallout

ผลของระเบิดนิวเคลียร์ (Effects of a nuclear explosion)

พลังงานที่ให้ออกมาจากอาวุธนิวเคลียร์ แบ่งออกเป็น 4 ประเภทหลักๆ ได้แก่

แรงของคลื่นกระแทกจากการระเบิด (Blast) — 40 - 60% ของพลังงานทั้งหมด รังสีความร้อน (Thermal radiation) — 30-50% ของพลังงานทั้งหมด รังสีแบบไอออไนซ์ — 5% ของพลังงานทั้งหมด รังสีตกค้างจาก fallout — 5 - 10% ของพลังงานทั้งหมด

ปริมาณ รังสีแต่ละประเภทอาจจะมากหรือน้อยขึ้นกับลักษณะการ ออกแบบ และสิ่งแวดล้อมที่เกิดการระเบิด รังสีตกค้างจาก fallout เป็นพลังงานที่ให้ออกมาในภายหลัง ขณะที่พลังงานอีก 3 ประเภทให้ออกมาในทันทีที่เกิดการระเบิด

ผล ของการระเบิดจากอาวุธนิวเคลียร์ คือแรงของคลื่นกระแทกและรังสีความร้อน เช่นเดียวกับระเบิดแบบธรรมดา สิ่งที่แตกต่างกัน คือ อาวุธนิวเคลียร์ปลดปล่อยพลังงานออกมามากกว่า ความเสียหายที่เกิดขึ้น ส่วนใหญ่ไม่ได้แปรผันโดยตรง กับพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาอย่างเดียว แต่ขึ้นกับตำแหน่งที่เกิดการระเบิดด้วย ความเสียหายที่เกิดขึ้นจากการระเบิด เนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานออกมา ทำให้เกิดผลกระทบ 3 แบบ ผลของรังสีความร้อนที่ให้ออกมาต่อระยะทาง จะเป็นส่วนที่ออกมาช้าที่สุด โดยอาวุธที่มีขนาดใหญ่จะทำให้เกิดความร้อนมากกว่า ผลของรังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ จะถูกดูดกลืนเมื่อผ่านอากาศ จึงมีผลในระยะใกล้ ส่วนผลของแรงเนื่องจากคลื่นกระแทก (blast) จะลดความแรงลงตามระยะทาง เร็วกว่ารังสีความร้อน แต่ช้ากว่ารังสีที่ทำให้เกิดการไอออไนซ์ เมื่ออาวุธนิวเคลียร์เกิดการระเบิด วัตถุระเบิดจะถึงอุณหภูมิสูงสุดในเวลาประมาณ 1 มิลลิวินาที ที่จุดนี้ 75% ของพลังงานที่ปลดปล่อยออกมา จะเป็นรังสีความร้อน และรังสีเอกซ์ (soft X-rays) พลังงานส่วนหนึ่งจะเป็นพลังงานจลน์ ที่ส่งให้ส่วนประกอบของระเบิดกระจายออกอย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยาระหว่างรังสีเอกซ์และส่วนประกอบของระเบิด กับสิ่งแวดล้อมจะแสดงถึงพลังงานของการระเบิดในรูปของแรงกระแทกกับแสงสว่าง ที่เกิดขึ้น โดยทั่วไปถ้าวัสดุห่อหุ้มระเบิดมีความหนาแน่นสูงขึ้น จะทำให้เกิดคลื่นช็อค (shockwave) ได้มากขึ้น

เมื่อ เกิดการระเบิดในอากาศใกล้กับพื้นดิน X-rays จากรังสีความร้อนจะไปได้ไม่กี่ฟุตก่อนจะถูกดูดกลืน พลังงานบางส่วนจะให้ออกมาในรูปของรังสีเหนือม่วง แสง และอินฟราเรด แต่พลังงานส่วนใหญ่ให้ออกมาในรูปของรังสีความร้อนแผ่ออกไปในอากาศเป็นลูกไฟ ทรงกลม ถ้าเกิดการระเบิดที่ระดับสูง ซึ่งอากาศมีความหนาแน่นต่ำ X-rays จะไปได้ไกลก่อนจะถูกดูดกลืน ทำให้พลังงานมีความหนาแน่นน้อยกว่า จึงมีแรงกระแทกน้อยกว่า พลังงานจึงกระจายออกไปในรูปของคลื่นความร้อนมากกว่า ระเบิดที่ฮิโรชิมามีแรงระเบิด เทียบเท่ากับ TNT 12,000 ตัน ทำลายสิ่งก่อสร้างและชีวิตของประชาชนกว่า 100,000 คน

ความเสียหายจากคลื่นกระแทก (Blast damage)

ความเสียหายจากคลื่นกระแทก (Blast damage) ความเสียหายจากระเบิดนิวเคลียร์ ส่วนหนึ่งเกิดจากคลื่นกระแทก (blast effects) อาคารส่วนใหญ่ที่อยู่ในรัศมีของคลื่นกระแทก ที่ไม่ได้ออกแบบให้ต้านทานแรงกระแทก จะเกิดความเสียหายอย่างหนัก คลื่นกระแทกจะทำให้เกิดลมแรงหลายร้อยกิโลเมตรต่อชั่วโมง ผลของคลื่นกระแทกมีค่าสูงขึ้นในระเบิดที่มีขนาดใหญ่ขึ้น คลื่นกระแทกในอากาศจะทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ชัดเจน 2 อย่าง

Static overpressure, เป็นความกดดันสูงขึ้นเนื่องจากคลื่นช็อก (shock wave) ความกดดันจะมีค่าสูงแปรผันตามความหนาแน่นของอากาศ Dynamic pressures, เป็นความกดดันสูงที่เคลื่อนไปตามแรงลมเนื่องจากคลื่นกระแทก ทำให้เกิดแรงผลักและดึงวัตถุให้ล้มหรือหลุดออก

ความ เสียหายที่เกิดขึ้น ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากทั้งความกดดันสูงจาก static overpressure และแรงลมเนื่องจากคลื่นกระแทก ความกดดันสูงจากคลื่นกระแทกจะทำให้โครงสร้างอาคารล้า และจะถูกแรงลมดึงให้หลุดออก ความกดดันจะทำให้เกิดสุญญากาศ ซึ่งจะดึงสิ่งรอบข้างเข้ามาในเวลาไม่กี่วินาที แรงนี้จะสูงกว่าพายุเฮอริเคนที่แรงที่สุดหลายเท่า

 ปฏิกิริยาฟิวชั่นจากฟองน้ำ


ปฏิกิริยาฟิวชั่น (fusion) คือปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียสซึ่งทําให้เกิดพลังงานนิวเคลียร์ ทั้งนี้ได้มี การ
ทดลองวิจัยด้านปฏิกิริยาฟิวชั่น จากการสั่นสะเทือนของฟองน้ำมานานหลายปี แต่ยังไม่สามารถสร้างเครื่อง
ปฏิกรณ์ปรมาณูด้วยวิธีนี้เป็นผลสําเร็จนับตั้งแต่ปีพ.ศ.2473 นักวิทยาศาสตรค้นพบว่าเมื่อใส่คลื่นเสียงความถี่
สูงเข้าไปทําให้ฟองน้ำในหลอดทดลองสั่นสะเทือนจนถึงจุดหนึ่ง ฟองน้ำนั้นจะขยายแล้วหดตัวจนเกิดพลังงาน
ความร้อนส่องประกายแสงเจิดจ้าและเกิดพลังงานถึงขนาดทําให้หลอดทดลองน้ำ สั่นไหวได้
นักวิทยาศาสตร์จึงใช้หลักการนี้ดําเนินการวิจัยในขั้นต่อมาเพื่อสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่นจากคลื่นเสียง
(sonofusion or bubble fusion) ซึ่งถือว่าเป็นพลังงานสะอาดที่มีประโยชน์มากมาย เช่น ไม่ทําให้เกิด
ปรากฏการณ์ก๊าซเรือนกระจกไม่มีกากนิวเคลียร์ และจะเป็นแหล่งพลังงานมหาศาลไม่หมดสิ้น




การสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่นให้พลังงานนิวเคลียร์นั้นไม่ใช่เรื่องยากแต่ความท้าทายอยู่ที่การใช้พลังงานที่
น้อยกว่าใส่เขาไปเพื่อให้ได้พลังงานที่มากกว่าออกมา มีบริษัทเชิงพาณิชย์ลงทุนวิจัยด้านนี้อยู่บ้างเช่นบริษัท
Impulse Devices ในมลรัฐแคลิฟอร์เนียซึ่งนับว่ามีความก้าวหน้าที่สุดในขณะนี้ อย่างไรก็ตามมีการวิจัย
ปฏิกิริยาฟิวชั่นด้านอื่นๆบ้างเช่นการใช้ดิวเทอเรียม (deuterium) หรือธาตุไฮโดรเจนหนักที่มีนิวตรอนเพิ่ม
มาอีก 1 ตัวซึ่งพบเป็นสัดส่วน 1 ใน 6,000 ของอะตอมธาตุไฮโดรเจนในทะเลและการใช้ไตรเทียม (tritium)
ซึ่งเป็นธาตุไฮโดรเจนที่หนักกว่าดิวเทอเรียมและมีคุณสมบัติเป็นธาตุกัมมันภาพรังสี แต่ก็ยังไม่ก้าวหน้าไปมาก
นัก
การวิจัยปฏิกิริยาฟิวชั่นจากคลื่นเสียงแบ่งเป็น 2 วิธีได้แก่ แบบ Tokamak โดยการจับอะตอมที่มี
ประจุไว้ในสนามแม่เหล็กรูปโดนัท มีการวิจัยด้วยวิธีนี้อยู่ที่ฝรั่งเศสในโครงการร่วมระหว่างประเทศมูลค่า 10
พันล้านเหรียญสหรัฐฯชื่อโครงการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลยร์นี้ ว่า ITER
(International Thermonuclear Experimental Reactor) คาดว่าจะใช้การได้ในปี ค.ศ. 2025 และจะพัฒนาเป็นเชิงพาณิชย์ได้ใน 10 ปีต่อมา
ส่วนอีกวิธีคือ การใช้แสงเลเซอร์ยิงเพื่อทําให้เกิดความร้อนในการสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่นงานวิจัยนี้อยู่ที่ศูนย์
National Ignition Facility แห่งห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore ในแคลิฟอร์เนย์ ซึ่งคาดว่าจะ เริ่มทําการวิจัยได้จริงในปี พ.ศ. 2553
และต้องใช้เงินงบประมาณหลายพันล้านเหรียญสหรัฐฯ และเนื่องจาก ต้องลงทุนมหาศาลและใช้ระยะเวลานานกว่าสิบปี
จึงทําให้เกิดข้อกังขาว่าสมเหตุผลหรือไม่ในสร้างเครื่อง ปฏิกรณ์ฟิวชั่นในทางปฏิบัติ
กระทรวงพลังงานสหรัฐฯเองให้งบประมาณในการวิจัยด้านฟิวชั่นเพียง 300 ล้าน เหรียญสหรัฐฯ
ในปีนี้ แต่ทางประธานาธิบดีบุชกําลังเรียกร้องให้เพิ่มงบประมาณขึ้นอีก 428 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปีถัดไปซึ่งก็จะนําไปสมทบกับโครงการ ITER
อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะมีการวิจัยปฏิกิริยาฟิวชั่นด้วยคลื่นเสียงกันเพิ่มขึ้นในขณะนี้แต่ก็ยังไม่สามารถ
พัฒนาเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แต่อย่างใด ไม่ว่าจะได้ทดลองใช้สารละลายชนิดต่างๆกันเช่น การใช้กรด
ฟอสฟอริก (phosphoric acid) ซึ่งเป็นสารละลายที่มีคุณสมบัติในการเรืองแสงทําให้ได้แสงจ้ามากขึ้น
แต่ก็ยังไม่สามารถสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่นได้จริง ดังนั้นนักลงทุนจึงยังไม่แน่ใจในการลงทุนวิจัยด้านนี้

แหล่งพลังงาน Fusion เป็นแหล่งพลังงานเดียวกับที่เกิดบนดวงอาทิตย์ครับ

แหล่งพลังงาน Fusion เป็นแหล่งพลังงานเดียวกับที่เกิดบนดวงอาทิตย์ครับ

แหล่งพลังงาน: ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion)

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกือบทั้งหมดเกิดขึ้นที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ ในตอนเริ่มต้นที่แกนกลางนี้มีองค์ประกอบเหมือนส่วนอื่น ๆ ของดวงอาทิตย์ คือ ไฮโดรเจน 72% ฮีเลียม 26% และธาตุหนักอื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) รวม 2% ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันนี้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบของดวง อาทิตย์อย่างช้าๆ ซึ่งในปัจจุบันองค์ประกอบที่แกนกลางของดวงอาทิตย์กลายเป็น ไฮโดรเจน 35%, ฮีเลียม 63%, และธาตุอื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) 2% โดยมวล

รูปแสดงการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในดวงอาทิตย์ สามารถเกิดขึ้นได้เพราะที่แกนกลางดวงอาทิตย์นั้นมีอุณหภูมิสูงและมีความหนา แน่นมาก ปกติแล้วนิวเคลียส 2 นิวเคลียสจะผลักกันตามแรงคูลอมบ์ (Coulomb’s force) เนื่องจากมีประจุบวกเหมือนกัน แต่ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงมากพอและมีความหนาแน่นมากจนกระทั่ง นิวเคลียสทั้งสองอยู่ใกล้กันมากจนกระทั่งสามารถเอาชนะแรงคูลอมบ์และเกิดปฏิ กิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นมากที่สุดคือ ปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอน (p-p reaction) กระบวนการนี้เกิดจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนซึ่งก็คือโปรตอน 2 นิวเคลียสรวมกัน ปฏิกิริยานี้ยังให้นิวตริโนออกมาอีกด้วย

รูปแสดงการเกิดปฏิกิริยา p-p reaction ภายในแกนของดวงอาทิตย์

Image credit: http://fusedweb.pppl.gov/CPEP/Chart_...2.P-PChain.gif

ซึ่งในแต่ละวินาทีจะมีการเปลี่ยนโปรตอนประมาณ 3.6 x 1038 ตัวเป็นฮีเลียม และมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาประมาณ 4.3 ล้านตันต่อวินาที หรือ 3.9 x 1026 จูลต่อวินาที โฟตอนพลังงานสูง (high energy photons) หรือรังสีแกมมา (gamma rays) และรังสีเอ็กซ์ (X-rays) ที่ถูกปลดปล่อยจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันนี้ใช้เวลานานมากกว่าจะเดินทาง มาถึงผิวของดวงอาทิตย์ เนื่องจากแต่ละครั้งที่โฟตอนถูกชนจะเปลี่ยนทิศทางไปเรื่อย ๆ และพลังงานลดลง ทำให้โฟตอนที่ออกจากผิวดวงอาทิตย์จะอยู่ในช่วงแสงที่มนุษย์เราสามารถมองเห็น ได้ รังสีแกมมาแต่ละความยาวคลื่นในแกนของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนเป็นโฟตอนของแสงที่ ตามนุษย์มองเห็น (visible light) หลายล้านตัว โฟตอนเหล่านี้ผ่านการถ่ายเทหลายชั้นจนถึงชั้น โฟโตสเฟียร์ และในที่สุดก็จะออกมาเป็นแสง

แกน (Core) : บริเวณที่ผลิตพลังงาน

แกนกลางของดวงอาทิตย์ เป็นบริเวณตั้งแต่ใจกลางของดวงอาทิตย์จนกระทั่งถึงหนึ่งในสี่ของระยะทางสู่ ผิวของดวงอาทิตย์ แกนกลางมีปริมาตรประมาณ 2% ของดวงอาทิตย์ แต่มีมวลถึงประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิที่สูงที่สุดมีค่าประมาณ 15 ล้านเคลวิน มีความหนาแน่นประมาณ 150 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร หรือประมาณเกือบ 15 เท่าของความหนาแน่นของตะกั่ว

สาเหตุที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงมาก และมีความหนาแน่นสูงมากเป็นเพราะว่าแกนกลางนี้มีความดันสูงมาก ๆ สูงในระดับที่มากกว่าความดันของบรรยากาศโลกประมาณสองแสนล้านเท่าของบรรยากาศ ของโลกที่ระดับน้ำทะเล ความดันที่สูงมากของแกนกลางนี้เองทำให้แก๊สไม่สามารถยุบตัวและดวงอาทิตย์ สามารถคงรูปอยู่ได้

credit : THAI SPACE WEATHER - For Knowledge and News about Space Weather and Astrophysics

เนื้อจากเว็บ

http://board.palungjit.com/f2/%E0%B8%A1%E0%B8%B2%E0%B8%97%E0%B8%B3%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B8%A3%E0%B8%B9%E0%B9%89%E0%B8%88%E0%B8%B1%E0%B8%81%E0%B8%81%E0%B8%B1%E0%B8%9A%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B9%80%E0%B8%9A%E0%B8%B4%E0%B8%94%E0%B8%99%E0%B8%B4%E0%B8%A7%E0%B8%95%E0%B8%A3%E0%B8%AD%E0%B8%99-neutron-bombs-%E0%B8%81%E0%B8%B1%E0%B8%99%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B9%88%E0%B8%AD%E0%B8%A2-282428.html

คำเตือนกระทู้ไม่เหมาะสมกับพวกเกรียน

เหมาะสมกับคนรักการอ่านหาความรู้ Google ใช้ให้เป็นประโยชน์