رواية الدانوب الأحمر – الجزء الخامس والأربعون

هذه الرواية خيالية. جميع الشخصيات فيها من وحي خيال الكاتب ولكنها قد تحتوي على شخصيات حقيقية تم إدخالها بالرواية من أجل الحبكة الدرامية

يعاودان الجلوس على مقعديهما في الباص بعد أن أنهيا ختم بطاقتيهما عند بوابة أرض المعمل، فتبادره إندرا بالحديث، "ماهي مخططاتك لهذه الليلة يا سامي؟" تسأل

"سأذهب للتسوق سريعاً فإني أحتاج لبعض الحاجيات"، يجيبها سامي ويكمل، "أعتقد بأني سأذهب لمحل ساتورن التابع لمجمع التسوق في ميلينيوم سيتي، الذي زرناه الإسبوع الماضي. كما يتوجب علي أخذ الأفلام التي إلتقطناها خلال عطلة نهاية الأسبوع ليتم تحميضها. وماذا عنك؟" يسألها

أحتاج لبعض الحاجيات أيضاً، ولكني سأتسوق في المحلات القريبة من سكني" ترد عليه

"حسناً إذاً، ما رأيك أن نلتقي عند مسكنك" يقترح عليها، "لنقل في تمام الثامنة؟" يكمل

"لك ما تريد" ترد عليه إندرا

يسود الهدوء بينهما لأن باله كان مشغولاً بالأخبار التي قرأها قبل قليل عبر مواقع شبكات الأخبار بالإنترنت بخصوص حدث دموي كبير في منطقة الشرق الأوسط

على المقعدين الخلفيين ورائهما، كان هنري ستيفنسن جالساً بجوار الكوري كيم يونغ الذي كان متشوقاً ليكمل سلسلة أحادثه معه

"حسناً ياكيم، بما أننا رجلان أعزبان في فيينا وأنا أحتاج للتعرف على المدينة، ما رأيك أن أدعوك لنقضي بعض الوقت هذا المساء معاً؟ لقد أخبرني حارس الفندق الذي أقطن به عن مكان أود زيارته هذه الليلة، إلا إنني أفضل ألا أزوره وحيداً" يحدثه هنري

"سيكون هذا من دواعي سروري ياسيد ستيفنسن ..." وقبل أن يكمل يقاطعه هنري، "أرجوك يا كيم، نادني بهنري، فأنا لا أحب أن يناديني أصدقائي بإسمي الأخير" يبتسم

"لك ما تريد ياهنري" يرد عليه كيم ضاحكاً، ويضحك الإثنان معاً

الباص ينطلق نحو مدينة فيينا سالكاً طريقه المعتاد تحت سماء صافية وجو فبراير البارد

+++++

"يبدو أن هناك مشكلة أخرى تنتظرنا بالشرق الأوسط يا سادة" يبدأ الرئيس حديثه لطاقم الحكومة المجتمعين حوله. هناك موضوع آخر مهم على اللائحة، لكن عليه مناقشة حادثة اليوم

"علينا النظر في حادث اغتيال الحريري اليوم ومعرفة الأطراف المسؤولة. لا يجب أن نجعل حدثاً مثل هذا أن يمر دون أن نحقق منه أكبر قدر من المكاسب سياسية على كافة الأصعدة" ينظر حوله قبل أن يكمل، "والآن، لموضوعنا الأساسي، ملف إيران النووي و إلى أي حد وصل تطورهم في مجال تخصيب اليورانيوم ونواياهم بتطوير السلاح النووي" يلتفت إلى آخر الطاولة ويكمل، دكتور ماربيرغر، أعلم بأننا قد تحدثنا بهذا الموضوع مراراً بالسابق، ولكن منفعة للجميع، هل لك بأن تذكرنا بأساليب تطوير المقدرات الذرية؟" يسأله الرئيس

ينهض الدكتور جون ماربيرغر، المستشار العلمي للرئيس من مقعده ويتوجه ناحية الشاشة، فقد كان يتوقع هذا السؤال من الرئيس ولذلك فقد أعد عرضاً يفي بالغرض

"سيدي الرئيس، دعني أبدأ من البداية

عنصر اليورانيوم هو أثقل العناصر الطبيعية، وهو معدن مشع تحتوي نواة ذرته على 92 بروتوناً، وعدد البروتونات الموجبة هو الذي يتحكم بماهية العنصر. إلا أن نويات ذرات العناصر تحتوي أيضاً على جسيمات متعادلة الشحنة تعرف بالنيوترونات. كتلة كل من هذه الجسيمات تعادل تقريباً كتلة البروتون. ذرات العنصر تتكون من نويات تحتوي على عدد ثابت من البروتونات، ولكن عدد النيوترونات قد يتغير من ذرة لأخرى ودون أن يؤدي هذا التباين في عدد النيوترونات إلي تغير في الصفات الكيميائية للعنصر، وتعرف هذه الذرات بأنها نظائر للعنصر

عندما نجمع عدد البروتونات (وهو ما يعرف بالرقم الذري) لعدد النيوترونات، فإن المجموع يكون الرقم الكتلي أو النظيري للنواه وهو الرقم المستخدم للتمييز بين ذرات النظائر المختلفة للعنصر. قد تكون بعض النظائر موجودة بالطبيعة إعتيادياً، وقد تتشكل نتيجة لتفاعلات مصطنعة، كما سنرى

بالنسبة لليورانيوم، هناك ثلاثة نظائر رئيسية لهذا العنصر متوفرة بالطبيعة. النظير الأساسي هو اليورانيوم ذو العدد الكتلي 238 أو كما يعرف بإسم اليوانيوم - 238 وهو عنصر مشع ينحل طبيعياً إلي نظير الثوريوم - 244 بعد أن تنبعث من نواته جسيم ألفا، وهو جسيم مماثل لنواه الهيليوم-4 مكون من بروتونين ونيوترونين

يبلغ تركيز هذا النظير 99.3% من نسبة اليورانوم بالطبيعة، وتبلغ فترة منتصف حياته - أي الفترة اللازمة لإنحلال نصف الكتلة الأولية - هو 4.5 بليون سنة، أي ما يعادل عمر كوكب الأرض

النظير الثاني هو اليورانيوم- 235 الذي ينحل إشعاعياً إلى الثوريوم- 231 وتبلغ فترة منتصف حياته حوالي ال 700 مليون سنة، كما تبلغ كثافته في الطبيعة حوالي 0.7%

النظير الطبيعي الثالث لليورانيوم هو اليورانيوم- 234 ، وهو شديد النـزرة بالطبيعة و لا يهمنا كثيراً الحديث عنه

إن أردنا فهم عملية إستخدام اليورانيوم في التفاعلات التسلسلية، سواءاً البطيئة منها لإنتاج الطاقة، أو السريعة للأغراض العسكرية، فعلينا التدقيق في نظيري اليورانيوم 238 و 235 والذي تبلغ نسبة الثاني حوالي 0.007 من الأول بالطبيعة

سواء كان إستخدام اليورانيوم لأغراض سلمية أم عسكرية، فإن المبدأ هو واحد، وهو إستخلاص الطاقة عن طريق إنشطار ذرة اليورانيوم بعد قذفه بجسيم نيوترون

هذا الإنشطار سيحطم الذرة إلى جسيمين لنظائر مثل السترونشيوم – 90، اليتريوم90/91 ، الزيركونيوم- 95 ، السزيوم- 137 ، الباريوم – 137، الكريبتون - 91 وغيرها

لتسلسل الإنشطار يتوجب إنطلاق نيوترونات أخرى من الإنشطار الأولي لتشطر ذرات أخرى وتطلق نيوترونات أخرى، وهلم جرا

ولنتذكر أن من المبادئ الأساسية في الطبيعة أن الطاقة لا تفنى ولا تخلق من عدم. ومعادلة آينشتين الشهيرة e=m*c^2 تربط ما بين الكتلة والطاقة، فكلاهما واحد

عند تهشيم ذرة اليورانيوم عن طريق شطرها بنيوترون، وعندما نجمع كتل وطاقات الحركة للنويات الناتجة زائد البروتونات المنبعثة، فالناتج سيكون أقل من الكتلة الأساسية للنواة الأم والجسيم المرتطم بها. أي أن هناك سيكون حيز من الكتلة سيتبدد على شكل طاقة كما تبين لنا المعادلة السابقة

ولكن، هل كل ذرات اليورانيوم سواء من ناحية الإنشطار المتسلسل؟ الإجابة على هذا السؤال تتطلب رصد طبيعة ضرب نويات النظائر المختلفة لليورانيوم بالنيترونات

والسواء هو ، ماذا لو كانت طاقة النيوترون عالية جداً، وسنستخدم وحدة الطاقة المعروفة بالإليكترن-فولت والتي تساوي الطاقة الحركية لجسيم إليكترن سالب بداخل مجال كهربائي ذو فرق جهد يعادل فولتا واحداً

عندما تكون طاقة النيوترونات الحركية تساوي عدة ملايين من الإليكترون-فولت، فهذا سيؤدي لشطر ذرة اليورانيوم- 238 حوالي 33% من المرات، وحيود النيوترون في المرات الباقية

أما ذرة اليرانيوم- 235 فستشطر حوالي 42% من المرات ويتم حيودها في المرات الباقية

عندما تنخفض طاقة النيوترون إلى حوالي السبعة ملايين إلكترون-فولت، فإن إحتمالات أن ذرة اليورانيوم -235 ستشطر ستكون 58% ، وستحيد النيوترونات في المرات الباقية. أما ذرات اليورانيوم -238 فستمتص النيوترون المرتطم - دون أن تشطر - في 55% من الحالات لتتكون ذرة لنظير اليورانيوم - 239 وسنتحدث عنه لاحقاً. أما في الحالات المتبقية فيتم حيود النيوترون

في كل الحالات، فإن جزءاً كبيراً من طاقة الحركة للنيوترون المرتطم سيعمل على تأجيج حركة نويات النظائر الناتجة عن الإنشطار، وهذا أمر لن يؤثر على إستمرارية النشاط التسلسلي

أما إذا كانت طاقة النيوترونات قليلةً جداً وتعد بأجزاء من الإليكترون-فولت، فإن النيوترونات ستحيد عن ذرات اليورانيوم - 238 وستشطر ذرات اليورانيوم -235 في 75% من المرات

نستخلص من هذا كله، أن الطاقة العالية للنيوترونات متطلبة لشطر ذرات اليورانيوم -238 ، إلا أن النيوترونات المنبعثة من الإنشطار ستكون ذات طاقة قليلة وغير كافية لشطر ذرات أخرى، أي أن إستخدام اليورانيوم -238 غير فعال لضمان إستمرارية الإنشطار التسلسلي

في المقابل، فإن طاقة حركة بسيطة للنيوترونات كافية لشطر ذرات اليورانيوم - 235 والتي سيؤدي إنشطارها إلى إنبعاث نيوترونات ذات طاقة كافية لشطر ذرات أخرى لليورانيوم - 235 الأمر الذي سيؤدي إلى تتابع عملية الإنشطار المتسلسل

نصل بهذا إلى نتيجة مهمة، الإستخدامات النووية السلمية أو العسكرية تتطلب نظير اليورانيوم -235 ، ولكن نظراً أن نسبة هذا النظير ضئيلةً جداً بالطبيعة، فكل 1000 ذرة لليورانيوم في الطبيعة هناك سبعة ذرات فقط من اليورانيوم - 235 إذاً، نستنتج من هذا أن إستخدام اليورانيوم سلمياً أم عسكريا يتطلب زيادة كثافة اليورانيوم -235 ، وهو ما يعرف بتخصيب اليورانيوم " يتوقف الدكتور ماربيرغر برهة ليرى إن كان الرئيس والحضور متابعين للشرح حتى الآن، ثم يكمل حديثه

"نظراً لأن نظائر اليورانيوم لا تختلف عن بعضها البعض من ناحية الخواص الكيميائية، فإن عملية التخصيب تتطلب إستخلاص اليورانيوم – 235 ، أو بالأحرى زيادة نسبته، بإستخدام الخواص الفيزيائية للنظير، فذرة اليورانيوم - 235 أقل كتلة من ذرة اليورانيوم – 238 . فبواسطة هذا الفرق الكتلي يمكن التفريق نسبياً بين النظيرين، وذلك تقليدياً يتم بواسطة تمرير اليورانيوم بشكل غازي - عادة غاز اليورانيوم هيكسوفلورايد - خلال صهريج دوراني للفصل بين ذرات الغاز بإستخدام القوة الطاردة المركزية

ذرات الغاز المحتوية على النظير يورانيوم - 238 الأكثر كتلة تنفذ من طبقة من الأغشية على الأطراف الخارجية من الصهريج فيتم سحبها. بإستخدام عدد كبير من الصهاريج الدورانية وإعادة تكرار حقن الغاز المستخلص داخل الصهاريج سيؤدي لزيادة نسبة اليورانيوم - 235 في الغاز. بعد التأكد من أن نسبة الإخصاب قد بلغت الحد المطلوب يتم معالجة الغاز كيميائياً لفصل اليورانيوم عن غاز الفلور، وتحويل اليورانيوم المستخلص للغرض المطلوب

عندما قامت دولتنا بتطوير السلاح النووي الأول إبان أيام الحرب العالمية لثانية ومن خلال مشروع مانهاتن، تطلب الأمر مصانع ضخمة إحتوت على الآلاف من الصهارج الدورانية وكمية هائلة من الطاقة قدرت آنذاك بحوالي عشرة بالمئة من إنتاج الطاقة بالولايات المتحدةهذه الطريقة

وعلى الرغم من بطئها وقلة فعاليتها، فهي الأكثر شيوعاً للحصول على يورانيوم مخصب. على الرغم من التطور التكنولوجي خلال الستة عقود الماضية فإن هذا الأسلوب للتخصيب مرغوب به وذلك لبساطته" يتوقف الدكتور ماربيرغر عن الحديث ليرتشف بعض الماء، فيغتنم الرئيس الفرصة

"كم تبلغ نسبة التخصيب المطلوبة؟" يسأله الرئيس

"الإجابة على هذا السؤال تتوقف على الإستخدام المطلوب لليورانيوم المخصب" يكمل ماربيرغر حديثه ، "للإستخدامات في الحالات السلمية، نسبة التخصيب تعتمد على نوع المفاعل الذي سيستخدم فيه اليورانيوم كوقود. إذا كان الوسط المبرد هو الماء الثقيل ..." تتم مقاطعته

"عفواً، ماذا تقصد بالماء الثقيل؟" يسأله أحد الحضور

"جزيئات الماء تتكون من ذرة أكسجين وذرتي هيدروجين. الهيدروجين هو أبسط العناصر، فنواة ذرته مكونة من بروتون واحد. إلا أن هناك نظائر للهيدروجين مثل الديوتيريوم وهو الهيدروجين – 2 ، والتريتيوم هو الهيدرجين – 3 . الماء الثقيل عادة يتكون من ذرة أكسجين وذرتي ديوتيريوم

المفاعلات المعتمدة على المياة الثقيلة تتراوح نسبة التخصيب بين 0.9% إلى 2.0% بما أن ذرات الهيدروجين مشبعة بالنيوترونات. أما في المفاعلات التي تعتمد على المياه الإعتيادية الخفيفة، فتتطلب تخصيبا يبلغ نسبة 3 إلى 5%، ويعود ذلك إلى إمتصاص الوسط المبرد للنيوترونات بدلا من أن تدخل لعمليات إنشطار نويات اليورانيوم

أما للإستخدامات العسكرية، فنسبة التخصيب عليها أن تكون أكثر من ذلك بكثير. 20% هو الحد الأدنى للتخصيب، ولضمان توفر الكتلة الحرجة لصناعة القنبلة يتطلب توفر تلك الكتلة من اليورانيوم - 235 خالصا من تلك النسبة

بالأجيال الحديثة من القنابل التي نطورها لترسانتنا النووية تتعدى النسبة 85% مما يعني أن كمية اليورانيوم المطلوبة ستقارب بشكل كبير الكتلة الحرجة، أي أن القنبلة ستكون أصغر حجماً إلى حد يمكن فيه جمع أكثر من رأس نووي بداخل قمة أحد الصواريخ العابرة للقارات مثلاً

قبل أن أكمل، أود العودة لما ذكرته بالبداية عن إندماج النيوترونات بداخل ذرات اليورانيوم -238 . سينتج في هذه الحالة النظير، يورانيوم – 239 ، وهو غير مستقر يبلغ منتصف حياته 23 دقيقة قبل أن ينحل إشعاعياً عن طريق إطلاق إليكترون - جسيم بيتا - لنظير النبتونيوم – 239 . هذا النظير بدوره يبلغ منتصف حياته إيام قليلة قبل أن ينحل إشعاعياً بإنطلاق جسيم بيتا ليتكون النظير بلوتونيوم – 239 . البلوتونيوم هو العنصر الرابع والتسعين على الجدول الدوري، وهو عنصر مصطنع تبلغ فترة منتصف حياته 24 ألف سنة، وهو العنصر الثاني الذي يمكن إستخدامة في التطبيقات النووية

يتكون البلوتونيوم في وقود المفاعلات الذرية، إلا أن نسبتة تنتج عن نوعية التكنولوجيا المستخدمة في المفاعل. كما ذكرت، لإنتاج الطاقة يتحتم إستخدام ماء ثقيل مع يورانيوم قليل الإخصاب، أو ماء خفيف مع يورانيوم ذو مستوى تخصيب عالي. إلا أن إنتاج البلوتونيوم بفعالية كبيرة يقتضي مفاعلات ذات يورانيوم مخصب و ماء ثقيل

إذا أمكننا قياس نسبة البلوتونيم إلى اليورانيوم - بنظرائه المختلفة - فإن ذلك يمكننا من معرفة نسبة اليورانيوم المخصبة، وأيضاً إذا ما كان هناك أهداف تسلحية من ذلك المفاعل. ما يجعل البلوتونيوم مميزاً عن اليورانيوم هو أنه عنصر قائم بذاته، أي أن إستخلاصه من اليورانيوم من وقود المفاعلات النوويه يتم بإستخدام الطرق والأساليب الكيميائية عوضاً عن الأساليب الفيزيائية، وهذا يعني أن عملية إستخلاصة ستكون سهلة نسبياً بالمقارنة مع فصل نظائر اليورانيوم 235 عن 238



إنتهى الجزء الخامس والأربعون
ويتبع في الجزء القادم