بازده یک سلاح هسته‌ای چگونه سنجیده میشود؟
برای سنجش بازده سلاح راه‌های گوناگونی وجود دارد، یکی از راه‌های سنجش بازده سلاح شکافت هسته ای، سنجش عددی به نام آلفا در انفجار‌های هسته‌ای است. این عدد چیست؟ عدد آلفا ضریب رشد نوترون‌ها در پروسه شکافت هسته ای را، وقتی که ماده هسته‌ای پس از عملیات رمبش (implosion) در وضعیت فوق بحرانی به سر میبرد، تعیین می‌کند. هر چه این عدد بیشتر باشد، بازده سلاح هسته‌ای در نهایت بیشتر خواهد بود، زیرا که تعداد نوترون‌های شکاف دهنده هسته های موجود در کره فلزی (اورانیومی یا پلوتونیومی) بیشتر خواهند بود و رشد تصاعدی پیدا خواهند کرد و به دنبال آن طبیعتا انرژی بیشتری هم آزاد خواهد شد. این ضریب ثابت نیست و در فاز‌های گوناگونی که ماده هسته‌ای تجربه می‌کند (نمودار بالا) بر حسب زمان تغییر می‌کند. در این نمودار میتوان دید که عدد آلفا وقتی ماده هسته‌ای در وضعیت بحرانی است، صفر بوده و پس از آن تا به وضعیت فوق بحرانی برسد رشد می‌کند. در وضعیت فوق بحرانی که بهترین زمان ممکن برای آغاز تزریق نوترون‌ها برای شروع پروسه شکافت هسته‌ای است، تا زمانی که وسیله انفجاری منفجر بشود، این ضریب رشد کم و پیش ثابت بوده و پس از گسسته شدن وسیله انفجاری کاهش یافته و در نقطه بحرانی صفر شده و پس از آن هم منفی میشود که نشان از زیر بحرانی شدن ماده هسته‌ای دارد!
بنابرین این عدد میتواند منفی باشد (یعنی ماده هسته‌ای در شرایط زیر بحرانی به سر میبرد)، صفر باشد (یعنی ماده هسته‌ای در وضعیت بحرانی به سر میبرد)، مثبت و حداکثری باشد (یعنی ماده هسته‌ای در وضعیت فوق بحرانی است). حساب عددی دقیق آلفا (حساب‌های معروف به حساب‌های نوترونی) بسیار تعیین کننده در پیشبینی بازده سلاح خواهد بود. عدد آلفا همچنین به صورت نرخ ضریب رشد نوترون‌ها در واحد زمان شکافت هسته‌ای بین دو نسل از شکافت هسته‌ها هم در نظر گرفته میشود و واحد آن معکوس ثانیه است!
از آنجا که عدد آلفا به صورت مستقیم با تعداد نوترون‌های تولید شده (و بدین روی انرژی آزاد شده) در ارتباط است، سنجش تجربی نوترون‌های تولید شده در یک آزمایش هسته ای، اطلاعاتی ارزشمندی را از این عدد و در نهایت به ما امکان حساب بازده سلاح را می‌‌دهد! عدد آلفا برای سنجش بازده در آزمایش‌های هسته‌ای به صورت غیر مستقیم با کمک پرتو‌های گاما سنجیده میشود! چگونه؟ وقتی هسته سلاح هسته‌ای منفجر میشود از خود پرتو‌های گاما و شار نوترونی آزاد می‌کند. بخش عمده‌ای از پرتو‌های گاما توسط تمپر سلاح (که هنوز سالم است) جذب میشوند. از طرفی دیگر نوترون‌ها هم توسط تمپر کند و در نهایت جذب میشوند. به دنبال جذب نوترون ها، هسته های موجود در تمپر برنگیخته شده و از خود پرتو‌های ثانویه گاما آزاد میکنند که با متلاشی شدن وسیله انفجاری به محیط پیرامون درز پیدا میکنند. تعداد پرتو‌های تولید شده گاما در تناسب با تعداد نوترون‌های تولید شده در کره فشرده شده هسته‌ای و سپس جذب شده در تمپر سلاح است! با سنجش تعداد پرتو‌های ثانویه آزاد شده گاما و شدت آنها با استفاده از وسائل مربوطه (فوتوسل) میتوان عدد آلفا را بدست آورد!
سنجش این عدد بسیار از اهمیت فوق‌العاده برخوردار است و بدین وسیله میتوان حساب‌های نظری هسته‌ای و نوترونیک و هیدرودینامیک را برای پیشبینی‌‌های عددی بازده سلاح کالیبره کرد! افزایش نرخ ضریب جمعیت نوترونی سلاح و بدین روی افزایش بازده سلاح هسته‌ای مستقیما وابسته به وجود سلاحی با تمپر قوی، فشردگی شدید ماده هسته‌ای (implosion) و همچنین وجود کره هسته‌ای که از نظر خلوص ایزوتوپی و شیمیایی تا حد ممکن خالص بوده و حاوی عناصر مزاحم و جاذب نوترونی نباشد. مخصوصا فشرده شدن شدید کره هسته‌ای باعث کاهش زمان بین نسل‌های شکافت هسته‌ای و مسافتی که نوترون‌ها برای شکافت هسته ای باید بپیمایند خواهد شد که نرخ ضریب رشد را به شدت افزایش می‌‌دهد! هر چه این سه فاکتور مهم بیشتر و بهتر اجرا بشوند، نرخ ضریب رشد نوترونی سلاح هم افزایش یافته و بدین روی سلاح بازده بسیار چشمگیری خواهد داشت! امکان افزایش اعداد آلفا سبب کاهش نیاز سازنده بمب به مواد هسته‌ای هم خواهد شد! عدد آلفا برای تسلیحات هسته‌ای صرفا بر پایه شکافت بین ۲۵ تا ۲۵۰ معکوس میکرو ثانیه و برای تسلیحات بوست شده هسته‌ای حتی بیش از این بوده و بدین روی تسلیحات بوست شده از بازده به نسبت بیشتری برخوردار هستند! بنابرین مطلبی که از این پست باید یاد بگیرید، این است که هر جا شنیدید سلاح هسته‌ای عدد آلفا بالا دارد، بدانید که با بازده چشمگیری روبرو هستید! سلاح هسته‌ای جانوری پیچیده و بسیار حساس است!
