હાઇડ્રોજન બૉમ્બ

હાઇડ્રોજન બૉમ્બ : ભારે હાઇડ્રોજન (ડ્યુટેરિયમ કે ટ્રિટિયમ) થકી અનિયંત્રિત, સ્વનિર્ભર, થરમૉન્યૂક્લિયર સંલયન (fusion) પ્રક્રિયા વડે પ્રચંડ વિસ્ફોટ માટે વપરાતી પ્રયુક્તિ, સંલયન-પ્રક્રિયામાં ઊર્જા-પ્રચુર એવી બે ન્યૂક્લિયસ વચ્ચે સંઘાત દરમિયાન તેમના પ્રોટૉન અને ન્યૂટ્રૉનની અન્યોન્ય પુનર્ગોઠવણી દ્વારા બે કે વધુ પ્રક્રિયકો પેદા થાય છે. તે ઉપરાંત આઇન્સ્ટાઇનના સૂત્ર ઊર્જા E = mc² મુજબ વિપુલ જથ્થામાં ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે. અહીં m એ મૂળ અને પેદા થતી ન્યૂક્લિયસના દળનો તફાવત છે તથા C પ્રકાશનો વેગ છે.

હાઇડ્રોજન બૉમ્બની સ્વનિર્ભર-પ્રક્રિયા માટે 3.5 × 10⁷ K ક્રાંતિક (critical) તાપમાન આવશ્યક છે. આટલું ઊંચું તાપમાન વિખંડન-વિસ્ફોટ (fission-explosion) વડે ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. એક વખત આટલું તાપમાન પ્રાપ્ત કર્યા પછી, પ્રથમ પ્રક્રિયા વડે જે ઊર્જા પેદા થાય છે તે ખુદ તાપમાન જાળવી રાખે છે. જ્યાં સુધી વિખંડનશીલ દ્રવ્ય ખતમ ન થઈ જાય ત્યાં સુધી અથવા તો પૂરતું વિસ્તરણ થતાં દ્રવ્ય ક્રાંતિક તાપમાનથી નીચે જતાં ઠંડું પડે ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે. જ્યારે સમસ્થાનિકો(isotopes)નું સંગલન થાય છે ત્યારે ઊર્જા અને વિકિરણ મુક્ત થાય છે.

વિખંડન વડે સંલયનની પ્રક્રિયા શરૂ કરવા અને ચાલુ રાખવાનું કાર્ય મુશ્કેલ હોય છે. તેનું કારણ એ છે કે તેમાં સૂર્ય અને તારાઓમાં જેટલું તાપમાન પ્રવર્તે છે તેટલું પ્રાપ્ત કરવાનું રહે છે. આ ઉપરાંત ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રિટિયમ ખાસ વિશિષ્ટ સંજોગોમાં જ પેદા કરી શકાય છે. ઉચ્ચ તાપમાન મેળવવા માટે વિખંડનની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવો પડે છે. જોકે વિખંડન-વિસ્ફોટ માટે ખાસ સમસ્થાનિકો જરૂરી છે. એટલું જ નહિ પણ તેમને ખાસ સ્થિતિ(અવસ્થા)માં ગોઠવવાની તજવીજ કરવી પડે છે. સંલયન-વિસ્ફોટ માટે અલગ કરેલા સમસ્થાનિકો જરૂરી છે અને તેમની રચના કરવી ઘણી જટિલ છે. હાઇડ્રોજન બૉમ્બ માટે જરૂરી થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયાઓ બે પ્રકારની છે : એક સંલયન-અભિવર્ધિત (boosted) અને બીજી બહુચરણી (multistage) પ્રક્રિયા.

થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયાઓ : (અ) સંલયન અભિવર્ધિત, (આ) બહુચરણી પ્રક્રિયાઓ

સંલયન–અભિવર્ધિત શસ્ત્ર : આ પ્રકારના શસ્ત્રમાં જ્યારે ગોળાને રસાયણ-વિસ્ફોટ વડે સંકોચવામાં આવે છે, ત્યારે અનિયંત્રિત શૃંખલા-પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે. વિખંડનશીલ દ્રવ્ય ઝડપથી (સેકન્ડના દસ લાખમા ભાગમાં) સૂર્યના કેન્દ્રમાં હોય તેટલું તાપમાન ધારણ કરે છે. જો વિખંડનશીલ દ્રવ્ય પ્રયુક્તિની અંદર જ હોય તો થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયા વિખંડન-ઊપજ(yield)ને અભિવર્ધિત કરે છે. આ પ્રકારના શસ્ત્રને સંલયન-અભિવર્ધિત કહે છે. અહીં સંલયન-પ્રક્રિયા વિસ્ફોટ-ઊર્જામાં ખાસ ફાળો આપતી નથી. તેથી ઊલટું તે વિખંડન-દરને તેજ કરે છે. લશ્કરી રાહે સંલયન-અભિવર્ધિત શસ્ત્ર વધુ ઇચ્છનીય છે; કારણ કે તે વજનમાં હલકું, સક્ષમ અને વધુ શક્તિશાળી (ઘાતક) હોય છે.

બહુચરણી શસ્ત્રો : આ પ્રકારનાં શસ્ત્રો મૂળભૂત રીતે વિખંડન અને સંલયન-અભિવર્ધિત પ્રયુક્તિઓ કરતાં જુદી વિભાવના ઉપર આધારિત છે. તેમાં મુખ્યત્વે ત્રણ ઘટકો હોય છે જે અલગ કરેલા હોય છે (આકૃતિ 1–આ). તેમાં એક ઘટક નાનો વિસ્ફોટક અથવા સંલયન-અભિવર્ધિત વિસ્ફોટક હોય છે, જે પ્રાથમિક અથવા વિમોચક (ટ્રિગર) તરીકે ઓળખાય છે. પ્રાથમિક ઘટકથી અલગ કરેલ લિથિયમ-ડ્યુટેરાઇડ સંલયન-દ્રવ્ય છે, જે ગૌણ ગણાય છે. પ્રાથમિક અને ગૌણ ઘટકોને ફરતે ત્રીજો મુખ્ય ઘટક છે, જે દળદાર આવરણ (casing) છે. થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રજ્વલન પહેલાં વિસ્ફોટ પામતા પ્રાથમિક ઘટકમાંથી મળતા ન્યૂટ્રૉન કેટલાક લિથિયમ-ડ્યુટેરાઇડનું ગૌણ ઘટકમાં રૂપાંતર કરે છે, જેમાંથી ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રિટિયમનું મિશ્રણ મળે છે.

વિખંડન-વિમોચક બહુ જ સુધારેલી સક્ષમ ન્યૂક્લિયર વિસ્ફોટક પ્રયુક્તિ છે; જેમાં દ્રવ્ય અને તેનો પ્રકાર, રાસાયણિક સ્વરૂપ, સમસ્થાનિકોનો જથ્થો, ઘનતા અને ભૌતિક ગોઠવણી મહત્વનાં છે. વિસ્ફોટક-વિમોચન ફોટૉન સ્વરૂપે ઊર્જા ઉત્સર્જિત કરે છે. 5 × 10⁷ K તાપમાને આ ઊર્જા નરમ (soft) X-કિરણોના વિભાગમાં આવે છે. આવરકની અંદર ફોટૉન ભરેલા હોય છે જે ખૂબ (પ્રચંડ) ઝડપે ગતિ કરતા હોય છે. – શરૂઆતમાં આવરક બૉટલ તરીકે વર્તે છે, જે ઊર્જાને બંધનમાં રાખે છે. ઊર્જા એટલી બધી વધુ હોય છે કે પુષ્કળ સંકોચનશીલ બળો ગૌણ ઘટક ઉપર લાગે છે. તે આવરક ઉપર લાગતાં પ્રસરણબળને સંતુલિત કરે છે અને પ્રાથમિક ઘટકને છૂટા પાડે છે. સંલયન પૅકેજની સાપેક્ષે આવરક દળ(વજન)દાર હોઈ સંલયન દ્રવ્યના સંકોચન-દરની સાપેક્ષે ધીમેથી ગતિ કરે છે. દ્રવ્ય સત્વરે એવી ઘનતા અને તાપમાને પહોંચતાં થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રજ્વલન થાય છે. તે વિમોચકથી મળેલી ઊર્જા કરતાં અનેક ગણી વધારે ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

થરમૉન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયામાંથી છૂટા પડતાં વિપુલ પ્રમાણમાં ન્યૂટ્રૉન આવરક ન્યૂક્લિયસ સાથે અથડાય છે. દળદાર આવરક કુદરતી યુરેનિયમ-238નું બનેલું હોય તો સંલયન-ન્યૂટ્રૉન યુરેનિયમ ન્યૂક્લાઇડનું વિખંડન કરે છે, જેથી વધુ ઊર્જા મળે છે. આ પ્રકારની પ્રયુક્તિને ત્રણ તબક્કા – વિખંડન-સંલયન-વિખંડન (fission-fusion-fission)વાળો બૉમ્બ કહે છે.

અહીં પેદા થતી કુલ ઊર્જાને મેગાટનમાં વ્યક્ત કરાય છે. 1 મેગાટન = 10¹⁵ કૅલરી અથવા 4.18 × 10⁵ જૂલ્સ થાય છે. સંલયન-અભિવર્ધિત શસ્ત્રો કિલોટનના ક્રમમાં ઊર્જા પેદા કરે છે, જ્યારે બહુચરણી શસ્ત્રો મેગાટનના ક્રમમાં ઊર્જા પેદા કરે છે. તત્કાલીન સોવિયેત યુનિયને 1961માં 58 મેગાટન શક્તિનો બૉમ્બ-વિસ્ફોટ કર્યો હતો. બહુચરણી બૉમ્બની રચના ઘણી જટિલ હોય છે. જે રાષ્ટ્ર પાસે વિપુલ પ્રમાણમાં સંશોધનો હોય તેને પણ આવો બૉમ્બ તૈયાર કરતાં પાંચેક વર્ષ લાગે છે.

પ્રહલાદ છ. પટેલ