به بمب هيدروژني يا گرماهسته‌اي نوعي بمب هسته‌اي است که انرژي آن ابتدا از طريق فرايند شکافت هسته‌اي تامين مي‌شود و گرما و فشار حاصله از اين انفجار باعث شروع فرايند همجوشي هسته‌اي استفاده مي‌شود. به همين دليل بمب‌هاي گرماهسته‌اي انرژي بسيار بيشتري از بمب‌هاي هسته‌اي تک‌مرحله‌اي آزاد مي‌کنند. اين بمب‌ها از آن رو به «بمب هيدروژني» معروف شده‌اند که فرايند همجوشي هسته‌اي با استفاده از هيدروژن انجام مي‌شود.

...

نخستين آزمايش اين نوع بمب در سال 1952 توسط آمريکا انجام شد. يک سال بعد شوروي نيز اين بمب را ساخت و در سال‌‌هاي بعد بريتانيا، فرانسه و چين نيز به توليد و آزمايش آن اقدام کردند. امروزه تقريبا تمام بمب‌هاي هسته‌اي اين پنج کشور که در حالت عملياتي و فعال قرار دارد از اين نوع است.

ساز و کار

در اين نوع بمب، با ايجاد يک انفجار اورانيومي يا پلوتونيومي، دمايي معادل چندين ميليون درجه سليسيوس ايجاد مي‌شود. ايزوتوپ‌هاي هيدروژني که در بمب بکار رفته‌اند، تحت اين شرايط با يکديگر جوش مي‌خورند و به هليم تبديل مي‌شوند و در اين همجوشي، انرژي بسيار زيادي را آزاد مي‌سازند. بنابراين در اين نوع بمب، ترکيبي از شکاف هسته‌اي و همجوشي هسته‌اي بکار رفته است. بمب اتمي نسبتاً کوچکي که شهر ژاپني هيروشيما را نابود کرد، قدرت انفجاري معادل 20000 تن، تري‌نيتروتولوئن (تي‌ان‌تي)، که يک ماده انفجاري عادي امروزي است، داشت. در مقابل، بزرگترين بمب هيدروژني‌اي که تاکنون براي آزمايش، منفجر شده، معادل 50 مگاتن تي‌ان‌تي قدرت انفجاري داشته‌است. نام اين بمب بمب تزار بود که اتحاد جماهير شوروي آن را در سال 1961 آزمايش کرد. اين قدرت انفجاري 2500 برابر قدرت انفجاري بمب هيروشيماست.

نحوه انفجار

براي انجام عمل پيوند بايد هسته دو اتم را به شدت به يکديگر برخورد نموده، تا با هم پيوند خورده و در هم ذوب شوند. اما دافعه الکترواستاتيکي بين دو هسته، مانع بزرگي در اين راه محسوب مي‌شود و در فواصل بينهايت نزديک اين دافعه فوق‌العاده زياد است. بنابراين بايستي به هسته‌ها آنقدر سرعت داد که از اين مانع عبور نمايند. مي‌دانيم که سرعت ذرات در هر گازي بستگي به درجه حرارت آن گاز دارد. پس کافي است درجه حرارت را آنقدر بالا ببريم تا سرعت لازم براي عبور از اين مانع بدست آيد. درجه حرارت لازم براي اين کار چندين ميليون درجه سانتيگراد است و چنين حرارتي در کره زمين وجود ندارد. اما اگر يک بمب اتمي در وسط توده‌اي از هسته‌هاي سبک منفجر شود، حرارت فوق العاده‌اي که از انفجار بمب حاصل مي‌شود، حرارت هسته‌هاي سبک را به قدري بالا مي‌برد که پيوند آنها را امکانپذير سازد. اين موضوع اساس ساختمان بمب حرارتي و هسته‌اي (ترمونوکلئور) مي‌باشد.

همانطوري که در کبريت عادي براي آتش گرفتن ابتدا گوگرد موجود در آن بر اثر مالش محترق مي‌شود و آنگاه باروت را روشن مي‌سازد، در بمبهاي (حرارتي و هسته‌اي) نيز ابتدا يک بمب اتمي معمولي منفجر مي‌شود و در نتيجه انفجار توده‌اي از اجسام سبک را به حرارت فوق‌العاده‌اي مي‌رساند، بطوري که هسته‌هاي آنها به هم مي‌پيوندند و آنگاه انفجار مهيب‌تري انجام مي‌گيرد.

بعد از انفجار يک بمب اتمي معمولي، عمل سرد شدن به سرعت انجام مي‌گيرد. بنابراين، بايد فعل و انفعالاتي را در نظر گرفت که در آنها عمل پيوند به سرعت انجام گيرد. اگر يک بمب اتمي را در مخلوطي از دوتريوم و تريتيوم محصور کرده و مجموعه را در يک محفظه با مقاومت مکانيکي زياد قرار دهيم، پس از انفجار بمب اتمي محيط مساعدي براي يک فعل و انفعال ترمونوکلئور (فعل و انفعال هسته‌اي گرمازا) بوجود مي‌آيد و در اثر آن عمل پيوند هسته‌ها انجام شده و هليوم بوجود مي‌آيد.

در نتيجه اين فعل و انفعال، حدود هفده ميليون الکترون ولت، انرژي آزاد مي‌شود. اين ميزان انرژِي نسبت به واحد وزن ماده قابل انفجار، در حدود چهار برابر انرژي است که از شکسته شدن اورانيوم حاصل مي‌شود. به عبارت ديگر در موقع پيوند هسته‌هاي دوتريم و تريتيوم، انرژي بيشتر بر واحد جرم نسبت به شکافته شدن هسته‌هاي اورانيوم رها مي‌شود.