Tamper (nuclear weapon)
چھیڑ چھاڑ بکھرے ہوئے مواد کے ارد گرد گھنے مواد کی ایک اختیاری پرت ہے۔ یہ جوہری ہتھیاروں کے ڈیزائن میں جوہری ہتھیار کے اہم بڑے پیمانے کو کم کرنے اور اس کی جمود کے ذریعے رد عمل ظاہر کرنے والے مواد کی توسیع میں تاخیر کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس کی جمود کی وجہ سے یہ فشننگ فیول ماس کی تھرمل توسیع میں تاخیر کرتا ہے، جس سے یہ زیادہ دیر تک انتہائی اہم رہتا ہے۔ اکثر ایک ہی پرت چھیڑ چھاڑ اور نیوٹران ریفلیکٹر دونوں کے طور پر کام کرتی ہے۔ جیسے جیسے ردعمل آگے بڑھتا ہے ہتھیار ٹکڑے ٹکڑے ہو جاتا ہے اور اس سے ردعمل رک جاتا ہے، اس لیے چھیڑ چھاڑ کا استعمال دیرپا، زیادہ توانائی بخش اور زیادہ موثر دھماکہ بناتا ہے۔ فشن ایبل ٹیمپرنگ کا استعمال کرتے ہوئے پیداوار کو مزید بڑھایا جا سکتا ہے۔ پہلے جوہری ہتھیاروں میں بھاری قدرتی یورینیم یا ٹونگسٹن کاربائڈ ٹیمپرس کا استعمال کیا جاتا تھا، لیکن ایک بھاری چھیڑ چھاڑ کے لیے ایک بڑے ہائی دھماکہ خیز نظام کی ضرورت ہوتی ہے، اور پورے آلے کو بڑا اور بھاری بنا دیتا ہے۔ جدید تھرمونیوکلیئر ہتھیار کا بنیادی مرحلہ اس کے بجائے ہلکا پھلکا بیریلیم ریفلیکٹر استعمال کر سکتا ہے، جو آئنائز ہونے پر ایکس رے کے لیے بھی شفاف ہوتا ہے، جس سے پرائمری کی توانائی کی پیداوار ثانوی مرحلے کو کمپریس کرنے میں استعمال ہونے کے لیے تیزی سے فرار ہو سکتی ہے۔ سونے جیسے زیادہ غیر ملکی چھیڑ چھاڑ کے مواد کو خصوصی مقاصد کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جیسے کہ بڑی مقدار میں ایکس رے کا اخراج کرنا یا تابکار اثرات کو زیادہ سے زیادہ یا کم سے کم کرنا۔ اگرچہ چھیڑ چھاڑ کا اثر کارکردگی میں اضافہ کرنا ہے، دونوں نیوٹرون کی عکاسی کرکے اور بم کی توسیع میں تاخیر کرکے، اہم کمیت پر اثر اتنا زیادہ نہیں ہوتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ عکاسی کا عمل وقت طلب ہے۔ جب تک عکاسی شدہ نیوٹرون کور میں واپس آتے ہیں، سلسلہ وار رد عمل کی کئی نسلیں گزر چکی ہیں، یعنی پرانی نسل کی شراکت نیوٹرون کی آبادی کا ایک چھوٹا سا حصہ ہے۔ فنکشن ان اٹامک انرجی فار ملٹری پرپسز (1945) میں، طبیعیات دان ہنری ڈیوولف سمتھ نے جوہری ہتھیاروں کے ڈیزائن میں چھیڑ چھاڑ کے کام کو جوہری ری ایکٹر میں استعمال ہونے والے نیوٹرون ریفلیکٹر سے ملتا جلتا بیان کیا: تاریخ جوہری ہتھیار کے مرکز کو چھیڑ چھاڑ کے ساتھ گھیرنے کا تصور رابرٹ سربر نے اپنے لاس الاموس پرائمر میں متعارف کرایا تھا، جو اپریل 1943 میں مین ہیٹن پروجیکٹ کے حصے کے طور پر دیئے گئے لیکچرز کا ایک سلسلہ تھا، جس نے پہلے جوہری ہتھیار بنائے تھے۔ انہوں نے نوٹ کیا کہ چونکہ جمود کلیدی تھی، اس لیے گھنے مواد کو ترجیح دی جاتی تھی، اور سونے، رینیم، ٹونگسٹن اور یورینیم کو بہترین امیدواروں کے طور پر شناخت کیا۔ ان کا خیال تھا کہ ان میں نیوٹرون کی عکاسی کرنے والی اچھی خصوصیات بھی ہیں، حالانکہ انہوں نے خبردار کیا کہ اس شعبے میں بہت زیادہ کام کرنے کی ضرورت ہے۔ ابتدائی پھیلاؤ کے نظریہ کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے پیش گوئی کی کہ چھیڑ چھاڑ کے ساتھ جوہری ہتھیار کا اہم کمیت ایک جیسے لیکن غیر ٹیمپ شدہ ہتھیار کا آٹھواں حصہ ہوگا۔ انہوں نے مزید کہا کہ عملی طور پر یہ آٹھویں کے بجائے صرف ایک چوتھائی ہوگا۔ سربر نے نوٹ کیا کہ نیوٹران عکاسی کی خاصیت اتنی اچھی نہیں تھی جتنی پہلے لگ سکتی ہے، کیونکہ چھیڑ چھاڑ میں تصادم سے واپس آنے والے نیوٹران کو ایسا کرنے میں وقت لگے گا۔ انہوں نے اندازہ لگایا کہ یورینیم سے چھیڑ چھاڑ میں تقریبا 10−7 سیکنڈ لگ سکتے ہیں۔ جب تک عکاسی شدہ نیوٹرون کور میں واپس آتے ہیں، سلسلہ وار رد عمل کی کئی نسلیں گزر چکی ہیں، یعنی پرانی نسل کی شراکت نیوٹرون کی آبادی کا ایک چھوٹا سا حصہ ہے۔ ٹکرانے سے واپس آنے والے نیوٹرون بھی سست ہو جائیں گے۔ اس کے بعد سونے سے چھیڑ چھاڑ کے ساتھ ایک ہی توانائی کی رہائی حاصل کرنے کے لیے یورینیم کے مقابلے میں 15 فیصد زیادہ بکھرے ہوئے مواد کی ضرورت تھی، اس حقیقت کے باوجود کہ اہم کمیت 50 فیصد سے مختلف تھی۔ اس وقت، یورینیم کی اہم کمیت (اور خاص طور پر پلوٹونیم) کے بارے میں قطعی طور پر معلوم نہیں تھا۔ یہ خیال کیا جاتا تھا کہ یورینیم سے چھیڑ چھاڑ کرنے والا یورینیم تقریبا 25 کلوگرام ہو سکتا ہے، جبکہ پلوٹونیم کا تقریبا 5 کلوگرام ہو سکتا ہے۔ ہیروشیما پر جوہری بمباری میں استعمال ہونے والے لٹل بوائے یورینیم بم میں ٹونگسٹن کاربائڈ (ڈبلیو سی) چھیڑ چھاڑ تھی۔ یہ نہ صرف نیوٹرون عکاسی کے لیے اہم تھا بلکہ اس کی طاقت کے لیے بھی اہم تھا کہ وہ پروجیکٹائل کو ہدف کے ذریعے اڑنے سے روکتا ہے۔ چھیڑ چھاڑ کا رداس اور موٹائی تھی، بڑے پیمانے پر۔ یہ استعمال شدہ بکھرے ہوئے مواد کی کمیت سے تقریبا 3.5 گنا زیادہ تھا۔ ٹونگسٹن کاربائڈ میں زیادہ کثافت اور کم نیوٹران جذب کراس سیکشن ہوتا ہے۔ مین ہیٹن پروجیکٹ کے لیے مقدار میں دستیاب ہونے کے باوجود ختم شدہ یورینیم کا استعمال نہ ہونے کی وجہ یہ ہے کہ اس میں اب بھی تقریبا 675 فی کلوگرام فی سیکنڈ کی بے ساختہ تقسیم کی نسبتا زیادہ شرح ہے۔ اس لیے ایک 300 کلو گرام ختم شدہ یورینیم چھیڑ چھاڑ کے پاس پیشگی دھماکہ شروع کرنے کا ناقابل قبول موقع ہوگا۔ ٹونگسٹن کاربائڈ عام طور پر یورینیم-233 بندوق قسم کے جوہری ہتھیاروں میں استعمال ہوتا تھا جو اسی وجہ سے توپ خانے کے ٹکڑوں کے ساتھ استعمال ہوتے تھے۔ پیداوار بڑھانے کے لیے فشن ایبل ٹیمپرنگ کا استعمال کرنے کے فوائد ہیں۔ یورینیم-238 جب کسی نیوٹرون سے ٹکرا جائے گا تو وہ ٹکڑے ٹکڑے ہو جائے گا، اور یورینیم-235 کے ٹکڑے ٹکڑے سے پیدا ہونے والے تقریبا نصف نیوٹرون اس حد سے تجاوز کر جائیں گے۔ تاہم، یورینیم-238 کے مرکزے سے ٹکرانے والے تیز رفتار نیوٹرون کے غیر مستحکم طور پر بکھرے ہونے کا امکان اس سے آٹھ گنا زیادہ ہوتا ہے کہ وہ فشن پیدا کرتا ہے، اور جب ایسا کرتا ہے، تو یہ یورینیم-238 کے فشن کی حد سے نیچے کے مقام تک سست ہو جاتا ہے۔ تثلیث ٹیسٹ اور ناگاساکی میں استعمال ہونے والے فیٹ مین قسم میں، چھیڑ چھاڑ قدرتی یورینیم اور ایلومینیم کے خولوں پر مشتمل تھی۔ یہ اندازہ لگایا گیا ہے کہ پیداوار کا 30 فیصد تک قدرتی یورینیم کی چھیڑ چھاڑ سے ہوا ہے۔ اس میں سے، اندازہ لگایا گیا ہے کہ پیداوار میں چھیڑ چھاڑ کے فوٹو فشن کا حصہ تھا۔ ایک فروغ شدہ فشن ہتھیار یا تھرمونیوکلیئر ہتھیار میں، ڈیوٹیریم-ٹریٹیئم رد عمل سے پیدا ہونے والے نیوٹرون ڈیوٹیریم کے ساتھ تین تصادم کے بعد بھی یورینیم-238 کو تقسیم کرنے کے لیے کافی توانائی سے بھرپور رہ سکتے ہیں، لیکن ڈیوٹیریم-ڈیوٹیریم فیوژن سے پیدا ہونے والے نیوٹرون میں اب ایک بھی تصادم کے بعد کافی توانائی نہیں ہوتی ہے۔ یورینیم-235 کی چھیڑ چھاڑ سست نیوٹرانوں کے ساتھ بھی ٹکڑے ٹکڑے کر دے گی۔ اس لیے ایک انتہائی افزودہ یورینیم چھیڑ چھاڑ ختم شدہ یورینیم کے مقابلے میں زیادہ موثر ہے، اور اسی پیداوار کو حاصل کرنے کے لیے ایک چھوٹی چھیڑ چھاڑ کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس لیے افزودہ یورینیم کے زیادہ کثرت سے ہونے کے بعد افزودہ یورینیم ٹیمپرس کا استعمال زیادہ عام ہو گیا۔ تھوریم کو فشن ایبل ٹیمپرنگ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کا جوہری وزن تقریبا اتنا ہی زیادہ ہے جتنا کہ یورینیم کا اور فشن کا رجحان کم ہے، جس کا مطلب ہے کہ چھیڑ چھاڑ بہت موٹی ہونی چاہیے۔ دوسری جنگ عظیم کے بعد ایک اہم پیش رفت ہلکا پھلکا بیریلیم ٹیمپرنگ تھا۔ بوسٹڈ ڈیوائس میں تھرمونیوکلیئر رد عمل نیوٹرانوں کی پیداوار میں بہت زیادہ اضافہ کرتے ہیں، جس کی وجہ سے ٹیمپرس کی انٹریئل پراپرٹی کم اہم ہو جاتی ہے۔ بیریلیم میں کم سست نیوٹرون جذب کراس سیکشن ہوتا ہے، لیکن ایک بہت زیادہ بکھرنے والا کراس سیکشن ہوتا ہے۔ جب فشن رد عمل سے پیدا ہونے والے اعلی توانائی والے نیوٹرانوں سے ٹکرا جاتا ہے، تو بیریلیم نیوٹرانوں کا اخراج کرتا ہے۔ بیرلیم ریفلیکٹر کے ساتھ، انتہائی افزودہ یورینیم کی اہم کمیت 14.1 کلوگرام ہے، اس کے مقابلے میں غیر ٹیمپڈ دائرے میں 52.5 کلوگرام ہے۔ بیریلیم چھیڑ چھاڑ ایکس رے کے نقصان کو بھی کم کرتی ہے، جو تھرمونیوکلیئر پرائمری کے لیے اہم ہے، جو ثانوی مرحلے کو کمپریس کرنے کے لیے اپنے ایکس رے کا استعمال کرتا ہے۔ مین ہیٹن پروجیکٹ نے بیریلیم چھیڑ چھاڑ پر غور کیا تھا، لیکن بیریلیم کی کمی تھی، اور بیریلیم چھیڑ چھاڑ کے تجربات جنگ کے بعد تک شروع نہیں ہوئے تھے۔ طبیعیات دان لوئس سلوٹن مئی 1946 میں ایک نازک حادثے میں ہلاک ہو گئے تھے جس میں ایک شخص شامل تھا۔ 5 جون 1952 کو آپریشن ٹمبلر-سنیپر ہاؤ شاٹ میں بیرلیم چھیڑ چھاڑ والے آلے کا کامیابی سے تجربہ کیا گیا، اور اس کے بعد سے بیرلیم کو تھرمونیوکلیئر پرائمری میں چھیڑ چھاڑ کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا رہا ہے۔ تھرمونیوکلیئر آلات میں، ثانوی چھیڑ چھاڑ (یا "پشر") نہ صرف نیوٹرانوں کی عکاسی کرنے کے لیے کام کرتا ہے، فیوژن ایندھن کو اس کے انیرٹیل ماس کے ساتھ محدود کرتا ہے، اور تھرمونیوکلیئر رد عمل سے خارج ہونے والے نیوٹرانوں کے ذریعے پیدا ہونے والے اس کے فیوژن کے ساتھ پیداوار کو بڑھاتا ہے، یہ تابکاری کے پھٹنے کو چلانے اور تھرمل توانائی کے نقصان کو روکنے میں بھی مدد کرتا ہے۔ اس وجہ سے، بھاری چھیڑ چھاڑ کو اب بھی ترجیح دی جاتی ہے۔ متبادل مواد تھوریم کو فشن ایبل ٹیمپرنگ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کا جوہری وزن تقریبا اتنا ہی زیادہ ہے جتنا کہ یورینیم کا اور فشن کا رجحان کم ہے، جس کا مطلب ہے کہ چھیڑ چھاڑ بہت موٹی ہونی چاہیے۔ یہ بھی ممکن ہے کہ جوہری ہتھیاروں کی صلاحیت کو فروغ دینے کی خواہاں ریاست ری ایکٹر گریڈ پلوٹونیم کو قدرتی یورینیم چھیڑ چھاڑ میں شامل کر سکتی ہے۔ اس سے پلوٹونیم سے نیوٹران کے اخراج میں مسائل پیدا ہوں گے، لیکن بوران-10 کی ایک پرت کے ساتھ اس پر قابو پانا ممکن ہو سکتا ہے، جس میں یورینیم-235 اور پلوٹونیم-239 کو تقسیم کرنے والے سست نیوٹران کے جذب کے لیے ایک اعلی نیوٹران کراس سیکشن ہوتا ہے، لیکن تیز نیوٹران کے جذب کے لیے ایک کم کراس سیکشن ہوتا ہے جو یورینیم-238 کو تقسیم کرتا ہے۔ اس کا استعمال تھرمونیوکلیئر ہتھیاروں میں پلوٹونیم سپارک پلگ کو یورینیم-238 چھیڑ چھاڑ سے خارج ہونے والے آوارہ نیوٹرانوں سے بچانے کے لیے کیا جاتا تھا۔ فیٹ مین قسم میں قدرتی یورینیم چھیڑ چھاڑ کو بورون کے ساتھ لیپت کیا گیا تھا۔ غیر فشن ایبل مواد کو ٹیمپرس کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بعض اوقات ان کو جوہری تجربات میں فشن ایبل کے لیے تبدیل کیا جاتا تھا، جہاں زیادہ پیداوار غیر ضروری تھی۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا غیر فشن ایبل چھیڑ چھاڑ کا مواد لیڈ ہے، جو وسیع پیمانے پر دستیاب اور سستا دونوں ہے۔ برطانوی ڈیزائنوں میں اکثر لیڈ بسمتھ مرکب کا استعمال کیا جاتا تھا۔ بسمتھ میں کسی بھی غیر فشن ایبل چھیڑ چھاڑ والے مواد کا سب سے زیادہ جوہری نمبر ہے۔ لیڈ اور بسمتھ کا استعمال تابکار فالٹ کو کم کرتا ہے، کیونکہ نیوٹرون کے ساتھ تابکاری ہونے پر نہ تو ایسے آاسوٹوپ پیدا ہوتے ہیں جو گاما تابکاری کی نمایاں مقدار کا اخراج کرتے ہیں۔ ایل آئی ایم-49 سپارٹن اینٹی بیلسٹک میزائل میں استعمال ہونے والے ڈبلیو 71 وار ہیڈ میں ایکس رے کی پیداوار کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے اس کے ثانوی حصے کے ارد گرد سونے سے چھیڑ چھاڑ کی گئی تھی، جسے وہ آنے والے جوہری وار ہیڈز کو غیر فعال کرنے کے لیے استعمال کرتا تھا۔ گولڈ-197 کی تابکاری گولڈ-198 پیدا کرتی ہے، جس کی نصف زندگی 2.697 دن ہے اور گاما شعاعوں اور بیٹا ذرات کو خارج کرتی ہے۔ اس لیے یہ قلیل مدتی لیکن شدید تابکاری پیدا کرتا ہے، جس کا میدان جنگ میں استعمال ہو سکتا ہے، حالانکہ ڈبلیو 71 میں اس کا مقصد یہ نہیں تھا۔ اس طرح کے مقصد کے لیے امریکہ کی طرف سے جائزہ لیا گیا ایک اور عنصر ٹینٹلم تھا۔ قدرتی ٹینٹلم تقریبا مکمل طور پر ٹینٹلم-181 ہے، جو جب نیوٹرانوں کے ساتھ تابکاری کی جاتی ہے تو ٹینٹلم-182 بن جاتا ہے، جو 115 دن کی نصف زندگی کے ساتھ بیٹا اور گاما شعاعوں کا اخراج کرنے والا ہوتا ہے۔ متبادل مواد کے استعمال کے لیے ایک معروف تصور کوبالٹ بم ہے۔ کوبالٹ میں چھیڑ چھاڑ کا امکان کم ہے کیونکہ یہ نسبتا ہلکا ہوتا ہے، اور آئنائز ہوتا ہے، لیکن قدرتی کوبالٹ مکمل طور پر کوبالٹ-59 ہوتا ہے، جو نیوٹرون کے ساتھ تابکاری ہونے پر کوبالٹ-60 بن جاتا ہے۔ 5. 26 سال کی نصف زندگی کے ساتھ، یہ دیرپا تابکار آلودگی پیدا کر سکتا ہے۔ مارلنگا میں برطانوی تادجے جوہری تجربے میں پیداوار کا تعین کرنے کے لیے کوبالٹ چھروں کو "ٹریسر" کے طور پر استعمال کیا گیا۔ اس سے یہ افواہیں پھیل گئیں کہ برطانیہ کوبالٹ بم تیار کر رہا ہے۔ طبیعیات بم کور کے اندر نیوٹرانوں کی تعداد کے لیے بازی کی مساوات اس طرح دی گئی ہے: جہاں نیوٹرانوں کی تعداد کی کثافت ہے، اوسط نیوٹرون کی رفتار ہے، فی فشن پیدا ہونے والے ثانوی نیوٹرانوں کی تعداد ہے، فشن کا مطلب آزاد راستہ ہے اور کور میں نیوٹرانوں کے لیے نقل و حمل کا مطلب آزاد راستہ ہے۔ سمت پر منحصر نہیں ہے، لہذا ہم لیپلیس آپریٹر کی اس شکل کو کروی نقاط میں استعمال کر سکتے ہیں: علیحدہ جزوی تفریق مساوات کو حل کرنے سے ہمیں ملتا ہے: کہاں اور چھیڑ چھاڑ کے لیے، نیوٹرانوں کی پیداوار سے متعلق پہلی مساوات میں پہلی اصطلاح کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے، چھوڑ کر: علیحدگی کو مستقل طور پر سیٹ کریں۔ اگر (مطلب یہ ہے کہ چھیڑ چھاڑ میں نیوٹرون کی کثافت مستقل ہے) حل بن جاتا ہے: جہاں اور انضمام کے مستقل ہیں۔ اگر (مطلب یہ ہے کہ چھیڑ چھاڑ میں نیوٹران کی کثافت بڑھ رہی ہے) حل بن جاتا ہے: جہاں سربر نے نوٹ کیا کہ کور اور چھیڑ چھاڑ کے درمیان کی حد پر، نیوٹران کا پھیلاؤ سلسلہ مسلسل ہونا چاہیے، لہذا اگر کور کا رداس ہے تو: اگر کور میں نیوٹران کی رفتار اور چھیڑ چھاڑ ایک جیسی ہے، تو اور: بصورت دیگر ہر طرف کو متعلقہ نیوٹران کی رفتار سے ضرب دینی ہوگی۔ نیز: اس صورت کے لیے جہاں: اگر چھیڑ چھاڑ واقعی موٹی ہے، یعنی اس کا تخمینہ اس طرح لگایا جا سکتا ہے: اگر چھیڑ چھاڑ (غیر حقیقی طور پر) خلا ہے، تو نیوٹرون بکھرنے والا کراس سیکشن صفر اور ہوگا۔ مساوات بن جاتی ہے: جس سے مطمئن ہوتا ہے: اگر چھیڑ چھاڑ بہت موٹی ہے اور اس میں نیوٹرون بکھرنے کی خصوصیات کور سے ملتی جلتی ہیں، یعنی: تب مساوات بن جاتی ہے: جو اس وقت مطمئن ہوتی ہے جب: اس صورت میں، تنقیدی رداس اس سے دوگنا ہوتا ہے اگر کوئی چھیڑ چھاڑ موجود نہ ہوتی۔ چونکہ حجم رداس کے مکعب کے متناسب ہے، اس لیے ہم سربر کے اس نتیجے پر پہنچتے ہیں کہ تنقیدی کمیت میں آٹھ گنا کمی نظریاتی طور پر ممکن ہے۔ نوٹ حوالہ جات جوہری ہتھیاروں کا ڈیزائن