عدسة متفجرة

العدسة المتفجرة - كما هو مستخدم، على سبيل المثال، في الأسلحة النووية - عبارة عن شحنة مُشكّلة عالية التخصص . وهي عمومًا جهاز يتكون من عدة شحنات متفجرة . تُرتّب هذه الشحنات وتُشكّل بهدف التحكم في شكل موجة الانفجار التي تمر عبرها. تُشبه العدسة المتفجرة من حيث المفهوم العدسة البصرية التي تُركّز موجات الضوء . تُختار الشحنات التي تُكوّن العدسة المتفجرة بحيث يكون لها معدلات انفجار مختلفة. لتحويل جبهة موجية كروية متوسعة إلى جبهة كروية متقاربة باستخدام حد فاصل واحد فقط بين المتفجرات المكونة لها، يجب أن يكون شكل الحد الفاصل قطعًا مكافئًا ؛ وبالمثل، لتحويل جبهة كروية متباعدة إلى جبهة مسطحة، يجب أن يكون شكل الحد الفاصل قطعًا زائدًا ، وهكذا. يمكن استخدام عدة حدود فاصلة لتقليل الانحرافات (الاختلافات عن الشكل المقصود) للجبهة الموجية النهائية.

خلال مشروع مانهاتن ، اقترح جيمس إل. تاك استخدام عدسات متفجرة لتحقيق انضغاط أكثر تجانسًا للقنبلة الذرية. يُنسب إلى تاك، وسيث نيدرمير ، وجون فون نيومان ابتكار طريقة العدسات المتفجرة المستخدمة في أولى الأسلحة النووية من نوع الانضغاط . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

في السلاح النووي، تُستخدم مجموعة من العدسات المتفجرة لتحويل موجات الانفجار المتباعدة ذات الشكل الكروي تقريبًا إلى موجة واحدة متقاربة كروية الشكل. تُستخدم هذه الموجة المتقاربة لضغط القذائف المختلفة (الغطاء، العاكس، الدافع، إلخ) وأخيرًا لضغط لب المادة الانشطارية ( الحفرة ) إلى حالة حرجة فورية . تُصنع هذه العدسات عادةً من مادة متفجرة ملتصقة بالبلاستيك وحشوة خاملة تُسمى مُشكِّل الموجة، والتي غالبًا ما تكون من رغوة كثيفة أو بلاستيك ، مع إمكانية استخدام مواد أخرى. أما العدسات المتفجرة الأخرى، وخاصةً القديمة منها، فلا تحتوي على مُشكِّل الموجة، بل تستخدم نوعين من المتفجرات بسرعات انفجار مختلفة بشكل ملحوظ ، تتراوح بين 5 و9 كم/ث. ويؤدي استخدام المتفجرات منخفضة وعالية السرعة إلى توليد موجة انفجار متقاربة كروية الشكل لضغط المادة النووية. استخدم جهاز Gadget الأصلي المستخدم في اختبار Trinity و Fat Man الذي أُلقي على ناغازاكي مادة Baratol كمتفجر منخفض التأثير ومادة Composition B كمتفجر سريع، ولكن يمكن استخدام تركيبات أخرى. ^{[ 3 ]} 

يمثل الرسم التوضيحي على اليسار مقطعًا عرضيًا لجزء من إسفين متعدد الأضلاع. تُركّب هذه الأجزاء معًا لتشكيل جهاز كروي . يُطلق مُفجّر سلك الجسر المتفجر في أقصى اليسار موجة تفجير نصف كروية عبر المادة المتفجرة الخارجية عالية السرعة. (وهي نصف كروية لأن سلك الجسر المتفجر يعمل كمُفجّر نقطي). عند انتقال الموجة إلى المادة المتفجرة الداخلية ذات الشكل الدقيق، تتشكل موجة كروية جديدة متمركزة حول الجسم. يعتمد نجاح عمل هذا الجهاز على بدء الموجة في كل جزء في آنٍ واحد، وانتظام ودقة سرعة الموجة، وصحة ودقة شكل السطح الفاصل بين المادتين المتفجرتين.

أُجريت سلسلة من التجارب في عامي 1944 و1945 خلال مشروع مانهاتن لتطوير العدسات اللازمة لعملية انضغاط ناجحة. وكانت سلسلة تجارب رالا من أهم هذه التجارب .

في البداية، تم استخدام مجموعة مكونة من 32 نقطة (كل منها يحتوي على زوج من الصواعق السلكية المتفجرة).

وفي وقت لاحق، تم تجربة تجميع مكون من 92 "نقطة"، بهدف الحصول على تجميع أصغر مع أداء محسّن.

وأخيرًا، مع نجاح جهاز سوان النووي التجريبي، أصبح تركيب نقطتين ممكنًا. استخدم سوان نظام "عدسة هوائية" بالإضافة إلى الشحنات المشكلة، وأصبح أساسًا لجميع التصاميم الأمريكية اللاحقة، النووية والحرارية النووية على حد سواء، وتميز بصغر الحجم وخفة الوزن والموثوقية والسلامة الاستثنائية، فضلاً عن استخدامه لأقل كمية من المواد الاستراتيجية مقارنة بأي تصميم آخر.

تُستخدم العدسات التي تستخدم تقنيات تصميم بديلة وتنتج مخرجات " موجة مستوية " مسطحة في تجارب فيزياء الضغط العابر العالي وعلوم المواد. ^{[ 4 ]}

• عمق الصدم
• تصميم الأسلحة النووية