النبض الكهرومغناطيسي النووي ((nuclear electromagnetic pulse (nuclear EMP) هو خاصية راديوية كهرومغناطيسية تُنتج عبر انفجار نووي. ينتج عنها تغير سريع للحقلين الكهربائي والمغناطيسي، والذي يمكن بدوره أن يمكن أو يؤثر على معدات كهربائية، أو إلكترونية، ويؤدي إلى توليد تيارات وفروق جهد كهربائية مدمرة لها. تتباين الآثار الناتجة عن ال EMP وفق عوامل عديدة، أهمها هو ارتفاع موضع الانفجار نفسه. تعود أول إشارة لها إلى العالم جيمس كلارك ماكسويل.[1]
الاصطلاح
اصطلاح "نبض كهرومغناطيسي" يستبعد بشكل عام بعض مستويات الطيف البصرية (الأشعة تحت الحمراء وغير المرئية وفوق البنفسجية)، كما يستبعد أيضا حالات التأين الإشعاعي، كما هو الحال مع الأشعة السينية وأشعة غاما.
- مقالة مفصلة: نبضة كهرومغناطيسية
في النطاق العسكري، تُعرف الرؤوس النووية الحربية التي تنفجر مئات الكيلومترات فوق سطح الأرض برأس نبضي كهرومغناطيسي عالي الارتفاع ((high-altitude electromagnetic pulse (HEMP). تعتمد الآثار الناجمة عن انفجار كهذا على الارتفاع فوق سطح الأرض وعلى مقدار الطاقة المخزنة ومقدار مخرج أشعة غاما بالإضافة للتفاعل الذي يحصل مع مجال الأرض المغناطيسي ومقدار الحماية من الأمواج الكهرومغناطيسية للأهداف على سطح الأرض.
التاريخ
عُرفت حقيقة تولد النبضات الكهرومغناطيسية الناجمة عن الانفجارات النووية منذ بدء التجارب على هذه الأسلحة، لكن لم يكن قد تم تحديد مقدار هذه النبضات (EMP) وقياسها في ذلك الوقت بعد.[2]
خلال التجارب النووية الأولى للولايات المتحدة في 16 يوليو 1945، تمت وقاية المعدات الإلكترونية وأجهزة القياس من الأشعة والأمواج الكهرومغناطيسية، وأحيانا بحماية مضاعفة. وبرغم ذلك تعطلت العديد من المعدات وأجهزة القياس نتيجةً لتلك التجارب.[3] خلال التجارب النووية البريطانية بين عامي 1952 و 1953 تعطلت أيضا العديد من المعدات خلال التجارب، وهو ما تمت نسبته للنبضات الكهرومغناطيسية المتولدة عنها.[4][5]
خصائض النبضات الكهرومغناطيسية النووية
تم تعريف النبض الكهرومغناطيسي النووي من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) كنبض مركب من ثلاثة أقسام.[6] سُميت هذه الأقسام بالرموز E1 و E2 و E3.[7]
E1
النبضة E1 هي الجزء بالغ السرعة من النبض الكهرومغناطيسي النووي (EMP). وهذا الحقل الكهرومغناطيسي قصير الزمن وقوي المجال يولد فروق جهد عالية جدا في الموصلات الكهربائية. أكثر الدمار الذي يحلُ بالمعدات والأجهزة هو توليد فروق جهد تفوق جهد الانهيار لها وبهذا يمكن لل E1 تدمير الحواسيب ومعدات الإتصال في زمن قصير من جزء أو بعض من النانوثانية. ولهذا يُشترط في درع الحماية من الأمواج أن يستطيع التعامل مع التغير السريع في فروق الجهد ويوجد بعض الحمايات التي تستطيع إيقاف نبض E1 ومنع تأثيره المدمر.
تنتج نبضات E1 عندما تقوم ترددات غاما الناتجة عن الانفجار النووي بتأيين الذرات لمستويات طاقة عُليا. يُعرف هذه الحالة بتأثير كومبتون والتيار الناتج عنه يُدعى تيار كومبتون. تتجه الإلكترونات لمستويات طاقة أدنى بسرعة تزيد عن 90% من سرعة الضوء. بغياب حقل مغناطيسي، يؤدي هذا التأثير إلى توليد تيار كهربائي بترددات عالية خارجة من منطقة الانفجار. يعمل الحقل الغناطيسي للأرض على ثني مسار الإلكترونات بزاوية قائمة لكل من متجهي الحقل المغناطيسي والجزئيات، وهو ما يُنتج تردد سنكروتروني. وبما أن نبضات غاما تنطلق بسرعة الضوء، فتتحد وتضاعف الترددات السنكروترونية لإلكترونات كومبتون وتقود إلى نبضات كهرومغناطيسية ذات مدى زمني قصير ولكن بقوة شديدة فوق المنطقة المعنية.[8]
E2
الجزء الثاني للنبض الكهرومغناطيسي يُدعى E2 ويُنتَج بسبب أشعة غاما المنتشرة والتي تُصدرها النيوترونات. لهذه المكونة زمن متوسط، وفقا لتعريف ال IEC ويدوم مدة تترواح بين 1 مل ثانية و ثانية واحدة. لل E2 الكثير من أوجه الشبه مع البرق، مع فارق أن ما ينتجه البرق من E2 قد يستمر فترة أطول بكثير منه في الحالة النووية. بسبب هذا التشابه مع البرق وبسبب تتطوير العديد من التقنيات للوقاية من الصواعق، فإن هذا الجزء من النبض النووي يُعتبر الأسهل من حيث الوقاية منه.[7]
تقرير لجنة الخبراء لل EMP ذكرت عام 2004 بأنه، وبشكل عام، فإن القسم الثاني للنبض النووي ليس ذا خطر بحياله على المعدات والأجهزة، كونها تتضمن حماية من الصواعق بتقنيات مجربة. لكن الخطر الأكبر الذي ينجم هو بسبب تآزر القوى الذي يحدث: بما أن ال E2 تنشأ بعد أجزاء صغيرة من الثانية من ال E1، والتي لها قابلية التدمير.[9]
مقالات ذات صلة
المراجع
- Wood, J. (2007). Nuclear power (الطبعة 1. publ.). Stevenage: Institution of Engineering and Technology. .
- Broad, William J. "Nuclear Pulse (I): Awakening to the Chaos Factor", Science. 29 May 1981 212: 1009–1012
- Bainbridge, K.T., (Report LA-6300-H), Los Alamos Scientific Laboratory. May 1976. p. 53 Trinity - تصفح: نسخة محفوظة 12 ديسمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
- Baum, Carl E., IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. Vol. 49, No. 2. pp. 211–218. May 2007. Reminiscences of High-Power Electromagnetics - تصفح: نسخة محفوظة 26 مارس 2012 على موقع واي باك مشين.
- Baum, Carl E., Proceedings of the IEEE, Vol. 80, No. 6, pp. 789–817. June 1992 "From the Electromagnetic Pulse to High-Power Electromagnetics" - تصفح: نسخة محفوظة 21 أغسطس 2014 على موقع واي باك مشين.
- Electromagnetic compatibility (EMC), Part 2: Environment, Section 9: Description of HEMP environment – Radiated disturbance. Basic EMC publication, IEC 61000-2-9 نسخة محفوظة 19 مايو 2000 على موقع واي باك مشين.
- "Report of the Commission to Assess the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (EMP) Attack" Volume 1: Executive Report 2004 نسخة محفوظة 16 نوفمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
- Broad, William J. "Nuclear Pulse (I): Awakening to the Chaos Factor", Science. 29 May 1981
- Report of the Commission to Assess the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (EMP) Attack. Volume 1. Executive Report. 2004. p. 6. [1] - تصفح: نسخة محفوظة 17 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.