ما هو الرقم الذري لليورانيوم؟
اليورانيوم 235 هو نظير لعنصر اليورانيوم -ذو العدد الذري رقم 92- ووزنه الذري 235.[1][2][3] يوجد اليورانيوم في الطبيعة في صورة نظيرين مشعين هما اليورانيوم-235 واليورانيوم-238 الذي له الوزن الذري 238. ونسبة تواجد اليورانيوم-235 في اليورانيوم الخام يعادل 0.7 %، أي من كل 1000 ذرة من ذرات اليورانيوم نجد 7 ذرات فقط لليورانيوم-235، والباقي، أي 993 ذرة لليورانيوم-238. وتتميز نواة اليورانيوم-235 بشراهة كبيرة للنيوترونات حيث تمتصها ويحدث بينهما تفاعل يؤدي إلى انشطار نواة اليورانيوم-235 إلى جزئين متساويين تقريباً، مكونة عناصر جديدة يكون عددها الذري نحو 46 وزنها الذري نحو117. وعندما تنشطر نواة اليورانيوم-235 ينطلق منها أيضا في المتوسط عدد 2 من النيوترونات، والتي قد تتفاعل مع نوايا أخرى من اليورانيوم-235 في تفاعل يسمى التفاعل المتسلسل.
لكي يعمل السلاح الانشطاري، لا بد من تواجد كمية كافية من المادة الانشطارية لدعم التفاعل المتسلسل، تسمى «كتلة حرجة». لفصل نظير اليورانيوم-235 القابل للانشطار عن يورانيوم-238 غير القابل للانشطار، هناك طريقتان اعتمدتا على فكرة أن يورانيوم-238 كتلته الذرية أكبر من كتلة يورانيوم-235 الذرية، وهما طريقتي فصل النظائر و. كانت عملية الإنتاج وفصل النظير النادر تتم في موقع سري في أوك ريدج. حينئذ، كان مصنع K-25 أكبر مصنع في العالم يغطيه سقف واحد. عمل في ذلك الموقع في ذروته عشرات الآلاف من الناس دون أن يدري معظم ما طبيعة العمل الذي يؤدونه. وعلى الرغم من أن يورانيوم-238 لا يمكن استخدامه لبدء تفاعلات القنبلة الذرية، إلا أنه عندما يمتص نيوترون، فإنه يتحول إلى يورانيوم-239 الذي يضمحل إلى نبتونيوم-239، ثم يستقر نهائيًا في صورة بلوتونيوم-239، وهو العنصر الذي لا يتواجد في الطبيعة، ولكنه قابل للانشطار مثل يورانيوم-235. وبعد نجاح فيرمي في عمل أول تفاعل نووي متسلسل أمكن التحكم فيه في معمل شيكاغو بايل -1، أنشأت مفاعلات عملاقة سريًا في موقع هانفورد لتحويل يورانيوم-238 إلى بلوتونيوم لاستخدامه في القنابل. كانت أبسط صور الأسلحة النووية في صورة «مسدس انشطاري» به كتلتين دون-حرجتين من يورانيوم-235، يدفعان تجاه بعضهما البعض ليتحولا إلى كتلة حرجة مثالية لبدء التفاعل المتسلسل، ويحدث الانفجار غير المتحكم فيه. استخدمت تلك الفكرة في قنبلتي الولد الصغير (يورانيوم) والرجل النحيف (بلوتونيوم)، بينما استخدمت تقنية قنبلة سحق البلوتونيوم في قنبلة الرجل البدين. وفي بداية سنة 1943 م، قرر أوبنهايمر مواصلة العمل في مشروعي الرجل النحيف (مسدس البلوتونيوم) والرجل البدين (سحق البلوتونيوم). حظي المشروع الأول بالجهود البحثية الأكبر، نظرًا لأنه كان الأكثر غموضًا في بعض جوانبه. وفي ديسمبر 1943 م، وصل فريق بريطاني به 19 عالمًا إلى لوس ألاموس، وتم تعيين هانز بيته رئيسًا لقسم الأبحاث النظرية.