ماجرای فلز ارزشمندی که بمب اتم آن را برای همیشه از ما گرفت!

به گزارش می‌متالز به نقل از آی‌ای، پس از آن که انسان‌ها شروع به رمزگشایی از اسرار اتم کردند، بسیاری از جنبه‌های جهان ما هرگز مثل سابق نشد. اما یکی از تاثیرات کمتر شناخته شده‌ی آزمایش‌های اتمی، اثر آن‌ها بر تولید فولاد بود. این اثر در واقع به اندازه‌ای مهم بود که فولاد ساخته شده‌ی پیش از سال ۱۹۴۵ امروزه بسیار ارزشمند است. اما علت چیست؟

در ماه مه سال ۲۰۲۳، اخباری در سراسر جهان مبنی بر غارت شدن دو کشتی نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا توسط یک کشتی چینی منتشر شد. کشتی توقیف شد و مقادیر زیادی مهمات مربوط به دوران جنگ جهانی دوم در آن کشف شد. اما چرا این کشتی‌های غرق شده اینگونه مورد هدف قرار گرفته بودند؟ پیش از آن که به سوال پاسخ دهیم باید در مورد فولاد پیش از جنگ اطلاعاتی به دست آوریم.

فولاد پیش از جنگ چیست؟

فولاد پیش از جنگ که به طور دقیق‌تر فولاد کم سابقه (low-background-steel) نامیده می‌شود، به هر فولادی گفته می‌شود که قبل از انفجار اولین بمب هسته‌ای در روز ۱۶ ژوئیه سال ۱۹۴۵ تولید شده باشد. این انفجار با نام رمز تثلیث (Trinity) جهان را از بسیاری جهات، از جمله شیمیایی، تغییر داد. انفجار‌های هسته‌ای ده‌ها ایزوتوپ رادیواکتیو را در اتمسفر آزاد کردند که پیش از این هرگز در طبیعت وجود نداشته‌اند. ایزوتوپ‌هایی همچون پلوتونیوم-۲۳۹، استرانسیوم-۹۰، سزیوم-۱۳۷ و تکنتیوم-۹۹.

طی ۳۵ سال بعدی، ایالات متحده، اتحاد جماهیر شوروی، بریتانیای کبیر، فرانسه و چین بیش از ۱۰۰۰ آزمایش هسته‌ای در جو انجام دادند. این فعالیت‌ها منجر به انتشار مقادیر زیادی ایزوتوپ در سراسر سیاره‌ی ما و جو آن شد.

فرآیند بِسمر، که برای ساخت فولاد استفاده می‌شود متشکل از دمیدن هوای جو به درون آهن مذاب است. در نتیجه، ایزوتوپ‌ها نه تنها در هوا، بلکه تقریبا در تمام قطعات فولادی تولید شده پس از سال ۱۹۴۵ نیز جریان یافتند. این موضوع شاید چندان مهم به نظر نرسد، اما این آلودگی در واقع برای مختل کردن کار برخی دستگاه‌های علمی ساخته شده از این فولاد، کافی است.

از آنجایی که کشتی‌های فعال متعلق به دوران پیش از سال ۱۹۴۵ بسیار نادر هستند، البته به غیر از آن‌هایی که در نمایشگاه‌ها قرار دارند، تنها منبع مهم امروزی از این فولاد به کشتی‌های قدیمی برمی‌گردد.

خوشبختانه، از پایان آزمایش‌های هسته‌ای در دهه‌ی ۱۹۶۰ تاکنون سطح تشعشعات جو به میزان طبیعی نزدیک شده است. در بیشتر موارد، فولاد جدید به اندازه‌ی کافی «غیرآلوده» است که بتوان از آن برای استفاده در بیشتر موارد حساس به تشعشع استفاده کرد. علت این است که فولادسازی نیز تا حد زیادی از فرآیند بسمر فاصله گرفته و فرآیند اکسیژن پایه که در آن از اکسیژن خالص و بدون آلودگی به جای هوا استفاده می‌شود، جایگزین شده است.

پیشرفت‌های الکترونیک همچنین به دستگاه‌های علمی اجازه می‌دهد تا تشعشعات سرگردان رادیواکتیو را کاهش دهند و بنابراین فولاد کم‌سابقه دیگر برای همه ابزار‌ها ضروری نیست مگر برای حساس‌ترین ابزار‌ها مانند آشکارساز‌های نوترینو.

با این وجود، برخی از موارد مصرف بسیار حساس، مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات، شمارشگر‌های گایگر و تجهیزات سنجش روی فضاپیماها، همچنان به آلودگی بسیار کم تا صفر نیاز دارند.

حتی فولاد کم سابقه نیز می‌تواند برای حساس‌ترین موارد مصرف بیش از حد رادیواکتیو باشد و به جای آن می‌توان از مس با خلوص بالا استفاده کرد.

پنج کاربرد فولاد پیش از جنگ

همانطور که پیش‌تر به آن اشاره شد، فولاد پیش از جنگ برای مواردی که نیاز به آلودگی کمی از سوی ایزوتوپ‌های پرتوزا دارند، ارزشمند است. این موارد شامل تجهیزات علمی، تجهیزات پزشکی و برخی موارد هوافضا می‌شود. در ادامه به چند نمونه‌ی خاص از کاربرد‌های فولاد پیش از جنگ اشاره می‌کنیم.

۱. آشکارساز‌های نوترینو

نوترینو یک ذره‌ی زیر اتمی شبیه به الکترون است، اما بار الکتریکی ندارد و جرم بسیار کمی دارد که حتی ممکن است صفر باشد.

نوترینو‌ها یکی از فراوان‌ترین ذرات جهان هستند. از آنجایی که آن‌ها تعامل بسیار کمی با ماده دارند و تشخیص آن‌ها بسیار دشوار است، فیزیکدانان باید آشکارساز‌هایی در اعماق زمین بسازند تا از آن‌ها در برابر پرتو‌های کیهانی محافظت کنند. مواد تشکیل دهنده‌ی آشکارساز نیز باید تا حد امکان «تمیز» باشد تا اطمینان حاصل شود که هیچ سیگنال نادرستی تشخیص داده نمی‌شود.

۲. آزمایش‌های ماده تاریک

مانند آشکارساز‌های نوترینو، آزمایش‌هایی که سعی می‌کنند ذرات ماده تاریک را مستقیما شناسایی کنند، به حداکثر حساسیت نیاز دارند. فولاد کم سابقه به عنوان محافظ و گاهی اوقات ساختار این آشکارساز‌ها ضروری است.

۳. طیف‌سنجی اشعه گاما

طیف‌سنج پرتو گاما توزیع و شدت پرتو‌های گاما را اندازه‌گیری می‌کند تا یک طیف گویا برای تحلیل علمی و فنی تولید کند. این می‌تواند شامل ترکیب یک ماده یا شکار آب در سیارات دور باشد.

هرگونه تابش پس زمینه از مواد ابزار می‌تواند نتایج را تحریف کند. فولاد کم سابقه یک محیط «تمیز» برای این اندازه‌گیری‌ها ایجاد می‌کند و آن‌ها را تا حد قابل قبولی دقیق و قابل اعتماد می‌کند.

۴. شمارشگر‌های گایگر

شمارشگر گایگر وسیله‌ای الکترونیکی برای تشخیص و اندازه‌گیری تشعشعات یونیزه شده است که معمولا در دزیمتری تشعشع، حفاظت رادیولوژیکی، فیزیک تجربی و صنعت هسته‌ای استفاده می‌شود. یکی از نمونه‌های بارز آن اتاق‌های شمارش جسدهاست که در بیمارستان‌ها و نیروگاه‌های هسته‌ای برای اندازه‌گیری جذب رادیواکتیو استفاده می‌شود.

این اتاق‌ها برای جلوگیری از تداخل تشعشعات پس‌زمینه به محافظ فلزی ضخیم نیاز دارند، اما فقط فولادی که پیش از سال ۱۹۴۵ تولید شده است برای چنین استفاده‌ای ایمن است.

در حالی که فولاد جدید برای اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق یا هنگام اندازه‌گیری سطوح تابش بسیار پایین در اکثر شمارشگر گایگر مناسب عمل می‌کند، اما ممکن است برای جلوگیری از تداخل در خود روند کار شمارشگر به فولاد پیش از جنگ نیاز داشته باشیم.

۵. ماموریت‌های فضایی

ممکن است برای اطمینان از عملکرد بهینه ابزار در ماموریت‌های فضایی که دارای ابزار‌های حساس هستند و در محیط‌هایی با رادیواکتیویته طبیعی کم انجام می‌شوند، به فولاد پیش از جنگ نیاز باشد. برخی از نمونه‌های برجسته آن‌ها عبارتند از حسگر‌های روی فضاپیمای وویجر ۱ و ۲ و فضاپیمای اکسپلورر ۱.

چرا فولاد پیش از جنگ تا این اندازه ارزشمند است؟

به طور خلاصه باید گفت که علت به شدت نادر بودن آن است. بیشتر فولاد‌های ساخته شده‌ی پیش از شروع آزمایشات هسته‌ای مدت زیادی است که بازیافت شده یا تغییر کاربری داده‌اند. با این حال، زمانی که کشتی‌ها غرق می‌شوند، این فولاد را برای مدتی طولانی حفظ می‌کنند؛ و تنها بدنه‌ی کشتی نیست که ارزشمند است.

بسیاری از عناصر کشتی‌های قدیمی حاوی این فولاد نادر هستند که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به تسلیحات یعنی تفنگ‌ها و سپرها، جرثقیل‌های دریک، تجهیزات و سایر اقلامی که هنوز در هنگام غرق شدن کشتی در آن وجود داشته‌اند، اشاره کرد. اما این تنها بخشی از داستان است. بسیاری از این کشتی‌های غرق شده صد‌ها تا هزاران فوت زیر آب هستند، به ویژه آن‌هایی که در اقیانوس آرام رها شده‌اند.

این امر دسترسی به آن‌ها را برای اکثر شرکت‌های بازیابی بسیار دشوار می‌کند. هر کسی که امیدوار است یک کشتی جنگی قدیمی را غارت کند، برای رسیدن به آن به تجهیزات تخصصی گران قیمتی نیاز دارد. بازیابی فولاد و بالا کشیدن آن به سطح دریا نیز چالش بزرگ بعدی است.

بنابراین، ترکیب نادر بودن و دشواری بازیابی به این معنی است که تامین‌کنندگان می‌توانند پول زیادی برای این موارد دریافت کنند. اما در مورد چه میزان پول صحبت می‌کنیم؟

یافتن ارقام دقیق به ازای وزن فولاد چندان آسان نیست، اما برای آن که ذهنیت بهتری داشته باشید باید گفت که مشخص است که سرب پیش از جنگ زمانی که از کشتی بادبانی بزرگ گالئون اسپانیایی به نام سان‌ایگناسیو (San Ignacio) بازیابی شد، به قیمت ۳۳ دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته شد. در حالی که سرب معمولی حدود ۱.۸۷ دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته می‌شد.

اما فولاد چطور؟

در زمان نگارش این مقاله، یک تُن فولاد را می‌توان با قیمت لحظه‌ای در بورس نیویورک (NYSE) با قیمتی در حدود ۱۹۳۰ دلار در هر تُن خرید. اگر فولاد پیش از جنگ به اندازه‌ی سرب پیش از جنگ با ارزش باشد، به این معنی است که ممکن است به چیزی حدود ۳۴ هزار دلار در هر تُن برسد.

خطر یورش به فولاد در کشتی‌های غرق شده‌ی معروف

بنابراین، با توجه به ارزش آن، ممکن است از خود بپرسید که کدام کشتی‌ها در سرتاسر جهان در خطر غارت قرار دارند. در ادامه نگاهی به معروف‌ترین موارد می‌اندازیم.

۱. کشتی

• اچ‌ام‌اس پرنس آو ولز (HMS Prince of Wales)
• عمق قرار گرفتن بقایا: ۶۸ متر
• مکان: دریای جنوبی چین

این کشتی که در سال ۱۹۳۷ به آب انداخته و در سال ۱۹۳۹ ماموریت خود را شروع کرد، یک کشتی جنگی کلاس King George V نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا بود. او با جابجایی حدود ۴۳ هزار و ۷۸۰ تن وزن، یکی از آراسته‌ترین کشتی‌ها در جنگ به حساب می‌آمد.

با این حال این کشتی در ماه دسامبر سال ۱۹۴۱ به پایان خود رسید و توسط اژدر‌های پرتاب شده از هواپیما‌های ژاپنی در طول نبرد مالایا غرق شد. بقایای کشتی تا عمق حدود ۲۲۳ فوتی (۶۸ متری) پایین رفت و حدود ۸۴۰ خدمه خود را نیز به همراه برد. پایانی غم‌انگیز برای یک کشتی جنگی بسیار محبوب.

با این حال، لاشه این کشتی در سال ۲۰۱۴ کشف شد که آسیب زیادی دیده بود.

با وجود اعتراضات دولت بریتانیا، به نظر می‌رسد این کشتی هنوز مورد غارت قرار می‌گیرد. یک کشتی چینی به نام چوان هونگ ۶۸ در ماه مه سال ۲۰۲۳ به طور غیرقانونی لاشه آن را برای به دست آوردن فولاد کم سابقه جابجا کرد.

۲. اچ‌ام‌اس ریپالس (HMS Repulse)

• عمق قرار گرفتن بقایا: ۳۲ متر
• مکان: دریای جنوبی چین

اچ‌ام‌اس ریپالس که در سال ۱۹۱۶ راه‌اندازی شد، یک رزم‌ناو جنگی کلاس Renown متعلق به نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا بود. این کشتی حدود ۲۷ هزار و ۲۰۰ تن وزن داشت و در کمتر از ۱۵ ماه ساخته شد. پس از راه‌اندازی، او و همتای دیگرش تبدیل به سریع‌ترین کشتی‌های پایگاه شناور شدند.

کشتی‌های پایگاه، مهم‌ترین کشتی‌های جنگی بوده و به‌طور معمول بسیار بزرگ‌تر از سایر کشتی‌های نظامی هستند. کشتی پایگاه، معمولا محل فرود هواپیما‌ها یا کشتی اصلی یک ناوگان دریایی است.

این یک کشتی بسیار تزئین شده بود و در بسیاری از اقدامات مهم در طول و میان جنگ جهانی اول و دوم نقش داشت. داستان از بین رفتن اچ‌ام‌اس ریپالس ارتباط نزدیکی با داستان کشتی اچ‌ام‌اس شاهزاده ولز دارد، زیرا هر دوی آن‌ها در اقدام مرگبار مشابهی شرکت داشتند. ریپالس در روزی مشابه اچ‌ام‌اس شاهزاده ولز مورد اصابت بمب افکن‌های ژاپنی قرار گرفت.

هر دو کشتی در نزدیکی هم و در اعماق آب آرمیده‌اند.

۳. ناوگان دریای آزاد آلمان

• عمق قرار گرفتن بقایا: حدود ۳۰ متر
• مکان: اسکاپا فلو، اسکاتلند

پس از آتش بس در ماه نوامبر ۱۹۱۸، که به پایان جنگ جهانی اول منجر شد، ناوگان دریای آزاد آلمان دستور گرفت تا در بندری بی طرف پهلو بگیرد، تا متفقین تصمیم بگیرند که با آن چه کنند. پایگاه نیروی دریایی بریتانیا، اسکاپا فلو، در جزایر اورکنی در شمال سرزمین اصلی اسکاتلند به عنوان محل پهلوگیری انتخاب شد.

در ماه ژوئن سال ۱۹۱۹، ۷۴ کشتی از ناوگان دریای آزاد آلمان در اسکاپا فلو نگهداری می‌شدند در حالی که متفقین درباره‌ی سرنوشت آن‌ها در کنفرانس صلح ورسای بحث می‌کردند.

دریابُد لودویگ فون رویتر (Ludwig von Reuter)، افسر آلمانی و فرمانده، تصمیم گرفت کشتی‌ها را غرق کند تا از افتادن ناوگان مستقر به دست متفقین جلوگیری کند. در روز ۲۱ ژوئن سال ۱۹۱۹ از ترس شکست مذاکرات صلح و از سرگیری جنگ، دستور غرق کردن کشتی‌ها را صادر شد.

در عرض چند ساعت، ۵۲ کشتی از ۷۴ کشتیِ توقیف شده غرق شدند. انگلیسی‌ها که غافلگیر شده بودند، موفق شدند چند کشتی را از غرق شدن نجات دهند و به سمت برخی کشتی‌ها و خدمه‌ی آلمانی شلیک کردند. ۹ ملوان آلمانی کشته شدند که آخرین تلفات جنگ جهانی اول بود.

این لاشه‌ها تا زمانی که صفحات بدنه‌ی کشتی اس‌ام‌اس کرنپرینز ویلهلم (SMS Kronprinz Wilhelm) در سال ۱۹۷۴ برای ساختن یک اتاق در بیمارستانی در اسکاتلند تغییر کاربری داده شدند، در جای خود باقی ماندند.

همچنین شایعاتی وجود دارد مبنی بر اینکه فولاد کشتی اس‌ام‌اس مارکگراف در آشکارساز‌های تشعشعی در اولین ماهواره‌ی آمریکا یعنی اکسپلورر ۱، و کاوشگر‌های فضایی وویجر ۱ و وویجر ۲ استفاده شده است، و این تنها کشتی جنگی است که پایش به فضا می‌رسد. با این حال، چنین ادعا‌هایی به طور رسمی توسط ناسا تایید نشده است.

فولاد پیش از جنگ منبع بسیار با ارزشی برای برخی از موارد مصرف فوق‌العاده تخصصی است، اما تامین این مواد با ملاحظات اخلاقی و فنی هنگام غارت کشتی‌های غرق شده همراه است.

در حالی که لاشه‌های زیادی در اعماق آب‌های دور از خشکی قرار گرفته است، بعید به نظر می‌رسد که غارت این لاشه‌ها به طور کلی از بین برود. اما تلاش‌ها برای محافظت از این کشتی‌های غرق شده تا حد امکان در حال انجام است.

منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)