Vũ khí hạt nhân

Posted on March 29, 2010

0


Vũ khí hạt nhân (tiếng Anh: nuclear weapon) là loại vũ khí mà năng lượng của nó do các phản ứng phân hạch hoặc/và nhiệt hạch gây ra. Một vũ khí hạt nhân nhỏ nhất cũng có sức công phá lớn hơn bất kỳ vũ khí quy ước nào. Vũ khí có sức công phá tương đương với 10 triệu tấn thuốc nổ có thể phá hủy hoàn toàn một thành phố. Nếu sức công phá là 100 triệu tấn (mặc dù hiện nay chưa thể thực hiện được) thì có thể phá hủy một vùng với bán kính 100 – 160 km.

Cho đến nay, mới chỉ có hai quả bom hạt nhân được dùng trong Đệ nhị thế chiến: quả bom thứ nhất được ném xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày 6 tháng 8 năm 1945 có tên là Little Boy và được làm từ uranium; quả sau có tên là Fat Man và được ném xuống Nagasaki, cũng ở Nhật Bản ba ngày sau đó, được làm từ plutonium.

Hơn hai ngàn vụ nổ hạt nhân sau đó là do việc thử nghiệm hạt nhân, chủ yếu là do các quốc gia sau đây thực hiện: Hoa Kỳ, Liên Xô, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Pakistan.

Các nước hiện nay công bố có vũ khí hạt nhân là Hoa Kỳ, Nga, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Pakistan. Thêm vào đó, Israel có nhiều dấu hiệu chứng tỏ sở hữu bom hạt nhân mặc dù chưa bao giờ chính thức thừa nhận. Gần đây, CHDCND Triều Tiên cũng công bố đã chế tạo được vũ khí hạt nhân. Ukraina cũng có thể sở hữu một quả bom hạt nhân cũ từ thời Liên Xô do sai lầm của thời kỳ hậu chiến tranh lạnh. Việc phi quân sự hóa năng lượng hạt nhân đã được đề xuất cho rất nhiều các ứng dụng dân sự.

Đám mây hình nấm do quả bom nguyên tử ném xuống Nagasaki, Nhật Bản vào năm 1945 cao đến 18 km.

Các loại vũ khí hạt nhân

Thiết kế cơ bản của hai loại bom nguyên tử.Vũ khí hạt nhân đơn giản nhất lấy năng lượng từ quá trình phân hạch (còn gọi là phân rã hạt nhân). Một vật liệu có khả năng phân rã được lắp ráp vào một khối lượng tới hạn, trong đó khởi phát một phản ứng dây chuyền và phản ứng đó gia tăng theo tốc độ của hàm mũ, giải thoát một năng lượng khổng lồ. Quá trình này được thực hiện bằng cách bắn một mẫu vật liệu chưa tới hạn này vào một mẫu vật liệu chưa tới hạn khác để tạo ra một trạng thái gọi là siêu tới hạn. Khó khăn chủ yếu trong việc thiết kế tất cả các vũ khí hạt nhân là đảm bảo một phần chủ yếu các nhiêu liệu được dùng trước khi vũ khí tự phá hủy bản thân nó. Thông thường vũ khí như vậy được gọi là bom nguyên tử, còn gọi là bom A.


Các loại vũ khí cao cấp hơn thì lấy năng lượng nhiều hơn từ quá trình nhiệt hạch (còn gọi là tổng hợp hạt nhân). Trong loại vũ khí này, bức xạ nhiệt từ vụ nổ phân rã hạt nhân được dùng để nung nóng và nén đầu mang tritium, deuterium, hoặc lithium, từ đó xảy ra phản ứng nhiệt hạch với năng lượng được giải thoát lớn hơn rất nhiều. Thông thường vũ khí như vậy được gọi là bom khinh khí, còn gọi là bom hydro, bom H hay bom nhiệt hạch. Nó có thể giải thoát một năng lượng lớn hơn hàng trăm lần so với bom nguyên tử.

Người ta còn tạo ra các vũ khí tinh vi hơn cho một số mục đích đặc biệt. Vụ nổ hạt nhân được thực hiện nhờ một luồng bức xạ neutron xung quanh vũ khí hạt nhân, sự có mặt của các vật liệu phù hợp (như đồng hoặc vàng) có thể gia tăng độ ô nhiễm phóng xạ. Người ta có thể thiết kế vũ khí hạt nhân có thể cho phép neutron thoát ra nhiều nhất; những quả bom như vậy được gọi là bom neutron. Về lý thuyết, các vũ khí phản vật chất, trong đó sử dụng các phản ứng giữa vật chất và phản vật chất, không phải là vũ khí hạt nhân nhưng nó có thể là một vũ khí với sức công phá cao hơn cả vũ khí hạt nhân.

Thiết kế cơ bản của hai loại bom nguyên tử
Năng lượng của vụ nổ hạt nhân
Năng lượng này được xác định theo công thức nổi tiếng của Albert Einstein: E = mc2

Trong đó:
E là năng lượng có thể được giải phóng
m là khối lượng vật chất tham gia phản ứng
c là vận tốc ánh sáng trong chân không
Ảnh hưởng của vụ nổ hạt nhân
Năng lượng từ vụ nổ vũ khí hạt nhân thoát ra ở bốn loại sau đây:

Áp lực — 40-60% tổng năng lượng
Bức xạ nhiệt — 30-50% tổng năng lượng
Bức xạ ion — 5% tổng năng lượng
Bức xạ dư (bụi phóng xạ) — 5-10% tổng năng lượng
Lượng năng lượng giải thoát của từng loại phụ thuộc vào thiết kế của vũ khí và môi trường mà vụ nổ hạt nhân xảy ra. Bức xạ dư là năng lượng được giải thoát sau vụ nổ, trong khi các loại khác thì được giải thoát ngay lập tức.

Năng lượng được giải thoát bởi vụ nổ bom hạt nhân được đo bằng kiloton hoặc megaton – tương đương với hàng ngàn và hàng triệu tấn thuốc nổ TNT (tri-nitro-toluen). Vũ khí phân hạch đầu tiên có sức công phá đo được là vài ngàn kiloton, trong khi vụ nổ bom khinh khí lớn nhất đo được là 10 megaton. Trên thực tế vũ khí hạt nhân có thể tạo ra các sức công phá khác nhau, từ nhỏ hơn một kiloton ở các vũ khí hạt nhân cầm tay như Davy Crockett của Hoa Kỳ cho đến 54 megaton như Bom Sa hoàng (Tsar-Bomba) của Liên Xô (bom này chỉ đưa ra với mục đích chính trị chứ khó thao tác được).


Hiệu ứng quan trọng nhất của vũ khí hạt nhân là áp lực và bức xạ nhiệt có cơ chế phá hủy giống như các vũ khí quy ước. Sự khác biệt cơ bản là vũ khí hạt nhân có thể giải thoát một lượng lớn năng lượng tại một thời điểm. Tàn phá chủ yếu của bom hạt nhân không liên quan trực tiếp đến quá trình hạt nhân giải thoát năng lượng mà liên quan đến sức mạnh của vụ nổ.

Mức độ tàn phá của ba loại năng lượng đầu tiên khác nhau tùy theo kích thước của bom. Bức xạ nhiệt suy giảm theo khoảng cách chậm nhất, do đó, bom càng lớn thì hiệu ứng phá hủy do nhiệt càng mạnh. Bức xạ ion bị suy giảm nhanh chóng trong không khí, nên nó chỉ nguy hiểm đối với các vũ khí hạt nhân hạng nhẹ. Áp lực suy giảm nhanh hơn bức xạ nhiệt nhưng chậm hơn bức xạ ion

This image has been resized.Click to view original image

wikipedia.org

Advertisements
Tagged: ,