Bom nhiệt hạch nhiều khả năng không phải loại bom Triều Tiên vừa thử nghiệm.
Các báo cáo cho thấy Triều Tiên vừa tiến hành vụ thử bom hạt nhân lần thứ tư—dựa trên các số liệu địa chấn khá thuyết phục—đã gióng lên một hồi chuông cảnh báo sâu rộng. Trước đó giới chức Triều Tiên đã tuyên bố rằng vụ thử nghiệm này sẽ sử dụng đến “một loại bom hạt nhân hoàn toàn khác biệt” so với các vụ thử nghiệm trong những năm trước đó. Theo sau vụ thử nghiệm, kênh truyền hình trung ương Triều Tiên đã ca ngợi vụ thử nghiệm “quả bom nhiệt hạch” đầu tiên này như một “sự kiện trọng đại của quốc gia”.
Xem thêm:
Việc chuyển đổi sang một loại hình công nghệ vũ khí hạt nhân mới có thể sẽ có ý nghĩa quan trọng đối với Triều Tiên, mặc dù một số chuyên gia đã bày tỏ sự hoài nghi về những tuyên bố này và thực tế cũng cho thấy có các lợi ích rõ ràng để Bình Nhưỡng phóng đại năng lực hạt nhân của họ.
Trong khi các chi tiết về vụ thử bom hydro vẫn chưa được làm rõ, thì cụm từ “bom hydro” khá mơ hồ, làm nảy sinh nhiều suy đoán về bản chất thật sự của công nghệ hạt nhân mà Triều Tiên đang nắm trong tay.
Bom phân hạch
Có hai loại vũ khí hạt nhân cơ bản: bom phân hạch và bom nhiệt hạch (hay bom hydro, hoặc bom khinh khí). Được phát triển lần đầu tiên trong Thế chiến II thông qua Dự án Manhattan nổi tiếng do Mỹ dẫn đầu, các quả bom phân hạch (thường được gọi là bom nguyên tử) sẽ tạo ra một vụ nổ bằng cách phân chia các hạt nhân của những nguyên tử nặng. Loại bom này đã được thả xuống hai thành phố Hiroshima và Nagasaki ở Nhật Bản, khiến hàng trăm nghìn người thiệt mạng.
Lõi của một quả bom phân hạch được cấu tạo từ các chất liệu phân hạch hạng vũ khí như uranium hay plutonium đã được làm giàu, vốn tự bản thân nó không gây nổ. Khi được khai nổ, lõi này sẽ được nén lại bằng các chất nổ mạnh truyền thống thành một khối lượng tới hạn có khả năng kích hoạt một chuỗi phản ứng hạt nhân.
Việc bắn các hạt neutron vào các hạt nhân nguyên tử trong lõi sẽ khiến chúng phân tách (hoặc phân hạch) thành một vài hạt nhân nhẹ hơn, giải phóng năng lượng và, quan trọng hơn, nhiều hạt neutron hơn nữa. Những hạt neutron này sẽ tạo thêm nhiều phản ứng phân hạch trong lõi, và đến lượt nó sẽ giải phóng thậm chí còn nhiều hạt neutron hơn nữa, từ đó kích hoạt một chuỗi phản ứng tự duy trì. Theo cách như vậy, phản ứng phân hạch này sẽ giải phóng một nguồn năng lượng rất lớn, với cường độ gấp nhiều lần một vụ nổ bom thông thường.
Vụ thử bom hạt nhân Ivy King. (Ảnh: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ)
Bom nhiệt hạch: Một loại bom hạt nhân hoàn toàn khác
Sau khi Liên Xô bắt kịp trong cuộc chạy đua vũ khí hạt nhân bằng việc phát triển được loại bom phân hạch vào cuối những năm 1940, Mỹ bắt đầu tiến hành nghiên cứu một loại công nghệ mới được gọi là bom nhiệt hạch hoặc bom hydro (hay bom khinh khí). Bom nhiệt hạch khác với bom phân hạch ở chỗ hầu hết nguồn năng lượng phát nổ của nó đến từ phản ứng tổng hợp hạt nhân, hay sự kết hợp của nhiều hạt nhân nguyên tử nhẹ, trái ngược với phản ứng phân hạch hay phân tách các nguyên tử.
Sức công phá của bom nhiệt hạch vượt trội hơn rất nhiều lần so với bom phân hạch: Quả bom phân hạch mạnh mẽ nhất từng được Mỹ thử nghiệm là quả bom Ivy King, với sức công phá lên đến 500 kiloton, tương đương 500.000 tấn thuốc nổ TNT. Quả bom này có sức công phá gấp 25 lần quả bom phân hạch được thả xuống thành phố Nagasaki của Nhật Bản vào cuối Thế chiến II.
Tuy vậy quả bom Ivy King vẫn chưa là gì so với Castle Bravo, quả bom nhiệt hạch lớn nhất từng được Mỹ thử nghiệm, với sức công phá lên đến 15 megaton, tương đương 15 triệu tấn thuốc nổ TNT. Trong khi những quả bom phân hạch thô đã tàn phá hai thành phố nhỏ của Nhật Bản, thì những quả bom nhiệt hạch với sức công phá lên đến cả megaton sẽ có sức công phá lớn hơn rất nhiều lần, khi có thể thiêu rụi mọi thứ trong vòng bán kính nhiều km từ khu vực phát nổ.
Tuy rằng các chi tiết kỹ thuật chính xác hiện vẫn còn thuộc phạm trù tối mật, nhưng quy trình phát nổ một quả bom nhiệt hạch bao gồm hai giai đoạn cơ bản đã được đưa ra bởi hai nhà toán học Edward Teller và Stanislaw Ulam vào đầu những năm 1950. Giai đoạn đầu tiên hay “cơ bản” bao gồm một quả bom phân hạch, mà khi được kích nổ, sẽ cung cấp nguồn năng lượng cần thiết dưới dạng bức xạ tia X để kích hoạt một phản ứng tổng hợp trong giai đoạn thứ hai.
Một cách tổng quan, giai đoạn thứ hai bao gồm nhiên liệu tổng hợp khô, như Hiđrua liti (LiH), và một “bugi đánh lửa”, một khối lượng dưới tới hạn (sub-critical mass) của nguyên liệu phân hạch. Việc kích nổ trong giai đoạn thứ nhất sẽ làm nén lại các chất liệu trong giai đoạn thứ hai, khiến chiếc “bugi đánh lửa” trải qua phản ứng phân hạch. Điều này sẽ giải phóng các hạt neutron vốn sẽ tương tác với nhiên liệu tổng hợp để sản sinh ra một hỗn hợp tritium và deuterium, hai đồng vị của hydro có tính chất hóa học tương đồng như lại có các tính chất hạt nhân khác nhau. Nguồn nhiệt cực đại từ vụ nổ đầu tiên sẽ kết hợp những đồng vị hydro này lại với nhau, giải phóng một nguồn năng lượng cực lớn.
Hoạt động địa chấn đã được ghi nhận ở Triều Tiên. (Ảnh: Chung Sung-jun/Getty Images)
Vụ thử nghiệm của Bắc Triều Tiên
Các tuyên bố của Bắc Triều Tiên nói rằng họ đã phát triển thành công một quả bom nhiệt hạch. Nhưng các dữ liệu ban đầu cho thấy đây có thể không phải là như vậy. Tuy chưa được xác nhận bởi Tổ chức Hiệp định cấm thử vũ khí hạt nhân toàn diện, sóng địa chấn của vụ thử bom hạt nhân đã được ghi nhận vào chỉ khoảng 5,1 độ Richter. Chỉ số này cho thấy một sức công phá chỉ hơi kém hơn quả bom “Fat man” từng được thả xuống thành phố Nagasaki của Nhật Bản, và kém xa rất nhiều so với sức công phá điển hình của một quả bom nhiệt hạch.
Tuy nhiên, vẫn có khả năng Triều Tiên đang thử nghiệm một loại vũ khí khác: một quả bom phân hạch gia cường. Tuy loại bom này sẽ hợp nhất các đồng vị hydro và có thể được kết hợp với một quả “bom hydro”, nhưng về mặt kỹ thuật đây là một loại bom riêng biệt. Về cơ bản một quả bom phân hạch gia cường là một quả bom phân hạch bình thường, giống với “Fat Man”, với một lượng nhỏ nhiên liệu tổng hợp hạt nhân được bổ sung vào phần lõi. Khi kích nổ, nhiên liệu tổng hợp sẽ được nén lại và đốt nóng, sau đó trải qua phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Xem thêm:
Tuy một nguồn năng lượng sẽ được giải phóng thông qua quá trình này, nhưng nó khá nhỏ so với nguồn năng lượng được giải phóng trong phản ứng phân hạch. Đóng góp chủ yếu của phản ứng tổng hợp hạt nhân là cung cấp một số lượng lớn các neutron bổ sung. Những hạt neutron này sẽ lấp đầy phần lõi của quả bom phân hạch, kích phát thêm rất nhiều phản ứng phân hạch nữa và gia tăng đáng kể hiệu suất, hay sức công phá của loại bom này.
Hiệu suất của loại bom phân hạch lúc ban đầu là tương đối thấp: chỉ 1,4 % lượng uranium được làm giàu trong lõi của quả bom “Little Boy” được thả xuống thành phố Hiroshima thực sự trải qua phản ứng phân hạch. Việc gia cường có thể làm gia tăng đáng kể hiệu suất của quả bom phân hạch mà không gây nên tổn thất đáng kể trên phương diện trọng lượng, từ đó biến nó thành một lựa chọn kiểu mẫu hấp dẫn cho các hệ thống tên lửa với quy mô nhỏ hơn. Với mối quan tâm hiện nay của Bắc Triều Tiên đối với lĩnh vực này, có khả năng một quả bom phân hạch gia cường đã là mục tiêu của vụ thử bom gần đây.
Tác giả: Robert J. Downes, The Conversation.
Đăng tải với sự cho phép. Đọc bản gốc ở đây.
Quý Khải biên dịch
Xem thêm: