Nükleer silah yapımı

İlk nükleer silahlar, büyük, ağır ve yetersiz olmalarına rağmen gelecekte tasarlanacak gelişmiş nükleer silahlar için temel tasarım modeli oldular. Fotoğrafta The gadget isimli cihaz ilk nükleer test için hazırlanıyor.

Nükleer silah yapımı, nükleer bir silahın fiziksel paketlerinin patlaması için yapılan fiziksel, kimyasal ve teknik düzenlemelerdir. Dört temel tasarım türü vardır. Sonuncusu hariç hepsinde, yerleştirilmiş cihazlardaki patlayıcı enerji füzyon ile değil, nükleer fisyon ile elde edilir.

• Saf fisyon silahlar, üretilen ilk nükleer silahlar oldukları gibi şu ana kadar yapılan savaşlarda kullanılmış tek nükleer silah türüdür. Silahın aktif maddesi olan fisil uranyum (U-235) veya plütonyum (Pu-239) patlatılarak zincirleme çekirdek tepkimesiyle kritik kütleye iki yöntemden biri kullanılarak erişir:
  • Tabanca tipi fisyon silah: fisil uranyumun bir parçası normal tabanca kurşunu ateşler gibi, silahın sonundaki diğer fisil uranyum hedefine doğru ateş edilir ve bu parçalar birleşerek kritik kütleyi oluştururlar.
  • İçe doğru patlama: Etrafı güçlü patlayıcılar ile çevrili U-235, Pu-239 veya her ikisinin birleşmesinden oluşan fisil bir kütle sıkıştırılarak kritik kütle elde edilir.

İçe doğru patlama metodunda uranyum veya plütonyumdan herhangi biri yakıt olarak kullanılabilir. Tabanca metodunda ise yakıt olarak sadece uranyum kullanılır. Pu-240 bulaşımından dolayı meydana gelen erken tetiklenme ve ani kritik için gerekli zaman sabitinin U-235'ten çok daha kısa olmasından dolayı, plütonyum tabanca metodunda kullanılmaz.

• Hızlandırılmış fisyon silahlar, içe doğru patlamalı nükleer silahların geliştirilmiş tasarıma sahip olanlarıdır. Yüksek basınç ve sıcaklık ile çevrili patlamaya hazır fisyon silah hidrojenin ağır izotopları trityum ve döteryum gazlarından oluşan bir karışımı sıkıştırır ve ısıtır. Hidrojen füzyona girerek helyum ve serbest nötronları oluşturur. Bu füzyondan ortaya çıkan enerji nispeten kayda değmez bir enerjidir, fakat her bir nötron yeni bir zincirleme fisyon tepkimesi başlatır, fisyonu hızlandırır ve büyük miktarda fisil maddeyi azaltır.
• İki aşamalı termonükleer silahlar (hidrojen bombası), esasen füzyonla hızlandırılmış fisyon silahlardır. Zincirleme tepkimede genelde iki aşama olur. "İkincil" olarak adlandırılan ikinci aşama, "Birincil" olarak adlandırılan ilk aşamadan elde edilen x-ray enerjisiyle içe doğru patlar. Bu içe doğru gerçekleşen radyasyon patlaması ilk aşamadaki yüksek güçlü patlayıcılardan daha etkilidir. Dolayısıyla, ikincil birinciden daha büyük olmamasına rağmen çok daha güçlü olabilir. İkinci aşama, salınan füsyon enerjisini arttırmak için kullanılabilir, fakat pek çok zaman füzyon ilk aşamada olduğu gibi fisyonu genişletmek veya sürdürmek için kullanılır. Daha fazla aşama da eklenebilir, fakat ortaya multi-megaton gücünde ve mantıklı bir amaca hizmet etmeyecek bir silah çıkar. (ABD 1961 yılında üç aşamalı 25 mega tonluk B41 hidrojen bombası konuşlandırdı. Yine aynı yıl, Sovyetler Birliği de üç aşamalı 50-100 megatonluk Çar bombasını test etti ama konuşlandırmadı.)
• Saf füzyon silahları