Uji senjata nuklir pertama, bernama kode “Trinitas“berlangsung di Gurun New Mexico pada pukul 5:30 pagi pada 16 Juli 1945. Tes ini adalah bukti konsep untuk ilmu nuklir rahasia yang terjadi di Los Alamos sebagai bagian dari Proyek Manhattan Selama Perang Dunia II dan akan menyebabkan bom atom sedang dijatuhkan Hiroshima dan NagasakiJepang, hanya beberapa minggu kemudian.
Sejak peledakan itu, pengembangan senjata nuklir telah dipercepat. Negara -negara di seluruh dunia telah membangun sendiri Timbung nuklirtermasuk lebih dari 5.000 hulu ledak nuklir yang dipegang oleh AS
Namun, meskipun komponen dasar dari teknologi ini tidak lagi rahasia, pengembangan senjata nuklir tetap menjadi tantangan ilmiah dan teknik. Tapi mengapa senjata nuklir masih sangat sulit diproduksi?
Sebagian besar kesulitan datang dari menurunkan elemen kimia yang digunakan di dalam senjata ini untuk membuat ledakan, Hans KristensenDirektur Proyek Informasi Nuklir di Federasi Ilmuwan Amerika, mengatakan kepada Live Science dalam sebuah email.
“Ide dasar ledakan nuklir itu adalah bahwa nuklir itu [fissile] Bahan dirangsang untuk melepaskan energi yang sangat besar, “katanya.” Untuk menghasilkan bahan fisil dengan kemurnian yang cukup dan kuantitas yang cukup merupakan tantangan [and] Produksi ini membutuhkan kapasitas industri yang cukup besar. “
Terkait: Berapa banyak bom nuklir yang telah digunakan?
Pelepasan energi yang sangat besar disebut a Reaksi fisi nuklir. Ketika reaksi ini terjadi, reaksi berantai dimulai di mana atom terpisah untuk melepaskan energi. Ini adalah jenis reaksi yang sama yang membuat energi nuklir mungkin.
Pengayaan Uranium dan Plutonium
Bahan fisil di dalam bom nuklir terutama isotop uranium dan plutonium, yang merupakan elemen radioaktif, Matthew Zerphyseorang profesor praktik di bidang teknik nuklir di Penn State, mengatakan kepada Live Science. Isotop uranium yang paling umum, Uranium-238 (U-238), ditambang dan kemudian melalui proses pengayaan untuk mengubah sebagian menjadi isotop lain, Uranium-235 (U-235), yang lebih mudah digunakan dalam reaksi nuklir.
“Salah satu cara untuk memperkaya uranium adalah dengan mengubahnya menjadi gas dan memutarnya dengan sangat cepat dalam sentrifugal,” kata Zerphy. “Karena perbedaan massa antara U-235 dan U-238, isotop terbelah, dan Anda dapat memisahkan U-235.”
Untuk uranium tingkat senjata, 90% dari sampel U-238 perlu diubah menjadi U-235, kata Zerphy. Bagian paling menantang dari proses ini, yang dapat memakan waktu berminggu -minggu hingga berbulan -bulan, adalah transformasi kimia dari elemen itu sendiri, yang membutuhkan energi intensif dan peralatan khusus. Satu Bahaya Kimia Selama proses ini adalah kemungkinan pelepasan uranium hexafluoride (uf₆), a zat yang sangat beracun Itu, jika dihirup, dapat merusak ginjal, hati, paru -paru, otak, kulit dan mata.
Proses untuk memperkaya plutonium ke tingkat yang sama bahkan lebih rumit, katanya, karena elemen ini tidak terjadi secara alami seperti yang dilakukan uranium. Sebaliknya, plutonium adalah produk sampingan dari reaktor nuklir, yang berarti menggunakan plutonium, para ilmuwan perlu menangani radioaktif, menghabiskan bahan bakar nuklir dan memproses material melalui deposisi kimia “intens”. Pemrosesan materi ini juga dapat menimbulkan risiko keselamatan jika a massa kritis dikumpulkan secara tidak sengaja, kata Zerphy, yang merupakan jumlah terkecil dari bahan fisil yang dibutuhkan untuk mempertahankan reaksi fisi mandiri.
“Anda akan sangat berhati -hati untuk tidak mengalami hal itu saat Anda sedang dalam proses membuat komponen -komponen ini untuk memastikan bahwa hal -hal tidak secara tidak sengaja disatukan dan memasuki semacam kekritisan,” katanya, yang dapat menyebabkan ledakan yang tidak disengaja.
Terkait: Mengapa bom atom jatuh di Hiroshima meninggalkan bayangan orang yang terukir di trotoar?
Meskipun prinsip -prinsip ilmiah untuk menyatukan komponen -komponen ini dengan baik dipahami, menciptakan dan mengendalikan reaksi ini dalam sebagian kecil dari detik masih bisa sulit.
“Senjata -senjata itu dirancang sedemikian rupa sehingga ketika mereka meledakkan massa bahan fisil yang 'superkritis' dibuat dengan sangat cepat … di ruang yang sangat kecil,” kata Zerphy. “Ini menyebabkan peningkatan eksponensial dalam jumlah fisi yang menyebar ke seluruh materi hampir secara instan.”
Penyebaran cepat fisi atom ini adalah bagian besar dari apa yang membuat reaksi nuklir begitu merusak, katanya.
Dalam kasus senjata termonuklear, yang dikembangkan setelah Perang Dunia II dan menggunakan kombinasi kedua nuklir fisi dan fusi Untuk membuat ledakan yang lebih kuat, reaksi fisi standar kemudian harus memicu reaksi fusi sekunder dan lebih kuat. Reaksi fusi ini adalah jenis kekuatan yang sama yang ditemukan di tengah matahari.
Pengujian senjata nuklir
Setelah senjata ini dibuat, para ilmuwan dan insinyur perlu memastikan senjata akan bekerja sesuai kebutuhan, jika mereka pernah digunakan. Ketika senjata nuklir pertama kali dikembangkan, para ilmuwan akan menguji senjata itu sendiri di lokasi uji (yang hancur lingkungan area “sepi” di mana mereka diuji, serta orang dan hewan yang tinggal di dekatnya). Sebaliknya, pengujian senjata modern bergantung pada model komputer. Ini adalah bagian dari pekerjaan yang dilakukan oleh Administrasi Keamanan Nuklir Nasional (NNSA).
“NNSA … berkembang[s] Alat untuk komponen senjata yang memenuhi syarat dan bersertifikat senjata, memastikan kemampuan bertahan hidup dan keefektifan mereka dalam berbagai skenario, “juru bicara NNSA mengatakan kepada Live Science dalam email.” Ini melibatkan simulasi lanjutan menggunakan sistem superkomputer, ilmu material, dan rekayasa presisi untuk memastikan fungsi senjata yang dimaksudkan. “
Pada akhirnya, kompleksitas dan tantangan membangun senjata -senjata ini dapat menjelaskan mengapa begitu sedikit negara adidaya nuklir yang ada di dunia saat ini.
