دانشمندان بیش از ۸۰ سال است که در حال ساخت سلاح هسته‌ای هستند، اما ساخت آن‌ها همچنان چالش‌برانگیز است.
ساخت سلاح هسته‌ای
به نقل از خبر سنتر اولین آزمایش تسلیحات هسته‌ای با نام رمز «ترینیتی» در ساعت ۵:۳۰ صبح روز ۱۶ ژوئیه‌ی ۱۹۴۵ در صحرای نیومکزیکو انجام شد. این آزمایش، تلاش برای اثبات طرح مفهومی مخفی بمب هسته‌ای بود که در لوس آلاموس به عنوان بخشی از پروژه منهتن ژاپن در طول جنگ جهانی دوم انجام شد و درست به فاصله‌ی چند هفته بعد، به بمباران اتمی هیروشیما و ناگاساکی ژاپن انجامید.
پس از بمباران ژاپن، ساخت تسلیحات هسته‌ای سرعت گرفت. کشورهای سراسر جهان ذخایر هسته‌ای خود را ساختند که شامل بیش از ۵۰۰۰ کلاهک هسته‌ای در اختیار ایالات متحده است. با این‌حال اگرچه اجزای اصلی این فناوری دیگر مخفی نیست، ساخت سلاح هسته‌ای به عنوان چالشی علمی و مهندسی باقی‌مانده است؛ اما چرا تولید تسلیحات هسته‌ای هنوز تا این اندازه دشوار است؟
استخراج عناصر شیمیایی
بخش عظیمی از این دشواری ناشی از استخراج عناصر شیمیایی مورد استفاده در این سلاح‌ها برای ایجاد انفجار است. هانس کریستنسن، مدیر پروژه اطلاعات هسته‌ای در فدراسیون دانشمندان آمریکایی، به لایوساینس گفت:
ایده اصلی یک انفجار هسته‌ای این است که مواد هسته‌ای شکافت‌پذیر تحریک می‌شوند تا انرژی عظیم خود را آزاد کنند. تولید مواد شکافت‌پذیر با خلوص و مقدار کافی یک چالش است و این تولید نیاز به ظرفیت صنعتی قابل توجهی دارد.
آزادسازی عظیم انرژی با عنوان واکنش شکافت هسته‌ای شناخته می‌شود. هنگامی که این واکنش رخ می‌دهد، یک واکنش زنجیره‌ای شروع می‌شود که در آن اتم‌ها برای آزاد کردن انرژی شکافته می‌شوند. این همان نوع واکنشی است که انرژی هسته‌ای را ممکن می‌سازد.
به گفته‌ی متیو زرفی، استاد ذرات مهندسی هسته‌ای، مواد شکافت‌پذیر درون بمب هسته‌ای، عمدتاً ایزوتوپ‌های اورانیوم و پلوتونیم هستند که هر دو عناصر رادیواکتیو هستند. اورانیوم طبیعی از ایزوتوپ‌های مختلفی تشکیل شده است؛ ازجمله رایج‌ترین نوع به نام اورانیوم ۲۳۸ و نوع کمیاب‌تر به نام اورانیوم ۲۳۵ که به راحتی شکافت‌پذیر است.
برای دسترسی به ایزوتوپ شکافت‌پذیرتر اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم استخراج می‌شود و سپس چندین فرآیند را برای «غنی‌سازی» پشت سر می‌گذارد. درجریان غنی‌سازی، غلظت اورانیوم ۲۳۵ افزایش می‌یابد تا بتوان از آن برای تسلیحات هسته‌ای استفاده کرد. زرفی گفت:
یکی از روش‌های غنی‌سازی اورانیوم این است که آن را به گاز تبدیل کنید و در سانتریفیوژها با سرعت بسیار بالا بچرخانید. به دلیل تفاوت در جرم بین اورانیوم ۲۳۵ و ۲۳۸، ایزوتوپ‌ها تقسیم می‌شوند و می‌توانید اورانیوم ۲۳۵ را جدا کنید.
جداسازی تا غلظت بیش از ۹۰ درصد
برای اورانیوم در سطح سلاح هسته‌ای، جداسازی تا غلظت بیش از ۹۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ ادامه دارد. چالش بزرگ این فرآیند که ممکن است هفته‌ها تا ماه‌ها طول بکشد، تبدیل شیمیایی خود عنصر است که نیاز به انرژی شدید و تجهیزات تخصصی دارد. یکی از خطرات شیمیایی در این فرآیند، احتمال آزادشدن هگزافلورید اورانیوم (UF₆)، یک ماده بسیار سمی است که در صورت استنشاق می‌تواند به کلیه‌ها، کبد، ریه‌ها، مغز، پوست و چشم‌ها آسیب برساند.
فرآیند غنی‌سازی پلوتونیم به مراتب پیچیده‌تر است، زیرا این عنصر به‌طور طبیعی مانند اورانیوم یافت نمی‌شود. بلکه پلوتونیوم محصول جانبی رآکتورهای هسته‌ای است؛ به این معنا که برای استفاده از پلوتونیوم، دانشمندان باید سوخت هسته‌ای رادیواکتیو مصرف‌شده را کنترل و مواد را از طریق پردازش شیمیایی شدید فرآوری کنند. درصورتی‌که جرم بحرانی که حداقل مقدار ماده شکافت‌پذیر مورد نیاز برای حفظ واکنش شکافت خودپایدار است، به‌صورت تصادفی جمع‌آوری شود، فرآوری این ماده می‌تواند خطر ایمنی ایجاد کند.
