Proč je tak těžké vyrábět jaderné zbraně?

26/08/2022 Adam Walko 5 min read 273 Zobrazení bomby, jaderné zbraně, obtížnost, výroba

V roce 2009 napsal server Livescience zprávu o jaderných zbraních. Trvalo jen pár hodin, než agentura OSN pro dohled nad jadernými zbraněmi smetla zprávu, že její experti vypracovali tajný dokument varující, že Írán má odborné znalosti na výrobu jaderné bomby. „S ohledem na nedávnou zprávu sdělovacích prostředků MAAE (Mezinárodní agentura pro atomovou energii) znovu opakuje, že nemá žádný konkrétní důkaz o tom, že v Íránu existuje nebo někdy byl program jaderných zbraní,“ uvedla evropská agentura ve svém prohlášení.

Snadná část

Informací vysvětlujících, jak vyrobit jadernou zbraň, je více než dost. To se ukázalo v roce 1967 poté, co tři nově vyražení profesoři fyziky bez zkušeností s jadernými zbraněmi dokázali vypracovat věrohodný návrh jaderné bomby. Fyzici byli najati výzkumníky z Národní laboratoře Lawrence Livermora, aby posoudili obtížnost výroby jaderné zbraně, což je projekt známý jako Nth Country Experiment. Rusko bylo po Spojených státech druhou zemí, která vyvinula jaderné zbraně. Otázka tedy zněla: Kdo bude N-tou zemí?

Získat potřebné materiály na výrobu paliva pro bombu, jako je uran pro zbraně, se však v té době ukázalo jako velmi obtížné.

Uran pro zbraně nebo izotop U-235 je vysoce nestabilní forma, která tvoří méně než 1 procento (0,7 procenta) koncentrace uranové rudy, která je vykopána. Federace amerických vědců odhaduje, že uran musí být zušlechtěn na koncentraci alespoň 80 procent U-235, aby byl zbrojní, i když je vhodnější takový, který má více než 90 procent.

Zůstávají další významné překážky související se vším od obohacování materiálu, přes vybudování úspěšného detonačního zařízení až po dodání všech konvenčních střel, které možná neunesou extra váhu jaderné hlavice.

Obohacování uranu

Oblíbeným způsobem, jak dosáhnout uranu vhodného pro zbraně, je použití procesu plynové odstředivky, kdy se přeměněná plynná forma známá jako hexafluorid uranu uvolňuje do rotujícího válce. Síla generovaná rotujícím válcem odděluje izotopy U-235 od těžších izotopů U-238.

Hans Kristensen, ředitel Projektu C, Federace amerických vědců, říká, že obohacování uranu je nyní pro země jako Írán menší překážkou, pokud se rozhodnou začít vyrábět zbraně.

„Pokud Írán seřadil všechny své centrifugy a provozoval je dostatečně dlouho, možná už po roce, by ho mohl obohatit do bodu, kdy je vhodný pro zbraně,“ řekl Kristensen LiveScience.

U-235 se liší od U-238 v tom, že může podstoupit indukovanou štěpnou řetězovou reakci, proces, který začíná použitím subatomární částice známé jako neutron k rozdělení atomu radioaktivního materiálu, jako je uran, na menší kousky. Ničivá síla jaderné bomby se uvolní, když atom, který byl rozdělen, skončí tak, že své neutrony narazí na další atomy a rozdělí je, což zase vytvoří řetězovou reakci.

Záludná část

Aby se udržel typ řetězové reakce nutné pro výbuch bomby, musí být atomy drženy v modifikovaném stavu známém jako „superkritická hmotnost“, aby více než jeden z volných neutronů z každého štěpení zasáhl jiný atom a způsobil, že se rozdělí. V uranové bombě se vytvoří superkritická hmota tak, že se palivo nejprve uloží jako samostatná podkritická hmota, aby se zabránilo předčasnému výbuchu bomby a poté se obě hmoty spojí dohromady. Bomba musí být také navržena tak, aby umožnila dostatek řetězové reakce, aby proběhly dříve, než počáteční energie z exploze způsobí selhání bomby.

„Little Boy“, první jaderná bomba, která byla svržena na Hirošimu během druhé světové války, byla poháněna uranem a odpálena silou ekvivalentní asi 15 kilotunám TNT, přičemž zabila až 140 000 lidí.

Ale hlavním problémem uranových bomb, řekl Kristensen, je skutečnost, že materiál je shodou okolností nejtěžším přirozeně se vyskytujícím prvkem na světě (dvakrát těžší než olovo). Podle Unie znepokojených vědců, potřebuje jaderná bomba k provozu asi 33 liber (15 kilogramů) obohaceného uranu. Objemnost jiných materiálů bomb také ztěžuje aplikaci této technologie na stávající raketové systémy dlouhého doletu.

Kristensen říká, že jaderná zbraň poháněná plutoniem by tento problém vyřešila, protože požadované materiály jsou lehčí. Například americké ministerstvo energetiky odhadlo, že asi 9 liber (4 kilogramy) obohaceného plutonia nebo Pu-239 by stačilo na výrobu malé jaderné zbraně, ačkoli někteří vědci se domnívají, že 2 libry (1 kilogram) Pu-239 by stačit.

Plutoniové bomby jsou odpáleny metodou „imploze“, kdy je obohacené plutonium uchováváno v komoře ve tvaru koule a obklopeno výbušninami. Jakmile exploduje, síla výbušniny vyšle rázovou vlnu, která na okamžik stlačí materiál do superkritické hmoty. Samostatný zdroj neutronů ve středu se pak uvolní ve správný okamžik a spustí řetězovou reakci.

„Mnoho zemí, které rozvinou schopnost vyrábět uranové bomby, se později začne zajímat o plutoniové bomby,“ řekl Kristensen. „Můžete je namontovat do menších zbraní a to vám umožní dosáhnout mnohem delšího doletu s raketami.“

Problémy s plutoniem

Použití plutonia k výrobě bomby však představuje své vlastní potíže. Například „musíte postavit obrovské, drahé zařízení na chemické zpracování, které je také velmi špinavé, aby bylo možné extrahovat, čistit a stlačovat plutonium tak, aby se vešlo do jaderné hlavice,“ vysvětlil Kristensen.

Vědci by také museli navrhnout jadernou hlavici, což je úkol, který je dokonce i pro národy se zavedenými programy jaderných zbraní, „velmi složité“.

„Bojové hlavice jsou velmi složité malé stroje. Celý detonační proces se odehraje během nepatrného zlomku sekundy, takže nejtěžší částí je konstrukce hlavice se spolehlivými separačními schopnostmi v různých fázích.“

Mezi další výzvy patří vývoj naváděcího systému rakety. Pokud raketa na cestě k cíli vzlétne do vesmíru, potřebuje těleso pro návrat. Hlavice musí být umístěna tak, aby byla ochráněna před extrémními teplotami, s nimiž se setká při návratu do atmosféry.

„Nestačí mít schopnost k výrobě obohacování uranu nebo plutonia jako zbraně,“ řekl Kristensen. „Je tu skutečná mezera od bodu, kdy můžete něco obohatit na potřebný stupeň, až po stav, kdy vyrábíte hlavici a říkáte, že nyní máme tuto technologii.“

Nedávná zpráva neziskového ústavu odhaduje, že Íránu chybí asi jeden až tři roky od toho, aby byl schopen vyrobit zbraň. Spector si myslí, že takový časový rámec je stále dostatečně rozumný, aby Spojené státy odradily Írán od pokračování touto cestou.

„Všechny ty skutečně nebezpečné akce, které Írán může udělat, nebyly provedeny,“ řekl. „Zdá se, že nevyrábějí součástky nebo nevyvíjejí návrhy pro pokročilou jadernou zbraň. Takže pokud s nimi USA mohou uzavřít dohodu, kde obě strany mohou najít určité uspokojení, může to stačit k ukončení krize.“