Điểm khác biệt giữa hai loại bom 'tử thần': Nhiệt hạch và nguyên tử

Bom nhiệt hạch (hay còn gọi là bom H, bom Hydro) và bom nguyên tử đều là vũ khí hạt nhân với sức công phá mạnh mẽ. Tuy nhiên, bom nhiệt hạch phát nổ nhờ phản ứng hợp hạch, còn bom nguyên tử lại dựa vào phản ứng phân hạch.

Phản ứng phân hạch là phản ứng phân tách hạt nhân. Còn phản ứng hợp hạch là phản ứng gộp các hạt nhân vào với nhau. Nhiệt hạch là một loại phản ứng hợp hạch xảy ra ở nhiệt độ cao. Thực tế ngoài nhiệt hạch ra, vẫn có những phản ứng hợp hạch khác dựa trên từ tính, tĩnh điện hoặc động năng cao.

Bom nhiệt hạch

Bom nhiệt hạch được Mỹ phát triển đầu tiên, là một loại vũ khí được kích hoạt bởi phản ứng kết hợp hạt nhân của các đồng vị hydro, trong một chuỗi phản ứng hóa học. Loại bom này được xem là “sạch hơn” so với bom nguyên tử do tạo ra ít bụi phóng xạ hơn, nhưng lại có sức công phá lớn hơn.

Bom nhiệt hạch Sa Hoàng của Nga được đánh giá là quả bom có sức công phá mạnh nhất thế giới

Bom nhiệt hạch tạo ra một vụ nổ gồm hai giai đoạn: Một phản ứng phân hạch hạt nhân và một phản ứng kết hợp hạt nhân. Trong đó vụ nổ “sơ cấp” là do phản ứng phân hạch hạt nhân – tương tự như bom hạt nhân thông thường – tạo ra tia X. Chính những tia X này gây ra vụ nổ “thứ cấp”, do quá trình kết hợp các đồng vị của hydro là tritium và deuterium. Thông thường hai đồng vị hydro này đẩy nhau, nhưng do tia X làm suy yếu lực đẩy, khiến chúng kết hợp lại với nhau, tạo thành một hạt nhân mới, lớn hơn, giải phóng năng lượng, báo Dân Trí phân tích.

Vụ thử bom nhiệt hạch đầu tiên diễn ra năm 1952, trên đảo Marshall do Mỹ tiến hành, mức năng lượng quả bom tạo ra tương đương với 10 triệu tấn thuốc nổ TNT. Tuy nhiên, quả bom nhiệt hạch có sức công phá mạnh nhất thế giới là quả bom Sa Hoàng do Liên Xô thử nghiệm năm 1961. Theo báo Vntinnhanh, quả bom phát nổ ở độ cao 4km với sức nổ tương đương với 50 triệu tấn thuốc nổ TNT, mạnh gấp khoảng 1.500 lần sức mạnh kết hợp giữa hai quả bom hạt nhân Mỹ ném xuống Nhật Bản.

Vụ nổ tạo ra một đám mây hình nấm cao 70km, một trận động đất 5,6 độ Richter và phá hủy mọi thứ trong vòng bán kính 55km. Không chỉ vậy, quả bom còn khiến cửa kính của các ngôi nhà tại hai nước láng giềng là Na Uy và Phần Lan cách đó 900km bị vỡ tan.

Bom nguyên tử

Bom nguyên tử hoạt động theo nguyên lý phân hủy các hạt nhân nặng - không bền như urani hay plutoni thành các hạt nhân nhẹ hơn và giải phóng năng lượng. Quá trình nổ bom nguyên tử xảy ra theo một phản ứng dây chuyền, bắt đầu khi một neutron (hạt trung hòa điện trong hạt nhân nguyên tử) va chạm với một hạt nhân urani hoặc plutoni, làm hạt nhân này vỡ ra thành các nguyên tố bền hơn (thường là barium và krypton).

Báo VnExpress cho biết, quá trình này giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, phóng xạ tia gamma và một số neutron. Các neutron này lặp lại quá trình trên cho tới khi hết nhiên liệu phản ứng. Phản ứng dây chuyền này diễn ra trong thời gian rất ngắn, cỡ một phần triệu giây. Sức công phá của một quả bom nguyên tử tương đương với từ 1.000 tấn (1 KT) đến vài trăm nghìn tấn thuốc nổ TNT.

Vụ thử bom nguyên tử tại khu vực thử nghiệm Nevada, Mỹ, vào năm 1953

Với mỗi loại nhiên liệu bom nguyên tử có một khối lượng đặc trưng, gọi là khối lượng tới hạn. Khi khối lượng nhiên liệu nhỏ hơn khối lượng này thì phản ứng dây chuyền không xảy ra. Nhiên liệu phản ứng trong mỗi quả bom sẽ được chia tách ra các phần dưới hạn để đảm bảo an toàn. Muốn kích nổ chỉ cần ghép các phần riêng rẽ này thành một khối. Khối lượng này của urani 235 tinh khiết là 50kg.

Hai quả bom nguyên tử “Little Boy” và “Fat Man” do Mỹ thả xuống hai thành phố Hiroshima và Nagasaki có sức công phá tương đương với lần lượt là hơn 13.000 và 21.000 tấn thuốc nổ TNT. Hai vụ nổ đã để lại cơn ác mộng kinh hoàng cho người dân Nhật Bản thời bấy giờ.

Nguyên nhân khiến bom nhiệt hạch mạnh hơn bom nguyên tử

Xét trên cùng một khối lượng nổ, phản ứng phân hạch toả ra ít năng lượng hơn hợp hạch, do đó bom nhiệt hạch có sức công phá mạnh mẽ hơn so với bom nguyên tử. Bên cạnh đó, khối lượng nguyên liệu đầu vào của phản ứng hợp hạch ít hơn hàng chục lần so với phân hạch.

Bom nhiệt hạch có sức công phá mạnh hơn bom nguyên tử

Hiệu suất phản ứng cũng là một yếu tố gây ra chênh lệch giữa hai loại bom. Thực tế rất khó để có được U-235 hay Plutonium-239/240 tinh khiết vì chúng là các vật liệu phóng xạ và luôn có một lượng vật chất bị biến đổi sau một thời gian. Nếu nồng độ U-235 không đủ cao thì lượng neutron gây nổ sẽ không nhiều, công suất nổ của bom nguyên tử sẽ giảm. Hợp hạch thì ngược lại, gần như không có sự khác biệt giữa các đồng vị. Yêu cầu duy nhất là nhiệt độ đủ cao hoặc động năng đủ lớn để chúng thắng được lực điện từ và tạo ra phản ứng.

Ngoài ra, tuy phản ứng hợp hạch cũng có nhiều tình huống có thể xảy ra, nhưng số lượng của chúng đều đã được biết và đo đạc được. Trong khi đó với phân hạch, việc đoán trước nguyên tử U-236 sẽ phân rã thành những gì gần như là không thể. Do vậy rất khó dự đoán chính xác sức công phá của bom nguyên tử mà chỉ có thể ước lượng trung bình.

Quang Minh (T/h)