Không phải quốc gia nào cũng có thể sở hữu vũ khí hạt nhân

Theo Live Science, công nghệ hạt nhân không còn là bí mật, nhưng những rào cản về khoa học, kỹ thuật và công nghiệp khiến cho việc tạo ra vũ khí hạt nhân vẫn cực kỳ khó khăn.

Việc chế tạo vũ khí hạt nhân khó khăn do yêu cầu công nghệ, nguyên liệu hiếm, sự kiểm soát chặt chẽ, chi phí cao, rủi ro về sự an toàn - Ảnh: Getty

Lịch sử phát triển vũ khí hạt nhân

Vụ thử hạt nhân đầu tiên, có mật danh "Trinity", diễn ra tại sa mạc New Mexico ngày 16.7.1945. Thử nghiệm này chứng minh tính khả thi của công nghệ hạt nhân do các nhà khoa học tại Los Alamos phát triển trong khuôn khổ dự án Manhattan của Mỹ. Chỉ vài tuần sau, hai quả bom nguyên tử đã được thả xuống Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản, đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử chiến tranh.

Từ đó, nhiều quốc gia đã phát triển kho vũ khí hạt nhân của riêng mình. Hiện nay, Mỹ sở hữu hơn 5.000 đầu đạn hạt nhân, trong khi Nga, Trung Quốc và một số quốc gia khác cũng có kho vũ khí đáng kể. Tuy nhiên, không phải quốc gia nào cũng có khả năng chế tạo vũ khí hạt nhân, bất chấp sự phổ biến của kiến thức khoa học về loại vũ khí này.

Những thách thức trong việc chế tạo vũ khí hạt nhân

Mặc dù nguyên lý vận hành của vũ khí hạt nhân đã được hiểu rõ, việc sản xuất chúng đòi hỏi công nghệ và nguồn lực khổng lồ. Một trong những khó khăn lớn nhất là tìm kiếm và xử lý các nguyên tố cần thiết để tạo ra phản ứng hạt nhân.

Vũ khí hạt nhân dựa trên phản ứng phân hạch, tức là quá trình phân tách hạt nhân nguyên tử để giải phóng năng lượng. Để làm điều này, cần có các đồng vị phù hợp của uranium và plutonium.

Uranium trong tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng uranium-238 (U-238), nhưng loại đồng vị này không dễ dàng tham gia vào phản ứng phân hạch. Do đó, uranium phải được làm giàu để tăng tỷ lệ uranium-235 (U-235), đồng vị có khả năng phân hạch tốt hơn.

Matthew Zerphy, giáo sư kỹ thuật hạt nhân tại Đại học bang Pennsylvania (Mỹ), cho biết một trong những phương pháp làm giàu uranium là sử dụng máy ly tâm để tách U-235 khỏi U-238. Để đạt mức độ tinh khiết đủ để chế tạo vũ khí hạt nhân, ít nhất 90% lượng uranium phải là U-235. Quá trình này không chỉ kéo dài hàng tuần hoặc hàng tháng mà còn tiêu tốn năng lượng khổng lồ và đòi hỏi thiết bị chuyên dụng.

Ngoài uranium, plutonium-239 (Pu-239) cũng là một nguyên liệu quan trọng trong vũ khí hạt nhân. Tuy nhiên, không giống uranium, plutonium không tồn tại tự nhiên mà là sản phẩm phụ của các lò phản ứng hạt nhân. Để thu được plutonium, cần xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng bằng phương pháp hóa học phức tạp, đồng thời kiểm soát chặt chẽ để tránh nguy cơ phơi nhiễm phóng xạ.

Một rủi ro nghiêm trọng khi xử lý plutonium là khả năng đạt tới khối lượng tới hạn, tức là mức vật liệu phân hạch tối thiểu để tạo ra phản ứng dây chuyền. Nếu không kiểm soát tốt, điều này có thể dẫn đến vụ nổ ngoài ý muốn ngay trong quá trình sản xuất.

Ngay cả khi đã có đủ nguyên liệu phân hạch, việc kích hoạt phản ứng cũng không đơn giản. Để một quả bom hạt nhân phát nổ, cần tạo ra một khối vật liệu phân hạch "siêu tới hạn" trong một thời gian cực ngắn. Khi đạt đến trạng thái này, số lượng phân hạch tăng theo cấp số nhân, giải phóng năng lượng khổng lồ chỉ trong vòng vài phần triệu giây.

Trong vũ khí nhiệt hạch (bom hydro), phản ứng phân hạch ban đầu kích hoạt một phản ứng hợp hạch thứ cấp. Hợp hạch là quá trình các hạt nhân nhẹ (như deuteri và triti) kết hợp lại để giải phóng năng lượng - tương tự phản ứng xảy ra trong lõi Mặt trời. Kiểm soát quá trình này đòi hỏi công nghệ cực kỳ tinh vi.

Kiểm soát và thử nghiệm vũ khí hạt nhân

Một thách thức khác là đảm bảo vũ khí hoạt động như mong muốn. Trước đây, các quốc gia tiến hành thử nghiệm trực tiếp bằng cách kích nổ bom hạt nhân trong các khu vực hoang vắng. Tuy nhiên, điều này gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, ngày nay, hầu hết các thử nghiệm được thực hiện bằng mô phỏng máy tính.

Cơ quan An ninh hạt nhân quốc gia Mỹ (NNSA) sử dụng các hệ thống siêu máy tính và khoa học vật liệu tiên tiến để đánh giá và chứng nhận vũ khí hạt nhân. Các mô phỏng này giúp kiểm tra xem vũ khí có hoạt động chính xác trong nhiều điều kiện khác nhau hay không, mà không cần phải kích nổ thực tế.

Mặc dù vũ khí hạt nhân mang lại sức mạnh chiến lược, rất ít quốc gia có khả năng chế tạo chúng. Điều này là do nhiều lý do.

Chi phí khổng lồ: Phát triển vũ khí hạt nhân đòi hỏi đầu tư hàng tỉ USD vào cơ sở hạ tầng, nghiên cứu và vật liệu phóng xạ.

Kiểm soát nguyên liệu hạt nhân: Các nguyên tố như uranium và plutonium được kiểm soát chặt chẽ theo các hiệp ước quốc tế, khiến các quốc gia khó có thể tiếp cận chúng.

Rủi ro về an toàn và môi trường: Xử lý và thử nghiệm vũ khí hạt nhân có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng về môi trường và sức khỏe con người.

Áp lực chính trị và ngoại giao: Các quốc gia muốn phát triển vũ khí hạt nhân có thể đối mặt với cấm vận và áp lực quốc tế từ các cường quốc.

Dù đã có hàng chục nghìn đầu đạn hạt nhân được sản xuất trên thế giới, thực tế là chỉ có một số ít quốc gia có đủ khả năng phát triển và duy trì loại vũ khí này. Những thách thức về khoa học, công nghệ, kinh tế và chính trị khiến cho vũ khí hạt nhân không dễ dàng trở thành tài sản của mọi quốc gia.

Hoàng Vũ