Nükleer silahlar nasıl çalışır

Bir nükleer silah enerjisini TNT gibi kimyadan değil, doğrudan atom çekirdeğinden alır. Buzdolabı boyutundaki tek bir savaş başlığı, İkinci Dünya Savaşı'nda atılan bütün bombaların toplamından daha fazla enerji açığa çıkarabilir. İki temel mekanizma vardır: fisyon ve füzyon.

Fisyon: ağır atomları bölmek

Bazı ağır izotoplar, uranyum-235 ve plütonyum-239, bir nötron çarptığında iki hafif parçaya bölünür; bu sırada enerji ve iki üç yeni nötron açığa çıkar. Yeterince malzeme yeterince sıkı bir araya getirilmişse (kritik kütle), bu nötronlar yeni bölünmeleri tetikler ve tepkime üstel olarak büyür: yaklaşık 80 ikiye katlanma kuşağı bir mikrosaniyeden kısa sürede tamamlanır.

Mühendislik sorunu, malzemeyi patlama anına kadar kritik altı tutmaktır. 1945'te iki çözüm üretildi:

• Namlu tipi: bir uranyum parçası bir namlu boyunca diğerine fırlatılır. O kadar basit ve güvenilirdir ki kullanılmadan önce hiç tam olarak denenmedi; Little Boy, yani ~15 kilotonluk Hiroşima bombası böyleydi.
• İçe patlama: bir plütonyum küresi, hassas zamanlamalı konvansiyonel patlayıcılarla sıkıştırılarak süperkritik hâle getirilir. Bu tasarım Trinity denemesinde kanıtlandı ve Nagazaki üzerinde patlatılan Fat Man'de kullanıldı.

Saf fisyon silahları birkaç yüz kilotonda tavan yapar; denenmiş en büyüğü olan Ivy King yaklaşık 500 kt'lik güç üretti.

Füzyon: termonükleer sıçrama

Füzyon hafif çekirdekleri, döteryum ve trityumu birleştirir ve gram başına daha da fazla enerji açığa çıkarır, ama on milyonlarca derecelik sıcaklık gerektirir. Bunu sağlayabilecek tek pratik ateşleyici, bir fisyon bombasının kendisidir. Kademeli Teller–Ulam tasarımında önce fisyonla çalışan «birincil» kademe patlar; onun X ışınları, bomba kendini parçalamadan önce fiziksel olarak ayrı duran füzyon «ikincil» kademesini sıkıştırıp ateşler. Kademeler ilke olarak sınırsız zincirlenebilir; Sovyetler Birliği Çar Bombası ile 50 megatona böyle ulaştı.

Modern savaş başlıklarının çoğu iki kademeli termonükleer tasarımdır ve genellikle takviyelidir: birincil kademeye enjekte edilen birkaç gram döteryum-trityum gazı verimini keskin biçimde artırır; böylece savaş başlıkları küçük, hafif ve güvenli olurken yine de yüzlerce kiloton verebilir.

Modern savaş başlıkları neden «daha küçük»

Soğuk Savaş füzeleri isabetsizdi; süper güçler bunu megatonlarca güçteki savaş başlıklarıyla telafi ediyordu. Güdüm geliştikçe kaba kuvvetin yerini isabet aldı: bugün konuşlandırılmış tipik bir stratejik savaş başlığı, örneğin Amerikan W88 (455 kt) ya da Rus Topol başlığı (800 kt), 1960'ların çok megatonluk devlerinin çok altındadır ve bir füze artık tek bir dev başlık yerine bağımsız hedeflenebilen birkaç başlık (MIRV) taşır.

Farkı kendiniz görün

Bu sayıların ne anlama geldiğini kavramanın en iyi yolu onları haritada karşılaştırmaktır: önce 15 kilotonluk Hiroşima bombasını, sonra Washington üzerinde modern 800 kilotonluk bir Topol başlığını, ardından 50 megatonluk Çar Bombası'nı deneyin; hepsi simülatörde. Yıkımın gerçekte nasıl meydana geldiği nükleer patlamanın etkileri sayfasında anlatılıyor.