ระเบิดนิวเคลียร์ นิวตรอน ง่ายนิดเดียว

ช่วงนึง เรามีข่าวลือหนาหูเรื่องที่ซาอุดิอารเบีย สั่งนำเข้าระเบิดนิวตรอนจากอิสราเอลเข้าไปทิ้งบอมบ์ที่เยเมน แม้ว่าข่าวตรงนี้จะมีลืออยู่ฝ่ายเดียวจากโลกอิสลาม และมีข้อสงสัยว่าระเบิดที่เห็นจะเป็นระเบิดนิวตรอนจริงหรือ ในฐานะชาวหว้ากอที่ดีผู้รักสงบสันติอหิงสาใฝ่หาความรู้ด้านอาวุธทำลายล้างอย่างบ้าคลั่ง ข้าพเจ้าขอชวนเรามาเรียนรู้กลไกพื้นฐานของสิ่งที่เรียกว่า ระเบิดนิวเคลียรื ระเบิดไฮโดรเจน และ รวมไปถึง ระเบิดนิวตรอนในข่าวกัน

รู้จักการทำงานของระเบิดนิวเคลียร์

ระเบิดนิวเคลียร์ในสายตาชาวบ้านอาจคิดว่ากลไกมันลึกลับซับซ้อนประกอบด้วยเครื่องกลไกสารพัดสายไฟยุ่บยั่บยากเกินเข้าใจ สร้างไม่ได้ง่ายๆ แต่เชื่อหรือไม่ว่า ในแง่หลักการของการสร้างระเบิดนิวเคลียร์ ไม่ใช่เรื่องยากเกินเข้าใจอย่างที่คนทั่วไปจะคิด

โดยธรรมชาติธาตุกัมมันตรังสี จะมีการแตกตัวและให้นิวตรอนออกมาพร้อมพลังงาน นิวตรอนที่ปล่อยออกมาถ้าไปกระทบอะตอมของธาตุกัมมันตรังสีก็จะทำให้เกิดการแตกตัวและปล่อยนิวตรอนออกมาอีก โอกาสที่นิวตรอนจะกระทบกับอะตอมของธาตุที่อยู่ข้างเคียง เป็นไปในลักษณะสุ่ม นั่นคือ ยิ่ง มีปริมาณสารอยู่มาก หนาแน่นมาก โอกาสเกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องก็จะสูง ซึ่งเป็นที่มาของสิ่งที่เราเรียกว่า มวลวิกฤติ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิชชั่น หรือแตกตัว

มวลวิกฤต (อังกฤษ: critical mass) คือปริมาณที่น้อยที่สุดของวัสดุ ที่จำเป็นสำหรับการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ให้ยั่งยืน มวลวิกฤตของวัสดุฟิสไซล์หนึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของนิวเคลียสของมัน โดยยังมีปัจจัยปลีกย่อยคือ รูปทรง ความหนาแน่น ความบริสุทธิ์ อุณหภูมิ ฯลฯ แต่ โดยทั่วไป ถ้าธาตุกัมมันตรังสีบริสุทธ์เอามาไว้รวมกันหรือหลอมรวมกันมันก็จะระเบิดได้เอง 

ผังการสร้างระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิชชั่น

ดังนั้น ระเบิดนิวเคลียร์ อธิบายอย่างง่ายที่สุด โดยหลักการ หัวรบนิวเคลียร์ สามารถสร้างได้โดยเอาก้อนยูเรเนี่ยม 2 ก้อนที่มีมวลต่ำกว่ามวลวิกฤต จุดระเบิดด้วยการยิงอัดด้วยดินปืนเข้าหากันจนกลายเป็นก้อนเดียวที่มีมวลสูงกว่ามวลวิกฤติเพื่อให้มันระเบิดนั่นละครับ อาห์ จริงๆแล้ว โดยหลักการ มันก็ง่ายๆแค่นี้เองนะนั่น ส่วนที่จะทำให้ประสิทธิภาพสูง นั่นคือส่วนที่เราเห็นดีไซน์กันซับซ้อน

การทำงานของระเบิดไฮโดรเจน (Fusion)

ระเบิดไฮโดรเจน เป็นการใช้พลังงานที่ปลดปล่อยจากปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบควบรวม หรือการฟิวชั่น (อังกฤษ: Fusion) ในทางฟิสิกส์นิวเคลียร์และเคมีนิวเคลียร์ คือกระบวนการที่นิวเคลียสอะตอมหลายตัวมารวมตัวกันกลายเป็นนิวเคลียสอะตอมที่หนักขึ้น และเกิดการปลดปล่อยหรือดูดซับพลังงานในกระบวนการนี้ เงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่น จะต้องทำให้ไอออนที่มีประจุบวกหลอมรวมกันได้ นั่นคือต้องใช้อุณหภูมิ แรงดัน หรือพลังงานที่สูงมากพอที่จะเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าได้ ในการควบคุมพลังงานของฟิวชัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่น

วิธีการที่เราจะสร้างระเบิดไฮโดรเจน เราใช้ธาตุกัมมันตรังสี เช่นยูเรเนียม ประกอบขึ้นเป็นระเบิดนิวเคลียร์  ซึ่งเมื่อจุดระเบิดมันจะสร้างทั้งแรงดันและให้ความร้อนภายในตัวระเบิดซึ่งบรรจุภาชนะที่ใส่ไฮโดรเจน บังคับให้มันรวมตัวเป็นฮีเลียมและปลดปล่อยพลังงานที่มหาศาลยิ่งกว่าการแตกตัวของยูเรเนียมขึ้นมา สำหรับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น ถ้าใช้ดิวทีเรียมและทริเทียมล้วนๆ มันเป็นก๊าซ แถมทริเทียมนั้นไม่เสถียร การจะทำให้มันบรรจุอยู่ได้ง่ายๆ มีทริกสำคัญคือ เราใช้ Lithium deuteride (⁶Li²H) เป็นสารตั้งต้น เพราะ ลิเทียม ดิวทีไรด์ มีสถานะเป็นของแข็งบรรจุง่ายกว่าก๊าซไฮโดนเจน และ ลิเทียม เมื่อเจอกับนิวตรอนจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ มันจะแตกตัวออกมาเป็น ฮีเลียม (⁴He) และ ทริเทียม (³H)  ซึ่งใช้รวมกับ ดิวทีเรียมและให้พลังงานออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่น

กล่าวโดยย่อ ปฏิกิริยาฟิวชั่น ต้องใช้อุณหภูมิและความดันสูง เราก็ใช้ปฏิกิริยาฟิชชั่นที่เราควบคุมได้เป็นตัวจุดระเบิดสร้างความร้อนระดับการฟิวชั่นขึ้นอีกทีก็จบ หลักการมันง่ายมากเลยใช่ไหมล่ะ

ระเบิดนิวตรอน

การจะเข้าใจระเบิดนิวตรอน เราต้องลงลึกไปในการทำงานของระเบิดไฮโดรเจนอีกสักนิด การจะควบคุมปฏิกิริยาให้เกิดการฟิวชั่นได้สมบูรณ์ เราใช้วิธีการเอายูเรเนียมสร้างเป็นภาชนะหุ้มเชื้อเพลิงฟิวชั่นไว้อีกที ภาชนะนี้ ออกแบบให้  ถ่ายแรงและอุณหภูมิการบีบอัดจากภายนอกเข้าสู่ภายใน  ในภาชนะ จะมี Start plug สำหรับปล่อยนิวตรอน เพื่อเปลี่ยนให้ลิเทียมกลายเป็นทริเทียม ภาชนะที่ทำจาก เบอริเลียม หรือยูเรเนียม จะสะท้อนความร้อน ในลักษณะการเปล่งความร้อนกลับ ในช่วงรังสี เอกซ์ และ มีการสะทอ้นนิวตรอนกลับเข้าสู่ภายในและหน่วงไว้ให้นานที่สุดจนปฏิกิริยานิวเคลียร์สมบูรณ์ สำหรับภาชนะนี้ แม้จะทำขึ้นจากยูเรเนียม 235 หรือ Depleted Uranium ที่ไม่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ แต่ด้วยปริมาณนิวตรอนเข้มข้นที่ปล่อยออกจากปฏิกิริยาฟิวชั่น มันก็จะมีการปล่อยพลังงานออกมาด้วย รวมแล้วพลังงานที่ปล่อยออกมาจากระเบิดไฮโดรเจน จะมีทั้งพลังงานจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ฟิชชั่น พลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชั่น และพลังงานจากอะตอมของตัวภาชนะที่แตกตัวจากการชนของนิวตรอน

ผังแสดงการทำงานของระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิวชั่น จะสังเกตก้อนด้านบนคือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบฟิชชั่น ซึ่งจะส่งความร้อนและแรงดันลงไปบีบอีดภาชนะด้านล่าง ที่เป็นภาชนะใส่เชื้อเพลิงฟิวชั่นอีกที

ระเบิดไฮโดรเจนนี้ จะมีภาชนะบรรจุเชื้อเพลิงฟิวชั่นที่หนา เพื่อหน่วงเวลาให้ปฏิกิริยาสมบูรณ์ที่สุดเท่าที่ทำได้ แต่ก็มีการออกแบบระเบิดไฮโดรเจนให้ภาชนะที่บรรจุเชื้อเพลิงฟิวชั่นบางเป้นพิเศษออกมา เป้าหมายคือ แทนจะปล่อยให้ปฏิกิริยานั่นสมบูรณ์ มันต้องการให้ระเบิดนั้นระเบิดก่อนช่วงเวลาที่เชื้อเพลิงจะทำปฏิกิริยาสมบูรณ์ และปล่อยนิวตรอนเข้มข้นที่กักไว้ในภาชนะออกมา

แน่นอน ว่าการทำระเบิดนิวตรอนนี้มีประโยชน์อย่างพิศดาร เพราะการระเบิดก่อนเวลานี้ พลังงานที่ปล่อยออกมา จะไม่ใช่แรงระเบิด ในขณะที่ระเบิดไฮโดรเจน ถูกออกแบบมาให้มีแรงปะทะกวาดล้างทุกสิ่งให้ราบพณาสูร ระเบิดนิวตรอนจะปล่อยพลังทำลายเล็กน้อยกว่ามาก เพราะพลังงานที่มันปล่อยออกจะอยู่ในรูปความร้อนเสียส่วนใหญ่

เพราะระเบิดนิวตรอนนั้น ทำความเสียหายให้กับ ตึก อาคาร และโครงสร้างสาธารณูปโภคน้อย แต่มันจะฆ่ามนุษย์และสิ่งมีชีวิตด้วยความร้อนของมัน เป็นอาวุธชั้นดีที่เหมาะกับนายทุนที่ให้คุณค่ากับสิ่งของมากกว่าชีวิตเพื่อนมนุษย์ด้วยกัน ระเบิดนิวตรอน จึงมีฉายาว่า ระเบิดทุนนิยม (Capitalist Bomb)

ท่านสามารถศึกษาต่อได้ในลิงค์ต่างๆดังนี้

https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_mass

http://www.student.chula.ac.th/~56370374/Fis&FusRe.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermonuclear_weapon

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_bomb