Cillian Murphy trong vai diễn J. Robert Oppenheimer của bộ phim “Oppenheimer” (Ảnh: Universal Pictures).
Trong thời gian diễn ra Chiến tranh thế giới thứ II, các nhà khoa học đã phát hiện ra tiềm năng sử dụng phân hạch hạt nhân để chế tạo một loại vũ khí mới.
Lo sợ rằng Đức có thể đang tìm cách sản xuất bom có sử dụng công nghệ này, chính phủ Mỹ đã chỉ định cho nhà khoa học Oppenheimer làm giám đốc Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos ở New Mexico, Mỹ.
Ông đồng thời được giao nhiệm vụ chế tạo bom nguyên tử. Đây là một dự án tối mật có mật danh Dự án Manhattan.
Dự án Manhattan được tiến hành khoảng 3 năm thì có kết quả. Vào thời điểm bận nhất, dự án đã thuê hơn 130.000 người với tổng chi phí 2,2 tỷ đô la Mỹ, tương đương 38 tỷ đô la Mỹ hiện nay.
Cảnh trong phim “Oppenheimer” (Ảnh: Universal Pictures),
Các nhà khoa học đã thiết kế và hoàn thành hai loại bom nguyên tử khác nhau vì họ không chắc phương pháp nào sẽ mang lại hiệu quả. Một loại sử dụng uranium và loại kia sử dụng plutonium.
Uranium có một số đồng vị khác nhau, tức là cùng một nguyên tố hóa học nhưng có số lượng hạt hạ nguyên tử khác nhau. Uranium tự nhiên có thành phần chủ yếu là đồng vị U-238 và chứa một lượng nhỏ đồng vị U-235. Một quả bom nguyên tử đòi hỏi nồng độ U-235 cao vì đây là dạng dễ trải qua quá trình phân hạch.
Một phòng thí nghiệm ở Oak Ridge, Tennessee, Mỹ đã tạo ra uranium “làm giàu” như vậy, có chứa nồng độ U-235 cao để làm nhiên liệu cho quả bom về sau được đặt tên là “Little Boy” và được thả xuống Hiroshima, Nhật Bản.
Little Boy được kích nổ theo kiểu giống như súng ngắn. Quả bom chứa hai lõi uranium riêng biệt và sử dụng chất nổ thông thường để bắn lõi này vào lõi kia. Khi hai lõi uranium va chạm với nhau, đạt đến khối lượng tới hạn, thì vụ nổ nguyên tử xảy ra.
Quá trình phân hạch của hạt nhân sẽ tạo ra phản ứng dây chuyền, phân tách các nguyên tử có khả năng tạo ra một vụ nổ lớn (Ảnh: Amanda Macias).
Trong khi uranium được khai thác từ mỏ, sau đó được làm giàu để sử dụng chế tạo bom, thì plutonium không có sẵn mà phải được sản xuất từ đầu.
Plutonium được sản xuất bằng cách bắn phá U-238 bằng các hạt hạ nguyên tử. Các nguyên tử U-238 hấp thụ một hạt hạ nguyên tử, gây ra một loạt thay đổi hạt nhân và biến nó thành plutonium.
Các lò phản ứng hạt nhân ở Hanford, Washington, Mỹ, đã sản xuất plutonium và gửi đến Los Alamos để tạo nên quả bom mang tên “Fat Man” mà sau đó Mỹ đã thả xuống thành phố Nagasaki của Nhật.
Đám mây hình nấm mọc lên từ vụ thử bom hạt nhân ở sa mạc New Mexico, Mỹ, tháng 7/1945. (ảnh: Trung tâm Nghiên cứu An ninh quốc gia, Mỹ).
Fat Man là một quả bom dạng nổ có lõi plutonium được bao quanh bởi chất nổ. Khi được kích nổ, lực của chất nổ sẽ nghiền plutonium lại với nhau cho đến khi nó đủ đậm đặc để đạt đến khối lượng tới hạn.
Vì các nhà khoa học làm việc cho Dự án Manhattan không chắc liệu phương pháp nổ này có hiệu quả hay không, nên họ quyết định thử nghiệm trước khi sử dụng nó cho cuộc chiến tranh.
Vì thế, vào ngày 16/7/1945, trên sa mạc New Mexico ở Mỹ, vụ thử mang tên Trinity đã cho nổ một quả bom plutonium có tên “Công cụ” và mở ra kỷ nguyên nguyên tử. Đây mới chính là quả bom hạt nhân đầu tiên phát nổ trên thế giới.
Bom nguyên tử hoạt động thế nào?
