人類のために、核爆弾を作るのは簡単なことではありません。化学元素ウランを手に入れることに加えて、ほとんどの人がアクセスできない濃縮プロセスを経る必要もあります。イリノイ大学の Bill Hammack 氏は、 Engineer Guyチャンネルで、これがなぜそれほど複雑なのかを説明しています。
日本の都市広島を破壊した原爆の縮小模型を展示しながら、元のバージョンには約60キログラムのウラン235が含まれていたが、核分裂を受けたのはたったの600グラムだけで、爆発を起こすのに十分だったと説明する。 TNT火薬13キロトンに相当します。
核爆弾の設計の詳細の一部はまだ秘密のままですが、プロセスの最も複雑な部分は、「濃縮」として知られるウランの調製です。これを行うには、要素の 2 つのバリエーション、U-238 と U-235 を分離する必要があります。
2 番目の種は、反応をより良く持続させ、U-238 バージョンよりもはるかに多くのエネルギーを放出できるため、最も推奨されます。その秘密は原子核の分割にあり、低エネルギー中性子の衝突で十分に原子核を分離できるが、ウラン 238 の場合にはこのようなことは起こらない。
ウランの濃縮
U-235 を濃縮して天然ウランに変えるには、ある種を他の種から分離する必要があります。これらはほとんどの点で似ていますが、U-235 は U-238 よりわずかに軽いです。これにより分離が可能になりますが、それでもプロセスは単純ではありません。
最初の核爆弾を製造するとき、技術者は、ウランの亜種が分裂する際の重量と速度の違いを「認識」する巨大なガス拡散プラントを構築する必要がありました。このプロセスでは、ガスがチューブに分離され、そこを圧力が U-235 に通過します。
このプロセスは何千回も繰り返され、たとえば 3% の U-235 を濃縮するには 4,000 段階以上が必要でした。最初のポンプを構築するには、面積 161 平方キロメートルと約 160 キロメートルの配管のプラントを建設する必要もありました。
出典:エンジニア・ガイ