بازده سلاح هسته‌ای با پلوتونیوم یا با اورانیوم بیشتر خواهد بود؟
پلوتونیوم بسیار سریع تر شکافته و همچنین نوترون‌های بیشتری نسبت به اورانیوم تولید می‌کند که میتوانند هسته‌های بیشتری بشکافند. هسته پلوتونیوم شکافته شده همچنین کمی بیشتر نسبت به اورانیوم انرژی آزاد می‌کند، اما پلوتونیوم یک مشکل حاد دارد و آن هم وجود مقداری ایزوتوپ ۲۴۰ قاطی هسته پلوتونیومی ۲۳۹ است. ایزوتوپ ۲۴۰ بر اثر واپاشی هسته ای، بسیار و به شدت از خود نوترون آزاد می‌کند که میتواند بسیار دردسار ساز به عنوان مثال در ارتباط با پیش انفجاری در بمب باشد. بدین سبب به منظور جلوگیری از پیش انفجار هسته‌ای و همچنین جلوگیری از رسیدن به وضعیت بحرانی در شرایط عادی در بمب، جرم کره هسته ای پلتونیومی باید همیشه کمتر از جرم بحرانی باشد تا هم درصد ایزوتوپ ۲۴۰ پایین آمده و هم بمب از نظر ایمنی از شرایط قابل قبول برخوردار باشد، اما این باعث میشود که وقتی که بمب پس از implosion که به وضعیت فوق بحرانی میرسد، از مقدار مواد هسته‌ای کمتری برخوردار باشد و توان تولید قدرت انفجاری کمتری خواهد داشت. نقطه مقابل این وضعیت را در کره‌های هسته‌ای اورانیومی می‌بینید. اورانیوم جرم بحرانی بس قابل توجه بیشتری نسبت به پلوتونیوم دارد و با توجه به اینکه شکافت هسته‌ای در اورانیوم به سرعت پلوتونیوم نیست و همچنین پس از هر شکافت تعداد نوترون‌های کمتری هم آزاد می‌‌شوند، اما به دلیل اینکه جرم اولیه کره اورانیومی بسیار بیشتر از جرم بحرانی پلوتونیوم است، وقتی اورانیوم بعد از implosion به وضعیت فوق بحرانی (و آغاز شکافت هسته ای) میرسد، بسیار مواد هسته‌ای بیشتری در اختیار و بدین روی توان تولید انفجار عظیمی با قدرت قابل توجهی را خواهد داشت. تمام بمب‌های قدرتمند هسته‌ای (چند صد کیلوتنی) بر پایه صرفا شکافت هسته‌ای از فقط اورانیوم ۲۳۵ در غنای بالا بهره می گرفتند!
اورانیوم از آنجا که از نرخ واپاشی هسته‌ای بسیاری کمتری نسبت به پلوتونیوم برخوردار است میتواند دارای جرم اولیه چندین برابری جرم بحرانی باشد و بدین روی مواد هسته‌ای بیشتری در وضعیت فوق بحرانی در اختیار خواهند بود، البته این دست بمب‌ها فارغ از بازده چند صد کیلوتنی، بسیار از حجم و اندازه قابل توجهی برخوردار هستند و به سختی قابل حمل خواهند بود. در آن سال‌ها برای صرفه جوی از پلوتونیوم و همچنین اورانیوم، از کره‌های هسته‌ای کامپوزیتی نیز استفاده میکردند، به عنوان مثال یک لایه پلوتونیوم (لایه درونی) و یک لایه اورانیوم (لایه بیرونی) به کار گرفته میشد، اینگونه میتوان به بازده‌های چند ده کیلوتنی دست یافت!
البته این “مشکل” پلوتونیوم در بازده کم به دلیل جرم اولیه کم با استفاده از تکنیک‌های مدرن، مثل استفاده از بوستینگ که در آن بر اثر همجوشی دوتریوم و تریتیوم در مرکز کره هسته‌ای شار عظیمی از نوترون‌ها آزاد می‌‌شوند، حل شده است و امروزه میتوان با یک کره هسته‌ای پلوتونیومی کوچک، با کمک همجوشی، بازده‌ای در مقیاس چند ده کیلوتن TNT با یک بمب تک مرحله‌ای ایجاد کرد! از این بازده همچنین میتوان برای فشردن قسمت دوم بمب در یک بمب گرما هسته‌ای (بمب هیدروژنی) استفاده کرده که بازده بمب را به راحتی تا چند صد کیلوتن و حتی مگاتن TNT افزایش خواهد داد! در مجموع و اگر از تکنیک بوستینگ استفاده نشود، از آنجا که بمب باید با موشک بالستیک قابل تحویل دهی باشد، و به هر روی نمیتوان از اورانیوم زیادی به دلیل محدودیت فضا استفاده کرد، فرق چندانی از نظر بازده بین پلوتونیوم و اورانیوم با جرم‌های اولیه نه چندان زیاد متفاوت نخواهد بود (چه بسا پلوتونیوم عملکرد حتی بهتری هم داشته باشد، با اینکه از جرم اولیه کمتری نسبت به اورانیوم برخوردار است)، اما بهترین گزینه پلوتونیوم است زیرا که جرم بحرانی کمتری دارد، و بدین روی فضای کمتری اشغال خواهد کرد و به مواد انفجاری کمتری هم برای implosion نیاز خواهد بود و بدین سبب بمب سبک تر و کوچک تر و ایده آل برای تحویل دهی خواهد بود! به دلیل جرم بحرانی کمتر پلوتونیوم طبیعتا تعداد بمب‌های بسیار بیشتری میتوان به نسبت اورانیوم تولید کرد. بدین روی ایران قطعا برای زرادخانه خود به پلوتونیوم نیاز شدید دارد و خواهد داشت و در این راستا باید قدم بر دارد! در تصویر بالا یکی از دانشمندان پروژه منهتن آمریکا را میبنید که در جعبه‌ای هسته پلوتونیومی بمب هسته‌ای “مرد چاق” را حمل می‌کند. این بمب در اگوست ۱۹۴۵ بر فراز نگازاکی منفجر شد و بازده‌ای بالغ بر ۲۱ کیلوتن TNT ایجاد کرد که ضربه فوق مهلکی به ژاپن بود!
