वर्तमान में परमाणु हथियारों को लेकर काफी चर्चा हो रही है। राष्ट्रपति व्लादिमीर पुतिन ने सुझाव दिया है कि अगर उन्हें दीवार पर धकेल दिया गया, तो उन्हें यूक्रेन के खिलाफ उनका इस्तेमाल करने से नहीं रोका जाएगा (जो निश्चित रूप से विनाशकारी नाटो प्रतिशोध को आमंत्रित करेगा)। परमाणु हमले का सामना करने वाला एकमात्र देश जापान के हिरोशिमा में जी7 की बैठक में परमाणु हथियार रहित दुनिया पर जोर दिया गया और पिछले तीन हफ्तों में, क्रिस्टोफर नोलन की ब्लॉकबस्टर ‘ओपेनहाइमर’ ने इन हथियारों के निर्माण के इतिहास और उनके उपयोग में शामिल नैतिक दुविधाओं पर बातचीत शुरू कर दी है।
लेकिन शुरुआत के लिए परमाणु हथियार क्या है? बम का विज्ञान क्या है और इसे इसकी भयानक शक्ति कहाँ से मिलती है? विज्ञान के इस आधुनिक चमत्कार को बनाने के लिए किन इंजीनियरिंग और वैज्ञानिक क्षमताओं – और प्राकृतिक संसाधनों – का उपयोग किया जाना चाहिए?
परमाणु सभी पदार्थों के बुनियादी निर्माण खंड हैं, जैसे कि उन्हें सरल रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा आगे “टूटा” नहीं जा सकता है। हमारे शरीर से लेकर जिस हवा में हम सांस लेते हैं, सब कुछ परमाणुओं से बना है।
परमाणु का अधिकांश भाग खाली स्थान होता है। बाकी में तीन बुनियादी प्रकार के उप-परमाणु (परमाणु से छोटे या उसके भीतर होने वाले) कण शामिल हैं – सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन और तटस्थ न्यूट्रॉन। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन मिलकर परमाणु के नाभिक का निर्माण करते हैं, जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉनों का एक “बादल” बनता है।
किसी परमाणु में प्रोटॉन की संख्या उस तत्व को निर्धारित करती है, और न्यूट्रॉन की संख्या उस तत्व के आइसोटोप को निर्धारित करती है। एक ही तत्व के विभिन्न समस्थानिकों में समान रासायनिक गुण होते हैं, लेकिन परमाणु गुण बहुत भिन्न होते हैं।
पृथ्वी पर अधिकांश परमाणु अपने नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संतुलित संरचना के कारण स्थिर हैं। हालाँकि, कुछ अस्थिर परमाणुओं में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या की संरचना ऐसी होती है कि यह नाभिक को खुद को एक साथ रखने की अनुमति नहीं देती है।
ऐसे परमाणु रेडियोधर्मी माने जाते हैं और वे टूटकर दो हल्के तत्वों में विखंडित हो जाते हैं। यह अधिकांश परमाणु हथियारों और परमाणु ऊर्जा का आधार है।
यूरेनियम-235, भारी धातु यूरेनियम का एक अत्यंत दुर्लभ आइसोटोप, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला परमाणु ईंधन है, क्योंकि यह उन कुछ तत्वों में से एक है जो प्रेरित विखंडन से गुजर सकते हैं। इसका मतलब यह है कि मानव द्वारा क्रियान्वित की गई प्रक्रिया द्वारा तत्व को बहुत तेजी से तोड़ा जा सकता है।
यह U-235 नाभिक को न्यूट्रॉन के अधीन करके किया जाता है। नाभिक तुरंत एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित कर लेता है और परिणामस्वरूप अस्थिर हो जाता है – और तुरंत दो हल्के परमाणुओं और कुछ अतिरिक्त न्यूट्रॉन में टूट जाता है। इस प्रक्रिया से वह चीज़ निकलती है जिसे परमाणु ऊर्जा के रूप में जाना जाता है।
U-235 परमाणु के विखंडन से औसतन लगभग 2 से 3 नए न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं। यदि इन नए न्यूट्रॉनों को अन्य U-235 परमाणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो यह तेजी से बढ़ती श्रृंखला प्रतिक्रिया बनाता है। गणित सरल है: श्रृंखला प्रतिक्रिया में प्रत्येक ‘पीढ़ी’ के साथ, संलग्न परमाणुओं की संख्या 2 से 3 गुना बढ़ सकती है।
भले ही सभी न्यूट्रॉन विखंडन प्रक्रिया में संलग्न नहीं होते हैं, जब तक प्रत्येक विखंडन एक से अधिक अतिरिक्त विखंडन की ओर ले जाता है, श्रृंखला प्रतिक्रिया तेजी से बढ़ती है और बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी करती है।
उपरोक्त सभी बातें सैद्धांतिक रूप से काफी सरल लगती हैं। जब व्यावहारिक कार्यान्वयन की बात आती है, तो बम डिजाइनरों को कई समस्याओं का समाधान करना पड़ता है।
सबसे पहले तो परमाणु ईंधन की ही समस्या है. प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यूरेनियम का लगभग 99.3% आइसोटोप U-238 का है, जो विखंडन योग्य नहीं है। इसलिए, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यूरेनियम का उपयोग किसी हथियार या परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में नहीं किया जा सकता है।
परमाणु संलयन मूल रूप से विखंडन के विपरीत है – यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा दो हल्के परमाणु नाभिक मिलकर एक भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हुए एक एकल, भारी परमाणु बनाते हैं।
संलयन बमों के लिए, हाइड्रोजन के दो अत्यंत दुर्लभ समस्थानिकों – ड्यूटेरियम और ट्रिटियम – के नाभिकों को अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव के तहत एक साथ जोड़ा जाता है, जिससे इन बमों को हाइड्रोजन बम या एच-बम का उपनाम दिया जाता है।
अधिक विनाशकारी होने के बावजूद, फ़्यूज़न बम कुछ बड़ी चुनौतियाँ पेश करते हैं, जिनमें से पहला पर्याप्त फ़्यूज़न योग्य सामग्री प्राप्त करना है।
