Phản ứng phân hạch
Tổng quan về vật lý > Bom phân hạch

Là một loại vũ khí hạt nhân, bom phân hạch (không bị nhầm lẫn với bom nhiệt hạch), còn được gọi là bom nguyên tử, là một lò phản ứng phân hạch được thiết kế để giải phóng càng nhiều năng lượng càng nhanh càng tốt, trước khi phát ra năng lượng làm cho lò phản ứng phát nổ (và phản ứng dây chuyền dừng lại). Phát triển vũ khí hạt nhân là động lực thúc đẩy nghiên cứu ban đầu về phân hạch hạt nhân mà Dự án Manhattan trong Thế chiến II (1 tháng 9 năm 1939 - 2 tháng 9 năm 1945) đã thực hiện hầu hết các công trình khoa học ban đầu về phản ứng dây chuyền phân hạch, kết thúc trong ba sự kiện liên quan đến bom phân hạch xảy ra trong chiến tranh. Quả bom phân hạch đầu tiên, có tên mã "The Gadget", đã được kích nổ trong Cuộc thử nghiệm Trinity ở sa mạc New Mexico vào ngày 16/7/1945. Hai quả bom phân hạch khác, có tên mã là "Little Boy" và " Fat Man ", được sử dụng trong chiến đấu chống lại Nhật Bản khi ném xuống các thành phố Hiroshima và Nagasaki vào ngày 6 và 9 năm 1945 tương ứng.
Ngay cả những quả bom phân hạch đầu tiên cũng có sức nổ gấp hàng nghìn lần so với khối lượng chất nổ hóa học tương đương. Ví dụ, Little Boy nặng tổng cộng khoảng bốn tấn (trong đó 60 kg là nhiên liệu hạt nhân) và là 11 foot (3,4 m)  dài; nó cũng mang lại một vụ nổ tương đương với khoảng 15 kiloton TNT, phá hủy một phần lớn của thành phố Hiroshima. Vũ khí hạt nhân hiện đại (bao gồm phản ứng tổng hợp hạt nhân nhiệt cũng như một hoặc nhiều giai đoạn phân hạch) có năng lượng gấp hàng trăm lần trọng lượng của chúng so với bom nguyên tử phân hạch tinh khiết đầu tiên (xem năng suất vũ khí hạt nhân), do đó, một quả bom đầu đạn tên lửa hiện đại có trọng lượng ít hơn 1/8 so với Little Boy (xem ví dụ W88) có sản lượng là 475 kiloton TNT, và có thể mang lại sự hủy diệt cho khoảng 10 lần diện tích thành phố.
Trong khi vật lý cơ bản của phản ứng chuỗi phân hạch trong vũ khí hạt nhân tương tự như vật lý của lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát, hai loại thiết bị phải được thiết kế hoàn toàn khác nhau (xem vật lý lò phản ứng hạt nhân). Một quả bom hạt nhân được thiết kế để giải phóng tất cả năng lượng của nó cùng một lúc, trong khi một lò phản ứng được thiết kế để tạo ra nguồn cung cấp năng lượng hữu ích ổn định. Trong khi lò phản ứng quá nóng có thể dẫn đến và dẫn đến các vụ nổ hơi nước và tan chảy, việc làm giàu uranium thấp hơn nhiều khiến lò phản ứng hạt nhân không thể phát nổ với sức mạnh hủy diệt tương tự như vũ khí hạt nhân. Cũng khó có thể lấy được năng lượng hữu ích từ bom hạt nhân, mặc dù ít nhất một hệ thống đẩy tên lửa, Project Orion, được dự định hoạt động bằng cách nổ bom phân hạch phía sau một tàu vũ trụ được đệm và che chắn kỹ.
Tầm quan trọng chiến lược của vũ khí hạt nhân là một lý do chính tại sao công nghệ phân hạch hạt nhân nhạy cảm về mặt chính trị. Thiết kế bom phân hạch khả thi, được cho là, trong khả năng của nhiều người, tương đối đơn giản theo quan điểm kỹ thuật. Tuy nhiên, rất khó khăn để có được vật liệu hạt nhân phân hạch để thực hiện các thiết kế là chìa khóa cho sự không có sẵn của vũ khí hạt nhân đối với tất cả các chính phủ công nghiệp hiện đại với các chương trình đặc biệt để sản xuất vật liệu phân hạch (xem làm giàu uranium và chu trình nhiên liệu hạt nhân).
Một mô phỏng trực quan của một sự kiện phân hạch hạt nhân gây ra trong đó một neutron chuyển động chậm được hấp thụ bởi hạt nhân của một nguyên tử uranium-235, nó bắn vào hai nguyên tố nhẹ chuyển động nhanh (sản phẩm phân hạch) và neutron bổ sung. Hầu hết năng lượng được giải phóng là ở dạng vận tốc động học của các sản phẩm phân hạch và neutron.
Sản phẩm phân hạch theo khối lượng cho phân hạch neutron nhiệt của U-235, Pu-239, một sự kết hợp của hai lò phản ứng điện hạt nhân hiện tại và U-233 được sử dụng trong chu trình thorium.
Các giai đoạn phân hạch nhị phân trong một mô hình giọt chất lỏng. Năng lượng đầu vào làm biến dạng hạt nhân thành hình dạng "xì gà" béo, sau đó thành hình "đậu phộng", sau đó là phân hạch nhị phân khi hai thùy vượt quá khoảng cách thu hút lực hạt nhân tầm ngắn, sau đó bị đẩy ra xa và tích điện. Trong mô hình giọt chất lỏng, hai mảnh phân hạch được dự đoán có cùng kích thước. Mô hình vỏ hạt nhân cho phép chúng có kích thước khác nhau, như thường được quan sát bằng thực nghiệm.
Hoạt hình của vụ nổ Coulomb trong trường hợp một cụm hạt nhân tích điện dương, gần giống với cụm các mảnh phân hạch. Mức độ màu sắc của tỷ lệ thuận với điện tích hạt nhân (lớn hơn). Các electron (nhỏ hơn) trên thang đo thời gian này chỉ được nhìn thấy bằng phương pháp stroboscopcopic và mức độ màu sắc là động năng của chúng
"Đường cong năng lượng liên kết": Biểu đồ năng lượng liên kết trên mỗi hạt nhân của các đồng vị chung.
Một phản ứng chuỗi phân hạch hạt nhân. 1.   Một nguyên tử uranium-235 hấp thụ neutron và phân hạch thành hai nguyên tử mới (các mảnh phân hạch), giải phóng ba neutron mới và một số năng lượng liên kết. 2.   Một trong những neutron đó được hấp thụ bởi một nguyên tử uranium-238 và không tiếp tục phản ứng. Một neutron khác đơn giản là bị mất và không va chạm với bất cứ thứ gì, cũng không tiếp tục phản ứng. Tuy nhiên, một neutron va chạm với một nguyên tử uranium-235, sau đó phân hạch và giải phóng hai neutron và một số năng lượng liên kết. 3.   Cả hai neutron đó va chạm với các nguyên tử uranium-235, mỗi nguyên tử phân hạch và giải phóng từ 1 đến 3 neutron, sau đó có thể tiếp tục phản ứng.
Các tháp làm mát của Nhà máy điện hạt nhân Philippsburg, ở Đức.
[liên kết hỏng]Đám mây hình nấm của bom nguyên tử rơi xuống Nagasaki, Nhật Bản vào ngày 9/8/1945, đã tăng hơn 18 kilômét (11 mi)   phía trên của quả bom hypocenter. Ước tính 39.000 người đã bị giết bởi bom nguyên tử, trong đó 23.145 trừ28.113 là công nhân nhà máy Nhật Bản, 2.000 là lao động nô lệ Triều Tiên và 150 người là chiến binh Nhật Bản.