Nükleer bombaların çalışma ilkesi,iki ayrı tür çekirdek tepkimesine dayanır. Ağır çekirdeklerin parçalanması, yani fisyon olayı ile enerji üreten nükleer bombalara, yanlış bir terim olmasına karşın, Atom Bombası denilmektedir. Diğer bir bomba tipi ise, açığa çıkardığı enerjinin çoğunluğu hafif çekirdeklerin kaynaşmasına; yani füzyon tepkimesine dayanan, termonükleer bomba ya da Hidrojen Bombasıdır. Henüz geliştirilme aşamasındaki çok yeni tasarımlar dışında, termonükleer bombaların ateşlenmesinde fisyon tepkimesinden yararlanılır. Diğer bir deyişle hidrojen bombasının tetik mekanizması bir atom bombasıdır. Dolayısıyla nükleer silahların yapılabilirliğini incelemede, atom bombası yapımı için gerekli malzeme ve teknolojinin neler olduğunun belirlenmesi yeterlidir. Fisil, yani bölünebilir madde adını verdiğimiz uranyum izotoplarından U-233 ve U-235 ile insan yapısı olan plütonyum izotopu Pu-239, nükleer silahların ham maddeleridir. Uygun miktar ve geometride bir araya getirilen bu malzemelerde fisyon tepkimesi, bir nötron kaynağı yardımı ile başlatılır. Kaynaktan çıkan bir nötron, fisil madde ile fisyon tepkimesine girerek, fisil maddenin çekirdeğinin parçalanmasına yol açar. Bu tepkime sonunda, yüksek kinetik enerjiye sahip (fisil maddenin çekirdeğine göre) iki hafif çekirdekten başka, iki veya üç tane de nötron ortaya çıkar. Ortaya çıkan bu nötronlardan bazıları, sistemdeki diğer fisil çekirdeklerle fisyon tepkimesine girmeksizin sistemi terk ederler. Sistemden kaçan nötronların fisyon tepkimesine girenlere oranı, sistemin fiziksel büyüklüğü ile ters orantılıdır. Fisyon tepkimesinden çıkan nötronlardan bir kısmı ise, fisil maddede veya sistemdeki diğer maddelerde fisyon yapmayacak tepkimelerle yutulurlar. Sızma ve yutulma kayıplarından arta kalan nötronlar yeniden fisyon tepkimesi yaratırlar. Eğer sistemde yeterli fisil madde varsa ve seçilen geometri uygunsa, art arda gelişen (zincirleme) fisyon tepkimeleri sonucu, sistemdeki nötron sayısı zamanla artar. Hızla oluşan bu zincir tepkimeler sonucu, çok büyük bir ısı açığa çıkar. Sıcaklığı artan sistem genleşme eğilimi gösterir ve sistemden sızan nötronların oranı artar; bunun sonucu olarak da zincirleme tepkimeler sona ere. Dolayısı ile, nükleer bomba tasarımında en önemli konu, malzeme ve geometri seçiminin, zincirleme tepkimeyi mümkün olduğunca uzun süre devam ettirecek şekilde yapılmasıdır.
Nükleer sistemler tasarlanırken, nötron sızıntısının en aza indirilebilmesi amacıyla genelde küresel geometri yeğlenir. Küre, bütün geometrik cisimler içinde,hacim başına en az yüzeye sahip olanıdır. Tümüyle fisil maddeden oluşan bir kürenin çapı büyüdükçe,sızan nötronların oranı azalmaktadır. Kullanılan fisil malzemeye bağlı olarak değişen, belli çaptaki bir kürede her bir fisyon olayından doğan nötronlardan en az biri, yeni bir fisyon tepkimesine yol açarak, zincirleme tepkimelerin oluşmasını sağlar. Böyle bir sisteme kritik kütle adı verilir. Kürenin çapı,kritik çaptan büyük ise, her bir fisyon olayı, birden fazla fisyon tepkimesine yol açar. Bu durumda zincirleme tepkimeler artarak devam eder. Bu tip sistemlere kritik-üstü adı verilir. Kürenin çapı kritik değerinin altındaysa, zincirleme tepkimeler oluşmaz ve böyle sistemler kritik-altı sistemler adı ile anılır.
Nükleer bir bombanın yapımı sırasında kritik kütle oluşturacak kadar fisil maddeyi bir küre halinde bir araya getirmeye çalışmak, patlamaya yol açar. Bu nedenle, nükleer silahların içine konan fisil madde, normal koşullardaki yoğunluğunda zincirleme tepkimeye izin vermeyecek kadar küçük bir metal küre halindedir. Bu metal küre, bombanın patlaması için, kimyasal patlayıcılar yardımı ile sıkıştırılarak, çok daha yoğun; ancak daha küçük bir küre haline getirilir. Kürenin yoğunluğunun artması ile nötron sızıntısı azalır ve çok hızlı gelişen zincirleme tepkimeler,nükleer patlamaya neden olur.
Bir nükleer bombanın yapımı için, yalnızca fisil malzemeye sahip olmak yeterli değildir. Fisil maddeden yapılmış kürenin sıkıştırılabilmesi için, kimyasal patlayıcıları senkronize olarak ateşleyecek düzeneklerin yapımı, bu alanda ileri bir teknolojiye sahip olmayı gerektirmektedir. Fisil Madde
Nükleer bombalarda kullanılabilecek fisil maddelerden günümüzde en çok tercih edileni, plütonyumdur. Nükleer silahlara sahip olan bütün ülkelerin bombaları plütonyumdan yapılmıştır. Plütonyumun (daha doğru kullanımı ile Pu239'un) fisyon başına ürettiği nötron sayısı, diğer fisil maddelere oranla daha fazladır. Bu da, daha az malzeme ile kritik kütle elde edilebilmesine olanak verir. Pu239, yarı ömrü 24 000 yıl olan kararsız bir çekirdek olması nedeni ile, doğada bulunmaz. Doğal uranyumun %99.3'ünü oluşturan ve fisil olmayan bir izotop olan U238' in nükleer reaktörlerde nötronlarla ışınlaması ile elde edilir. Pu239 üretebilmek için bir nükleer reaktör ve bir kimyasal ayrıştırma tesisi gerekirken; U235, ancak çok pahalı olan izotop zenginleştirme yöntemlerinin kullanılması ile elde edilebilir. Nükleer bomba hammaddesi olarak kullanılabilen diğer fisil madde U233, doğada bulunmadığından, yine Pu239' a benzer yöntemlerle üretilebilmektedir. U233 üretimi için, toryumun doğada bulunan tek izotopu olan Th232, bir nükleer reaktörde nötronlarla ışınlanır. Daha sonra kimyasal ayrıştırma gerektiren bu işlem, ortaya çıkan yan ürünlerin daha fazla radyoaktif olmasından dolayı Pu239 üretiminden daha zordur. Bu nedenle pek kullanım alanı bulamayan bu izotop, nükleer silah sahibi devletler için cazip bir alternatif değildir. Fisil uranyum izotopları,yalnızca nükleer silah teknolojisine gizlice girme amacı taşıyan az gelişmiş ülkelerin ilgi duyabileceği maddeler olabilir.Plütonyum
Glenn Seaborg tarafından 1940 yılında keşfedilen 94 atom numaralı bu element, yapay olarak üretilmektedir. Doğada eser miktarlarda bulunan ve saptanması bile çok güç olan Plütonyum, kimyasal olarak aktenitler sınıfına dahildir. Uranyumun 238 ağırlıklı kararsız U239 çekirdeği, art arda iki beta ışıması yaparak Pu239' a dönüşür. Bir nükleer reaktörde bulunan U238 çekirdeklerinin tümünün, nötron yutar yutmaz reaktörden çıkartılmasına olanak yoktur. Bunun sonucu oluşan plütonyum uzun bir süre nötron bombardımanı altında kalır. Pu239, nötronlarla fisyon tepkimesine girebildiği gibi; nötron yutup gama ışıması yaparak daha ağır bir izotop olan Pu240' ı oluşturur. Pu240 fisil bir izotop olmadığından, reaktörde uzun süre bekleyen Plütonyumun nükleer silah yapımı açısından kalite düşer. Pu240 da nötron yutarak, nükleer silah yapımı için Pu239 kadar elverişli olmayan daha ağır plütonyum izotoplarının (Pu241 ve Pu242) açığa çıkmasına neden olur. Elektrik üretiminde kullanılan nükleer santrallerde, yakıtlar uzun süre reaktörde kaldığı için, bu santrallerden elde edilecek plütonyum, nükleer silah yapımına uygun değildir. Askeri amaçlı plütonyum (Pu239 bakımından zengin), özel olarak tasarlanmış reaktörlerde, U238'in ışınlanması ile üretilir.
Ele geçirilen Plütonyumun analizi, izotop üretim reaktörlerinin yapısı ve kimyasal süreçlere ilişkin verilerle birleştirildiğinde, Plütonyumun kaynağı ile ilgili çıkarımlar yapılabilir. Nükleer silah üretiminde, genellikle %90'nun üzerinde Pu239 içeren plütonyum kullanılır. Bu zenginlikte plütonyumdan yapılacak en ilkel bomba için en az 10 kg plütonyuma gereksinim vardır. Daha gelişmiş bir tasarım ile bu miktar, 4kg'a kadar indirilebilir. Bir nükleer bomba yapımı için gerekli fisil malzeme miktarını azaltmak, ancak teknolojideki deneyim ve ilerleme ile olasıdır. Başka bir deyişle, nükleer bomba yapmak için plütonyum elde eden tarafın, çok geniş tarafın, çok geniş teknolojik olanakların yanı sıra deneyime de sahip olması gerekmektedir. Terör örgütlerinin, ele geçirecekleri bir kaç kilo plütonyum ile nükleer bir silah yapmaları son derece zor olacaktır. Yine de kaçak olarak elde edilebilecek plütonyum, nükleer silahlar konusunda uzun süre çalışma yapmış, gelişmekte olan ülkeler için cazip olabilir.
Basında son zamanlarda yer alan Almanya'da ele geçirilmiş birkaç miligram veya 300 g plütonyumun, askeri bir değeri yoktur. Bu miktarlarda plütonyum ile nükleer silah yapmaya olanak yoktur. 4 kg dolayındaki miktarlar ise, çok düşündürücü olabilir. Gerekli teknolojiye sahip ülkeler için bu miktarlar, nükleer silah yapmaya yeterli olabilecektir. Ne var ki nükleer silah konusunda düzenli bir program yürütme şansı olmayan terör örgütleri için, çok daha büyük miktarlar gerekmektedir. Plütonyum Zehirleyici mi ?
Ne yazık ki sansasyon yaratma amacı güden bazı basın kurumlarının gerçekle bağdaşmayan telkinleri ve konunun uzmanı olmayan kişileri kaynak göstererek verdikleri bilgiler doğrultusunda, kamuoyunda plütonyumun nükleer silah yapımının yanı sıra zehir olarak da kullanılabileceği yolunda genel bir kanı oluştu. Gerçekten de zehirli bileşikler oluşturabilen bu elementin, zehirlilik boyutunu incelemekte yarar vardır.
Plütonyumun zehirleyici özelliği, insan vücuduna hangi yolla ve hangi kimyasal bileşik halinde girdiğinde bağlıdır. Dünya atmosferinde halen,nükleer patlamalar sonucunda buharlaşarak, kullanılmayarak açığa çıkan beş ton kadar plütonyum bulunduğu tahmin edilmektedir.
Nükleer silahlar geliştikçe, içlerine konan Plütonyumun daha büyük bir çoğunluğunun fisyon tepkimesinde kullanılmasına karşın, geçmişteki nükleer denemeler de göz önüne alınırsa, ortalama olarak nükleer bombalardaki Plütonyumun yaklaşık %20'sinin kullanıldığını söylemek olasıdır.
Dünya atmosferinde böylesine çok miktarda bulunan tahmin edilen plütonyumdan, bugüne kadar hiçbir insanin zehirlendiği bildirilmemiştir. Yinelenmek gerekirse plütonyum zehirleyici özelliği, insan vücuduna hangi yolla, hangi kimyasal bileşik halinde girdiğine bağlıdır. Madeni haldeki Plütonyumun zehirleyici özelliği çok düşük olduğundan, birkaç kg plütonyum, terör örgütlerinin amaçladıkları toplu ölümleri sağlamaya yeterli olmamaktadır. Solunum dışı yollarla vücuda giren plütonyum, çok daha zehirli olabilir. Öte yandan piyasa da çok daha ucuza, çok daha etkili zehirli kimyasal bileşikler elde etmenin olası olduğunu vurgulamak gerekir.
Hiç bir terör örgütü, zehir olarak kullanma amacı ile plütonyum elde etmeye çalışmayacaktır. Terör örgütlerinin ilgisini çeken, akut ölümlere yol açan, çabuk etki gösteren silahlardır. Bu tür kimyasal bileşikleri elde etmek veya küçük atölyelerde birkaç kişiden oluşan gruplarla üretmek, plütonyumdan zehir üretmeye oranla çok daha ucuz ve kolaydır.
