Le armi nucleari: come si fanno
La costruzione di una bomba atomica si svolge sostanzialmente in due passaggi.
Per prima cosa bisogna procurarsi il materiale fissile, che deve essere plutonio sufficientemente puro o uranio altamente arricchito. Ottenuto il materiale bisogna assemblare un ordigno in grado di esplodere.

Dei due passaggi il primo è sicuramente il più complicato, e costituisce il vero sbarramento alla proliferazione nucleare.
Per ottenere del materiale fissile in una quantità sufficiente si può procedere in due modi: o si costruiscono degli impianti di arricchimento dell’uranio, o si costruiscono dei reattori nucleari simili a quelli usati nelle centrali nucleari ad uso civile, e si ritratta chimicamente il combustibile nucleare usato nel reattore estraendone il plutonio.
 

L’arricchimento dell’uranio è un processo che separa due diversi isotopi dell’uranio che si trovano nell’uranio naturale.
L’uranio naturale, (per capirci, quello che viene estratto dalla miniera e purificato), contiene il 99,3% di uranio 238, ovvero uranio il cui nucleo è formato da 92 protoni e 146 neutroni, e lo 0,7% di uranio 235,  il cui nucleo ha tre neutroni in meno.
I due isotopi dell’uranio hanno comportamento chimico identico e massa solo lievemente diversa, ma hanno un comportamento totalmente diverso quando vengono irraggiati da neutroni.

Quando un nucleo di uranio 235 viene colpito da un neutrone, infatti, ha circa il 90% di probabilità di dividersi in due, emettendo un’energia di 200 milioni di volte superiore a  quella di una tipica reazione chimica.  Questo processo è definito processo di fissione.
Se un nucleo di uranio 238 viene colpito da un neutrone, invece, lo assorbe, e si trasforma dopo un po’ in plutonio 239, che, come l’uranio 235, fa fissione.

Il processo di arricchimento dell’uranio è un processo che, partendo da uranio naturale, genera uranio con una percentuale maggiore di 235, in modo da agevolare il processo di fissione.
Di solito, per usi civili, (e cioè nelle centrali nucleari per produrre energia elettrica) si usa uranio naturale, o, più spesso, uranio arricchito al 2-3 %, mentre per costruire una bomba atomica serve uranio 235 arricchito oltre l’80%, e di solito si cerca di arrivare al 90%.

I processi che si usano per l’arricchimento sono principalmente cinque.

 
La Diffusione Gassosa: Si pompa uranio attraverso dei setti porosi sotto forma di Esafluoro di Uranio, (UF6) un gas chimicamente aggressivo e molto tossico. La maggior parte dell’uranio arricchito per usi civili viene ottenuto così. Il problema è che l’arricchimento per ogni stadio è molto basso, e che questi impianti consumano quantità enormi di energia elettrica per pompare il gas. A titolo di esempio di può citare Eurodif, in Francia, che, per arricchire l’uranio utilizzato per quasi tutte le centrali europee, richiede l’energia di quattro centrali nucleari (circa 4Gw, circa il consumo di tutta la provincia di Milano).

Sono impianti che, anche se non necessariamente di queste dimensioni, sono molto costosi, anche se non estremamente complessi. Richiedono un grosso potenziale economico e industriale.

 

La Centrifugazione: Invece di pompare l’esafluoro di uranio lo si fa girare a decine di migliaia di giri al minuto all’interno di centrifughe: il gas che si trova più vicino al centro della centrifuga è più ricco di Uranio 235, che è  più leggero. L’arricchimento di ogni stadio è abbastanza alto (ogni centrifuga aumenta  la percentuale di 235 di quasi il 40%, contro meno dell’1% della diffusione gassosa).
Le prime centrifughe consumavano molta energia elettrica, ma quelle di ultima generazione consumano poco e funzionano ottimamente. Quelle di prima generazione non sono particolarmente complicate da fabbricare, mentre quelle moderne richiedono tecnologie non facilmetne accessibili e secretate.
E’ il metodo più facile e redditizio per avere un buon potenziale di fabbricazione per costruire un arsenale nucleare, e si sa che molti stati hanno costruito impianti di questo tipo (Pakistan, Israele)  , o stanno cercando di costruirli (Iraq).

 
La Separazione aerodinamica, è concettualmente simile alla centrifugazione, solo che il gas viene iniettato ad alta pressione in un  condotto a spirale. Richiede più energia della centrifugazione, ma è più semplice. È stato utilizzato dal Sud Africa per costruire un piccolo arsenale nucleare oggi smantellato.


La Separazione Elettromagnetica   (calutrone) è la tecnologia con cui gli Usa hanno costruito la prima bomba all’uranio (quella di Hiroshima): si accelerano delle particelle cariche con un piccolo acceleratore, e le si spara contro gli atomi di uranio, ionizzandoli (strappando cioè loro uno o più elettroni). A questo punto gli atomi, carichi elettricamente, possono essere separati, visto che hanno la stessa carica ma massa differente. In questo modo  si separano delle piccole quantità di uranio molto puro, adatto a  costruire armi nucleari. Richiede dei buoni magneti e una ingente quantità di energia elettrica.
Visto che si trattava di una tecnologia molto vecchia, i particolari costruttivi non erano stati posti sotto segreto, ma batterie di calutroni possono dare abbastanza materiale da costruire qualche bomba all’anno.
L’Iraq aveva costruito, (con l’aiuto francese e acquistando magneti al Cern di Ginevra) batterie di calutroni, e li aveva posti sotto il reattore Osiraq, fino alla distruzione del reattore avvenuta con un raid aereo israeliano nel 1981.

La Ionizzazione selettiva laser, (AVLIS) consiste nel far ionizzare da un laser a una determinata frequenza (definita con molta precisione) solo gli atomi dell’isotopo desiderato, che possono essere poi separati.
Richiede tecnologie molto sofisticate, che sono alla portata di pochi stati.
Sembra che l’Iran ne abbia costruito (o ne stia costruendo uno) su progetto russo.


 

Un altro modo per ottenere materiale fissile utilizzabile nella costruzione di armi nucleari è quello di estrarre plutonio da barre di combustibile nucleare già stato in reattore.
Il Plutonio non esiste in natura, ma si ottiene dall’uranio 238 quando assorbe un neutrone. Il nocciolo di un reattore è generalmente costituito da decine di tonnellate di uranio, e quest’uranio è spesso uranio 238 al 97% e uranio 235 al 3%. Ci si trova quindi con una grande quantità di materiale che si trova esposta al notevole flusso di neutroni che si ha all’interno del nocciolo  di  un reattore, e tutto questo materiale, assorbendo neutroni, genera plutonio.
In generale, su una tonnellata di uranio messa in reattore, all’inizio si hanno 970 chili di 238 e 30 di 235. quando il combustibile nucleare esaurito viene estratto dal reattore si hanno, di solito, alcuni chili di 235 e alcuni chili di plutonio.
Dal ritrattamento chimico del combustibile esaurito, quindi, si possono ottenere notevoli quantità di plutonio.

Il ritrattamento, oltretutto, è un processo industriale che molti paesi usano per recuperare il plutonio e l’uranio 235 dal combustibile esaurito e per fabbricare un nuovo combustile, detto Mox (mixed Oxide Fuel). E, nel momento in cui si maneggia plutonio, usarlo per usi civili o militari è questione solo di buona volontà,  tanto è vero che quasi tutti gli impianti di ritrattamento (a parte quelli nordcoreani, quelli pakistani, indiani ed israeliani) sono sotto il controllo degli ispettori della Iaea, e non è un mistero il fatto che gli Usa tentino di non far diffondere troppo questa tecnologia, in realtà alla portata di qualsiasi paese che, avendo un buon potenziale industriale, abbia un po’ di soldi da investirci.  

L’unico problema è che il plutonio 239 estratto da molti tipi di reattori sia inquinato da plutonio 240, un isotopo che ha proprietà che mal si conciliano con l’utilizzo militare.
Tendenzialmente si estrae un buon plutonio quando si tiene per poco tempo dell’uranio naturale in reattori moderati ad acqua pesante o a grafite, un plutonio peggiore se si parte da uranio arricchito tenuto molto in reattori moderati ad acqua leggera (I Pwr o i Bwr,  cioè la stragrande maggioranza dei reattori per usi civili). Non è un caso che il plutonio la prima bomba americana fosse stato generato da un reattore costituito da grafite e uranio naturale costruito da Fermi, non è un caso che gli Indiani usino reattori ad acqua pesante, e non è un caso il fatto che gli Usa abbiano aiutato la Cora del Nord a costruire dei reattori ad acqua leggera, chiedendo però di chiudere i reattori a grafite e di mettere sotto controllo Iaea gli impianti di ritrattamento. 



 
Una volta ottenuto il materiale fissile, costruire la bomba è relativamente semplice.
Contrariamente a quanto di solito si pensi, la costruzione di una bomba non è una cosa elementare.
Il problema è che le reazioni nucleari devono avvenire molto velocemente, e cioè devono finire prima che il calore generato distrugga meccanicamente il nucleo esplodente.
Di conseguenza l’innesco deve avvenire molto velocemente, e devono avvenire più reazioni possibili nel minor tempo possibile.
Negli anni ’60 il ministro della difesa americano commissionò a tre fisici neolaureati il progetto di una bomba, e risultò che tre fisici, senza particolari conoscenze, avendo a disposizione solo la letteratura di pubblico dominio,furono in grado di produrre in due anni un progetto funzionante. 
Al giorno d’oggi, le informazioni disponibili sono molto maggiori, e con un normale Pc si possono fare delle simulazioni impensabili negli anni ’60.  Quindi assemblare una bomba funzionante (avendo il materiale) non è semplice per l’uomo della strada (non basta mettere insieme il materiale: lo si farebbe fondere e basta), ma è alla portata di qualsiasi stato o di qualsiasi gruppo terroristico ben organizzato.

La bomba assemblata sarebbe una bomba rudimentale, come quella di Hiroshima, avrebbe grosse dimensioni (non utilizzabile, per esempio, su un missile), e potenziale non superiore a qualche Kiloton ma sarebbe comunque più che sufficiente a radere al suolo una città di qualche decina  di migliaia di abitanti.
Con studi più accurati, con simulazioni numeriche e con qualche esperimento non nucleare si possono produrre design migliori, a innalzare l’energia dell’esplosione e a ridurre le dimensioni.
Per bombe a fusione, (Fino a 50 Megaton)  o per design particolari e più efficienti, (come, ad esempio, le armi tattiche che stanno in un proiettile d’artiglieria)  servono dei test.
Gli israeliani, per esempio, hanno prodotto armi tattiche di dimensioni molto ridotte facendo solo un  test (o probabilmente due, di cui forse uno segreto in collaborazione col Sudafrica).  



Le armi nucleari: chi le ha, e la proliferazione nell' "asse del male"

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