Bí ẩn bom H Bắc Triều Tiên

Mới đây (3/9/2017), Bắc Triều Tiên (BTT) đã cho nổ dưới lòng đất quả bom mạnh ngót chục lần “Little Boy” Mỹ thả xuống Hiroshima (15 kiloton TNT), nhưng đủ nhỏ để có thể lắp lên tên lửa đạn đạo. Sau năm lần thử bom nguyên tử (bom A), sức nổ chưa bao giờ vượt quá 25 kiloton TNT, lần này BTT loan báo đã chế tạo thành công bom khinh khí (bom H) một cách “trọn vẹn”.

Bức ảnh cho thấy Kim Jong Un đang trao đổi với các cấp dưới bên cạnh thiết bị được cho là vũ khí hạt nhân mới. Ảnh: AFP/Getty.

Bom H hay bom A?

Cho đến nay, ngoài tín hiệu địa chấn 6,3 độ Richter, giới chuyên môn vẫn chưa có chỉ dấu nào để khẳng định vụ thử thứ sáu vừa qua là bom gì. Chỉ thấy tướng chỉ huy không quân chiến lược Mỹ, John Hyten, tuyên bố: “Tôi không phải là chuyên gia hạt nhân, nên không thể mô tả quả bom ấy thuộc loại gì. Song những gì thấy được cho phép tôi, trên cương vị của mình, xác minh đó chính là bom H và hình dung Mỹ cùng các đồng minh phải làm gì trước sự kiện trên”.

Khẳng định vụ nổ vừa qua là bom H hay bom A, quả không dễ! Năng lượng trong bom A có được từ phản ứng phân hạch dây chuyền do neutron đập lên các hạt nhân rất nặng, 235U hoặc 239Pu, làm chúng vỡ ra hai mảnh phóng xạ kèm theo nhiều neutron thứ cấp. Nhưng năng lượng phân hạch không giải phóng từ từ như trong nhà máy điện hạt nhân, mà ngay tức thời, trong vài phần triệu giây. Bằng sức nổ, nhiệt, và tia phóng xạ, hai quả bom nguyên tử Mỹ đã hủy diệt hai thành phố Hiroshima và Nagasaki, giết chết hàng trăm nghìn dân Nhật Bản. Chế tạo bom A bằng 235U hay 239Pu đều hết sức gian truân. Hai con đường hoàn toàn khác nhau, nên tùy hoàn cảnh, mỗi nước phải có quyết định thích hợp ngay từ đầu.     

235U chỉ có 0,7% trong quặng urani, 99,3% còn lại là 238U. Muốn làm bom A phải xây nhà máy làm giàu, kết nối hàng nghìn máy siêu ly tâm để tách ly 235U ra khỏi 238U và nâng độ giàu lên trên 80%. 239Pu không tồn tại trong tự nhiên. Phải xây lò phản ứng chuyên dụng hoặc nhà máy điện hạt nhân dùng urani thiên nhiên làm nhiên liệu và biết cách tái chế các thanh nhiên liệu đã cháy đầy chất phóng xạ để tách ra 239Pu. Khi lò hoạt động, 238U trong các thanh nhiên liệu sẽ chuyển hóa ra 239Pu. Chọn con đường 239Pu, Ấn Độ đã xây lò phản ứng Dhruva và hàng loạt nhà máy điện hạt nhân bằng cách nội địa hóa công nghệ lò phản ứng CANDU của Canada. Cả Dhruva và CANDU đều dùng nước nặng vừa tải nhiệt vừa làm chậm neutron. Trong trường hợp BTT, họ tự xây lò phản ứng và nhà máy điện hạt nhân bắt chước kiểu lò Magnox của Anh dùng graphite làm chậm neutron và khí CO₂ tải nhiệt.

Bom H, còn gọi là bom nhiệt hạch, có sức nổ gấp nghìn lần bom A, dựa trên phản ứng tổng hợp hai hạt nhân nhẹ, 2H và 3H, ở điều kiện nhiệt hạch với nhiệt độ và áp suất gấp triệu lần bình thường. Thực hiện được điều kiện nhiệt hạch này chẳng khác nào tạo ra mặt trời trên trái đất. 2H, hay D (deuterium) là hạt nhân đồng vị hydro trong nước nặng, chỉ chiếm 0,015% trong nước thường. Muốn có D phải lọc nước nặng, một công nghệ nhạy cảm bị nghiêm cấm chuyển giao. 3H, hay T (tritium) không tồn tại trong tự nhiên mà phải điều chế bằng cách bắn neutron lên 6Li trong lò phản ứng công suất rất lớn. Quá tốn kém và mất nhiều thời gian.

Nước Mỹ sau khi tích đủ lượng T đã cho nổ quả bom H đầu tiên nặng 82 tấn trên đảo san hô giữa Thái Bình Dương cuối năm 1952. Bom quá nặng, không máy bay nào mang nổi, vì giữa lòng nó là thiết bị điều lạnh sâu để giữ D và T trong trạng thái lỏng. Về sau, theo ý tưởng của Teller và Uma, bom H của Mỹ có kích thước gọn hơn rất nhiều nhờ sử dụng nhiên liệu rắn 6LiD. Tritium được điều chế ngay trong bom do neutron bắn lên 6Li. Liên Xô thử nghiệm những bom H đầu tiên dùng nhiên liệu rắn năm 1953-1954 theo ý tưởng của Sakharov. Các bom H của hai siêu cường đều có sức nổ hàng nghìn kiloton (megaton) TNT.   

Bom H có hai tầng. Tầng một là cơ cấu phân hạch (bom A), tầng hai chứa cả nhiên liệu rắn 6LiD và nhiên liệu phân hạch. Tia X đậm đặc phát ra khi kích hoạt tầng một được dẫn đến tầng hai để nén nhiên liệu làm khởi phát cả phản ứng phân hạch và phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Phản ứng phân hạch đốt nóng trực tiếp nhiên liệu nhiệt hạch và phát ra phóng xạ cực mạnh. Đoạn đường từ tầng một đến tầng hai là hàng loạt bí mật mà các cường quốc hạt nhân đi trước đều mất công sức mày mò thử nghiệm nhiều lần trước khi chôn chặt kết quả trong những kho tuyệt mật quốc gia.

Nếu không vượt qua được những cửa ải này, cách đơn giản nhất là cho 2H và 3H vào một cái hốc giữa bom A, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch sẽ xảy ra tại đây nhờ có nhiệt độ và áp suất cực cao khi bom nổ. Cơ chế này vừa tăng sức nổ vừa có neutron dôi ra để đốt cháy thêm nhiên liệu phân hạch, làm tăng hiệu suất và sức nổ của bom A. Loại bom này được gọi là phân hạch có tăng cường nhiệt hạch, sức nổ lớn hơn bom A thông thường, nhưng vẫn rất bé so với bom H. BTT tuyên bố đã sở hữu bom H sau vụ nổ 25 kiloton TNT lần thứ năm hồi năm ngoái, nhưng nhiều người cho rằng đó chỉ là bom A được tăng cường nhiệt hạch. Ấn Độ cũng chỉ mới chế tạo được loại bom này (40 kiloton TNT), Pakistan chưa có.

Nếu những gì BTT tuyên bố sau lần thử vừa qua là đúng, thì họ đã sở hữu được bom H thực thụ, có hai tầng và sử dụng nhiên liệu rắn 6LiD. Tuy sức nổ còn tương đối thấp, nhưng họ có thể nâng cấp lên nếu có đủ thời gian.

Một mục tiêu, ba đời lãnh đạo

Để có bom A bom H, ngay từ đầu BTT đã chọn phương án ưu tiên dùng 239Pu làm nhiên liệu phân hạch và đã vượt qua bao nhiêu cửa ải quan trọng trong suốt năm thập kỷ qua, bắt đầu từ xây dựng lò phản ứng nghiên cứu IRT do Liên Xô giúp (1965), tự nâng công suất lò lên gấp đôi (1974), tinh luyện quặng urani làm thanh nhiên liệu cho lò phản ứng (1984), tự xây lò phản ứng 5 MW và nhà máy điện hạt nhân 50 MWe để sản xuất 239Pu (1986), xây nhà máy tinh luyện 239Pu từ các thanh nhiên liệu đã cháy, xây nhà máy điện hạt nhân dùng urani giàu và nước thường tải nhiệt (2009), thử nghiệm ngòi nổ mồi bom A bằng thuốc nổ quy ước, và sáu lần thử nghiệm vũ khí hạt nhân dưới lòng đất.

BTT cũng đã đưa lên quỹ đạo phương án làm giàu 235U để sản xuất nhiên liệu có độ giàu vừa phải cho nhà máy điện hạt nhân. Đây là con đường dự phòng chế tạo vũ khí và các động cơ nguyên tử. Hecker, nguyên giám đốc Phòng thí nghiệm Los Alamos, sào huyệt vũ khí hạt nhân Mỹ, được mời đến thăm BTT đã quá choáng váng trước hơn 2000 máy siêu ly tâm lắp đặt tại nhà máy làm giàu urani trong quần thể hạt nhân Yongbyon. Theo Hecker, BTT sử dụng máy siêu ly tâm đời P-2 có hiệu suất gấp hai lần đời P-1 được sử dụng ở Iran.

Tóm lại, BTT đã phát triển chương trình hạt nhân lưỡng dụng, phục vụ cả hai mục tiêu quân sự lẫn dân sự, sở hữu đầy đủ các công đoạn trong chu trình nhiên liệu hạt nhân với cả hai phương án 235U và 239Pu. Mỗi công đoạn là một ngọn núi cao đầy hiểm trở, ít nước vượt qua được.   

BTT đã tích lũy đủ lượng 239Pu để chế tạo hàng chục bom H song song với phát triển tên lửa đạn đạo trong hoàn cảnh bị cô lập và cấm vận tưởng chừng phải bó tay. Song họ vẫn quyết liệt theo đuổi những mục tiêu trên qua suốt ba đời lãnh đạo cha truyền con nối họ Kim. Toàn bộ những công trình then chốt được thiết kế và khởi động ở đời thứ nhất, “ỡm ờ” đàm phán sáu bên cốt câu giờ chờ tích cóp đủ 239Pu ở đời thứ hai, rồi lao thẳng đến đích bất chấp cấm vận, trừng phạt và phản đối của cộng đồng quốc tế ở đời thứ ba (từ 2012).

Về đích để được gì? Được công nhận là cường quốc hạt nhân (như họ tuyên bố), được trở thành hội viên thứ tám của câu lạc bộ hạt nhân? Không sao lý giải nổi! Khi chiến tranh lạnh lên đỉnh điểm vào đầu thập kỷ 1960, cả Mỹ và Liên Xô đều ý thức được ai ra tay trước sẽ không tránh khỏi bị hủy diệt. Tên lửa mang đầu đạn hạt nhân luôn trong tư thế sẵn sàng nhưng không bao giờ rời khỏi bệ phóng. Với hiệp ước SORT có hiệu lực từ 2003, mỗi nước Mỹ và Nga chỉ còn để lại khoảng 4000 đầu đạn hạt nhân. Hàng chục nghìn đầu đạn khác được tháo gỡ, nhiên liệu được tái sinh theo một thỏa thuận “chuyển megaton thành megawatt” để sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Kho vũ khí hạt nhân lại đầy thêm “không đáng kể” bởi các ông chủ Anh, Pháp, Trung Quốc, rồi đến Ấn Độ và Pakistan. “Dân Pakistan thà ăn cỏ vẫn phải làm bom nguyên tử! Đó là tuyên bố của Tổng thống Pakistan khi biết tin “ông Bụt đã mỉm cười”, mật tín báo cáo thử bom nguyên tử thành công ở Ấn Độ năm 1974. Song từ khi Pakistan có bom nguyên tử (1998), cả hai nước láng giềng Nam Á đều đủ tỉnh táo để tránh xa chiếc nút ấn đưa chúng lên quỹ đạo sang bên kia biên giới.

BTT và các bạn đồng hành

Iran giàu có gấp bội, dân số đông gấp hơn ba lần BTT, đội ngũ khoa học hùng hậu hàng đầu khối Ả Rập. Họ đã vượt qua quãng đường dài khiến thế giới phương Tây bất an, ra sức cấm vận. Song họ phải bỏ cuộc trước khi gần đến đích, chấp nhận thanh tra quốc tế toàn diện, dở bỏ nhà máy làm giàu urani, đổ bê tông lấp vùng hoạt lò phản ứng nước nặng đang xây dở dang, cay đắng giao nộp 9 tấn nhiên liệu giàu 20% 235U cho các cường quốc, thiệt hại tài sản lên đến 100 tỷ USD (The New York Times, 28/10/2015).  

Bao nhiêu nước khác khá hùng mạnh còn phải bỏ cuộc sớm hơn. Yếu tố nào khiến BTT thua xa họ về mọi mặt và bị cô lập cấm vận ngặt nghèo hơn, lại về đến đích sau thời gian rất ngắn? “Bí mật nguyên tử bị tiết lộ” thường là cách lý giải đơn giản nhất. Gần đây câu chuyện BTT lấy được bản vẽ các máy siêu ly tâm qua trao đổi thiết bị tên lửa với Pakistan trở nên sôi nổi. Theo đó, Abdul Khan nắm được bí quyết này trong thời gian làm việc ở hãng Urenco (Hà Lan) trước khi về nước chỉ huy chương trình vũ khí hạt nhân Pakistan, chính Khan đã trao bản vẽ cho cả Iran và BTT. Chuyện này chắc có thật, song không phải nhờ các bản vẽ này BTT mới có bom nguyên tử. Bom của họ làm bằng 239Pu, không phải 235U.              

BTT phải tự tìm ra các bí quyết công nghệ. Bằng con đường nội lực này, họ không chỉ có bom A, bom H và tên lửa đạn đạo, mà còn có tên lửa phóng từ tàu ngầm, hệ thống metro sang trọng, những khu cao ốc chọc trời…, tất cả đều là sản phẩm nội địa từ một nền khoa học công nghệ đạt đến mặt tiền thế giới xoay quanh quỹ đạo tên lửa hạt nhân.

Con người vẫn là nhân tố quyết định. Nhưng họ từ đâu ra, lớn lên bằng cách nào? Thử tìm cách giải mã, dù chỉ phần nào, điều kỳ diệu đầy bí ẩn này. 

Ai chỉ huy cỗ máy hạt nhân tên lửa khổng lồ của BTT?

Trước khi bắt tay chế tạo vũ khí hạt nhân, Mỹ và Liên Xô đã có sẵn nền công nghiệp nặng hoàn chỉnh, từng sản xuất đủ loại phương tiện chiến tranh tối tân trong Thế chiến II, từng sở hữu nhiều nhà khoa học hạt nhân hàng đầu thế giới. Mỹ còn hưởng lợi nhờ làn sóng nhập cư chất xám lánh nạn phát xít Đức. Trong số người nhập cư có những nhà khoa học xuất chúng, ghi công đầu trong bom nguyên tử Mỹ.           

Trung Quốc, Ấn Độ lạc hậu hơn, nhưng có lợi thế đất rộng người đông, lại tận dụng được những nhà khoa học thành danh từ phương Tây đưa lên vị trí lãnh đạo chương trình hạt nhân tên lửa. Trung Quốc còn được Liên Xô hỗ trợ kỹ thuật trong những năm đầu cho đến khi quan hệ Xô-Trung bắt đầu rạn nứt năm 1960. Bốn năm sau, Trung Quốc cho thử thành công bom nguyên tử.
BTT xây dựng cơ đồ từ số không, trên mảnh đất chật hẹp chưa đầy 25 triệu dân bị tàn phá nặng nề sau cuộc chiến liên Triều (1953). Vòng vây cấm vận quốc tế ngày càng siết chặt. Thiết bị vật tư, quy trình kỹ thuật, dù liên quan rất ít đến công nghệ vũ khí hạt nhân, đều không được trao đổi trên thị trường. Bằng cách nào, từ vài tốp sinh viên mới học qua giáo trình đại học tại Liên Xô đầu thập kỷ 1960, BTT có thể dựng lên đội ngũ hàng nghìn nhà nghiên cứu và công trình sư để vận hành cỗ máy tên lửa, hạt nhân khổng lồ hiện nay. Bên trên họ là hàng trăm chuyên gia tinh tường về mỏ, luyện kim, cơ khí, hóa chất, thủy khí động học, vật liệu cao cấp, công nghệ thông tin, viễn thám, siêu máy tính v.v… Trên cùng phải là những người xuất chúng nhất trong số họ.

Họ lớn lên bằng cách nào trong một thể chế khét tiếng chuyên chế toàn trị. Liệu các nhà lãnh đạo BTT có trực tiếp giao nhiệm vụ và quyền điều hành cho họ, như Stalin từng làm ở Liên Xô? Sách “100 năm nguyên tử Nga” mới xuất bản gần đây đã giải mật rất nhiều sắc lệnh do chính Stalin hoặc người kế cận ký giao nhiệm vụ trực tiếp cho Kurchatov, Alexendrov và nhiều nhà khoa học hàng đầu khác. Trong các sắc lệnh này không hề thấy tên các quan chức cao cấp, ngoại trừ một vị bộ trưởng nào đó lo công tác hậu cần.

Không có bất cứ thông tin nào lọt ra ngoài về những người hùng BTT. Họ không có mặt tại các hội thảo khoa học quốc tế, cũng không để lại dấu ấn nào trên các tạp chí chuyên ngành, nơi được xem là mặt tiền khoa học thế giới. Gần đây, G. H. Jeong và S. Huh, người Hàn Quốc (Sci Ed 2017; 4(1): 24-29. https://doi.org/10.6087/kcse.85) đã bỏ công lục lọi cơ sở dữ liệu Web of Science của Thomson-Reuters và phát hiện chỉ có 318 bài báo ISI mang địa chỉ BTT công bố trong hai thập kỷ gần đây. Số lượng tăng vọt trong hai năm 2015=16, trên 50 bài báo mỗi năm (vẫn chưa bằng số bài báo Việt Nam công bố hơn ba thập kỷ trước đây). Các công trình này chủ yếu làm ở nước ngoài, nhiều nhất là Trung Quốc, sau đó đến Đức. Trong số 318 bài, chỉ có 46 bài (14%) hoàn toàn do nội lực, không có đồng tác giả nước ngoài, gửi đăng nhiều nhất trong ba năm gần đây (37 bài), chủ yếu từ Đại học Kim Il Sung.

Nghĩa là những gì liên quan đến BTT mà Jeong và Huh tìm thấy trên mặt tiền khoa học công nghệ thế giới chẳng mấy liên quan đến lực lượng tên lửa, hạt nhân hùng hậu của họ. BTT đâu phải bận tâm đến công bố quốc tế. Đối với họ, tiêu chuẩn hàng đầu là chất lượng sản phẩm và chinh phục các bí quyết công nghệ.          

Iran cho bức tranh khá tương phản. Họ công bố vài chục nghìn bài báo ISI hằng năm, bao quát đủ các lãnh vực (Kharabaf and Abdollah, Science growth in Iran over the past 35 years, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.958.50). Vậy mà họ không thể biến năng lực nghiên cứu khoa học vượt trội thành sức mạnh công nghệ hạt nhân nguyên tử? Họ chưa dựng lên được nhiều công trình hạt nhân tầm cỡ như BTT. Nghiên cứu khoa học của Iran phải chăng quá nặng tính hàn lâm? Iran và BTT minh chứng bài báo ISI chưa đủ, thậm chí không nói lên sức mạnh của nền khoa học. Khi đất nước theo đuổi các mục tiêu tạo ra sản phẩm công nghệ thì thước đo hàng đầu là chất lượng sản phẩm và chinh phục bí quyết công nghệ, không phải bài báo quốc tế.     

Nói theo lối phản đề chắc không sai. Quá lạm dụng công bố quốc tế, xem đây là tiêu chí bao trùm, tối thượng cho nền khoa học, chạy theo số bài báo bằng mọi giá, có thể dẫn đến tình trạng xem nhẹ những mục tiêu tạo ra sản phẩm cho quốc kế dân sinh nhằm có chỗ đứng trong chuỗi giá trị toàn cầu. Nền khoa học lúc này chẳng những không mạnh mà còn bị méo mó, thậm chí vu vơ.