為何製造核武至今仍是難題？

自1945年7月16日清晨5點30分，代號「三位一體」的首枚核武在新墨西哥沙漠試爆以來，核武技術已發展超過80年。然而，即便科技日新月異，打造核武仍是科學與工程領域的一大挑戰。這場試爆是二戰期間「曼哈頓計劃」的一部分，由洛斯阿拉莫斯實驗室秘密進行，並在數週後導致了廣島與長崎的原子彈爆炸。

自那時起，核武發展迅速推進，全球多國紛紛建立自己的核武庫，例如美國便擁有超過5000枚核彈頭。儘管核武的基本原理已不再是秘密，但其製造過程仍面臨諸多困難。究竟為何核武如此難以生產？

美國科學家聯合會核武資訊計畫主任漢斯·克里斯滕森指出，關鍵在於提取核武內部所需的化學元素以引發爆炸。他表示：「核爆的基本原理是刺激核裂變材料釋放其巨大能量。然而，生產足夠純度與數量的裂變材料是一大挑戰，且需要龐大的工業能力。」

核裂變反應是核武的核心，當原子被分裂時，會釋放出巨大能量，這與核能發電的原理相同。賓州州立大學核工程教授馬修·澤菲解釋，核彈內的裂變材料主要是鈾與鈽的同位素，這些都是放射性元素。鈾的常見同位素鈾-238（U-238）需經過濃縮過程，轉化為更易於核反應的鈾-235（U-235）。

澤菲進一步說明：「濃縮鈾的方法之一是將其轉化為氣體，並在離心機中高速旋轉。由於U-235與U-238的質量不同，同位素會被分離，從而提取出U-235。」然而，要將90%的U-238轉化為U-235，過程耗時數週至數月，且需要大量能源與特殊裝置。此外，過程中可能釋放出劇毒的六氟化鈾（UF₆），對人體器官造成嚴重傷害。

相較於鈾，鈽的濃縮過程更為複雜，因為鈽並非天然存在，而是核反應爐的副產物。科學家需處理放射性核廢料，並透過高強度的化學沉積過程提取鈽。澤菲警告，若在處理過程中意外累積到臨界質量，可能引發自持裂變反應，導致意外爆炸。

儘管將這些元件結合的科學原理已被充分理解，但在極短時間內創造並控制反應仍是一大難題。澤菲解釋：「核武設計的目的是在引爆時，於極小空間內迅速形成『超臨界』質量的裂變材料，從而引發指數級增長的裂變反應，幾乎瞬間擴散至整個材料。」這種快速擴散的裂變反應正是核武破壞力的來源。

熱核武器（又稱氫彈）則在二戰後發展，結合核裂變與核融合，產生更強大的爆炸。標準的裂變反應需觸發更強的二次融合反應，這種反應與太陽核心的能量相同。核武製造完成後，科學家與工程師需確保其在需要時能正常運作。早期核武測試直接在試驗場進行，對環境與生物造成嚴重破壞；現代則依賴電腦模擬，由美國國家核安全管理局（NNSA）負責相關工作。

NNSA發言人表示：「我們開發工具以驗證核武元件並確保其在不同情境下的生存能力與有效性。這涉及使用超級電腦進行先進模擬、材料科學與精密工程，以確保核武按預期運作。」最終，核武製造的複雜性與挑戰或許解釋了為何當今世界僅有少數核武強權存在。