Chain reaction: ความกลัวของ Oppenheimer ต่อระเบิดนิวเคลียร์เผาบรรยากาศหมดโลก
ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์นั้นไม่พลาด แต่คนใช้พลาดได้เป็นเรื่องปรกติ เวลาเราทำการคำนวณปฏิกิริยาใดๆ เราจะมีการ “สมมุติให้” ระบบที่คำนวณนั้นเป็นระบบปิดเสมอ เหมือนถ้าเราสมมุติจะจุดไม้ขีดไฟ เราสมมุติให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างโพแทสเซียมคลอเรตกับฟอสฟอรัสเท่านั้น แต่ถ้าดันมีความชื้นเข้ามาเกี่ยวข้อง ไม้ขีดไฟก็จุดไม่ติดเพราะสร้างความร้อนจากการเสียดสีไม่เพียงพอ นั่นคือระบบนั้นดันเป็นระบบเปิด
ในหนังเรื่อง Oppenheimer ในขณะที่พวกตัวเอกกำลังหาวิธีสร้างระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิชชั่นด้วยยูเรเนียมและพลูโตเนียม มีนักฟิสิกส์ที่ชื่อ เอ็ดเวิร์ด เทลเลอร์ ที่คิดทฤษฎีในการสร้างระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิวชั่นโดยอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิชชั่นในการสร้างอุณหภูมิและแรงดันเพื่อทำให้เกิดการควบรวมของไฮโดรเจนเกิดเป็นฮีเลียมแล้วสร้างพลังทำลายที่มหาศาลยิ่งกว่าระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิชชั่นที่กำลังสร้างอยู่ ซึ่ง มันทำให้เกิดข้อสงสัยว่า บรรยากาศของโลกมีน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก และธาตุที่เบากว่าเหล็กล้วนสามารถหลอมรวมและคายพลังงานออกมาจากปฏิกิริยา ฟิชชั่น มากกว่าพลังงานที่ใส่เข้าไป ดังนั้นแล้ว ระเบิดนิวเคลียร์นั้น จึงมีความเป็นไปได้ว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นนี้จะเกิดต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ ระเบิดนิวเคลียร์ลูกเดียวอาจล้างอารยธรรม ล้างโลกลงไปได้หมด ตอนนั้น ออพเพนไฮเมอร์ ถึงกับคิดว่า เขาจะต้องส่งข้อมูลนี้ให้ทางเยอรมันที่กำลังพัฒนาระเบิดนิวเคลียร์ขึ้นเหมือนกันให้รับรู้ จะได้ไม่เผลอทำลายล้างโลกด้วยระเบิดนิวเคลียร์ที่สร้างขึ้นมา อย่างไรก็ตาม จากการคำนวณซ้ำ ออพเพนไฮเมอร์ ลงความเห็นว่า โอกาสจะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ต่อเนื่องจากระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิชชั่นสร้างให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่นจนเผาผลาญชั้นบรรยากาศจนหมดโลกนั้นมีโอกาสน้อยมาก จนแทบเป็นไปไม่ได้
สำหรับเราที่อยู่ในยุคปัจจุบัน เราได้เห็นทั้งตัวอย่างการทำงานของระเบิดนิวเคลียร์และสามารถกูเกิ้ลหาปัจจัยการเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นอย่างต่อเนื่อง เราจะไม่นึกกลัวถึงการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบบฟิวชั่นเพราะปฏิกิริยาแบบฟิวชั่นต้องการพลังงานจลน์มหาศาลเพื่อให้นิวเคลียสของอะตอมเอาชนะกำแพงคูลอมบ์และควบรวมเข้าหากันได้ มันต้องมีแรงดันที่มหาศาลที่จะกักพลาสมาให้อยู่ชิดกันพอที่จะเกิดปฏิกิริยาสร้างความร้อนให้พลังงานออกมาได้ต่อเนื่องไม่เย็นตัวไปเสียก่อน สำหรับระเบิดไฮโดรเจนนั้น มันอาศัยความหนาของผนังยูเรเนียม 238 ในการกักแรงดันขนาดมหาศาลไว้ชั่วพริบตาเพื่อหน่วงให้แรงดันและความร้อนจากปฏิกิริยาของ ยูเรเนียม กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นของไฮโดรเจนและคายพลังงานปริมาณมหาศาลยิ่งกว่าปฏิกิริยาแบบฟิชชั่นออกมา ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่นสามารถเกิดโดยธรรมชาติบนดวงอาทิตย์ได้เพราะดวงอาทิตย์มีมวลมากพอ มวลสร้างแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงบีบอัดสร้างทั้งอุณหภูมิและความหนาแน่นจนไฮโดรเจนสามารถจุดระเบิดได้ด้วยตัวมันเอง อย่างดาวพฤหัสของเรา ถ้ามีมวลมากกว่านี้สัก 85 เท่า มันก็จะจุดระเบิดไฮโดรเจนฟิวชั่นได้ (13 เท่าถ้าเป็นดิวทีเรียม) บนโลกของเรา ถ้าต้องการสร้างปฏิกรณ์ฟิวชั่นเราต้องอาศัยสนามแม่เหล็กกำลังสูงในการกักพลาสมาไว้ในสภาพอุณหภูมิและแรงดันสูงจึงจะเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นแบบต่อเนื่อง (แน่นอนว่าเตาโทคามัคที่เห็นมีคนบางคนกลัวว่ามันจะระเบิดบรู้มแบบระเบิดนิวเคลียร์มันไม่มีทางระเบิดได้เพราะแค่ถ้าสนามแม่เหล็กหยุดทำงาน แรงดันของพลาสมาก็หาย เตาก็ดับแล้ว) การคำนวณปฏิกิริยาลูกโซ่ในตอนแรก มันน่าจะพลาดตรงไม่ได้นำเรื่องความหนาแน่นและแรงดันของบรรยากาศเข้ามาเกี่ยวข้อง และ ถึงแม้จะใส่ปัจจัยจนครบ มันก็ยังไม่กล้าที่จะรับประกันความปลอดภัยได้ 100% เพราะเราสามารถใส่เพิ่มตัวแปรเข้าไปในสมการได้เท่าที่เรารู้ เราย่อมไม่รู้ในสิ่งที่เราไม่รู้ เมื่อถึงจุดหนึ่ง มันก็ต้องทำการทดลองเพื่อจะยืนยันว่า ไอ้สิ่งที่เราคิดนั้น เราใส่ปัจจัยไปครบแล้วจริงๆไหม
อย่างไรก็ตาม การสร้างระเบิดนิวเคลียร์ของออพเพนไฮเมอร์ ก็สร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นต่อเนื่องไม่หยุดมาจนทุกวันนี้ นั่นคือ โลกของเรานับจากวันที่ระเบิดนิวเคลียร์ พิสูจน์แสนยานุภาพที่ฮิโรชิมา และ นากาซากิ แล้ว โลกเราก็เข้าสู่การแข่งขันสร้างระเบิดนิวเคลียร์ และโลกเราก็ไม่หลุดพ้นจากวังวนการสร้างมหาอาวุธเพื่อความมั่นคงในสันติภาพจนทุกวันนี้
สำหรับผู้ที่สนใจบทความเกี่ยวกับการทำลายล้างโลกด้วยนิวเคลียร์ ผมมีบทความเก่าที่เขียนไว้ที่ห้องหว้ากอ พันทิปข้างล่างนี้
บทความที่เกี่ยวกับการสร้างระเบิดนิวเคลียร์ ระเบิดไฮโดรเจน และระเบิดนิวตรอน
https://ppantip.com/topic/34276149
วิธีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม
https://ppantip.com/topic/36097766
Critical mass: มวลวิกฤติ
การระเบิดของระเบิดนิวเคลียร์ชนิดฟิชชั่น จะระเบิดได้ เมื่อมวลสารกัมมันตรังสีที่แตกตัวได้ (เราจะเรียกว่ามวลฟิซไซล์ Fissile mass) นั้นอยู่ในสภาพมวลวิกฤติ การสร้างระเบิดนิวเคลียร์ในหนังเรื่อง Oppenheimer เราจะเห็นฉากที่นักวิทยาศาสตร์และช่างเทคนิคบรรจงวางแกนมวลฟิซไซล์ไว้ตรงกลางและประกอบเลนส์ระเบิดเข้าหุ้มแกนนิวเคลียร์อีกชั้น รูปแบบการประกอบระเบิดนี้ เป็น 1 ใน 3 รูปแบบที่ทำให้มวลฟิซไซล์เข้าสู่สภาวะมวลวิกฤติ อันประกอบด้วย
1 การเพิ่มมวลจนถึงมวลวิกฤติ เช่นการอัดมวลเพิ่มเข้าไปในก้อนมวลฟิซไซล์ที่อยู่ต่ำกว่ามวลวิกฤติ สารฟิซไซล์จะมีการแตกตัวให้นิวตรอนออกมาเป็นปรกติ แค่ในปริมาณที่น้อย นิวตรอนส่วนใหญ่จะหลุดรอดออกไปไม่ชนกับอะตอมสารฟิซไซล์อื่นๆ ทว่าเมื่อมีก้อนมวลฟิซไซล์มากพอ โอกาสที่นิวตรอนจะหลุดออกจากก้อนระเบิดจะน้อยลง มันจะต้องชนกับนิวเคลียสจนแตกตัวให้นิวตรอนมากเข้า เมื่อมีนิวตรอนมากพอ มันจะสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่และทำให้เกิดการระเบิดขึ้น นี่คือรูปแบบการจุดระเบิดของ Little Boy ที่ส่งไปลงที่ฮิโรชิม่า
2 การอัดให้อะตอมแน่นเข้าหากันให้มวลวิกฤติที่จำเป็นต่อการระเบิดน้อยลง เช่นการสร้างสภาวะ Implosion ระเบิดเข้าภายใน ด้วยสิ่งที่เรียกว่าเลนส์แรงระเบิด ชิ้นส่วนโลหะที่เห็นเอามาประกอบหุ้มแกนมวลฟิซไซล์ในหนัง ข้างในจุไปด้วยระเบิดที่ออกแบบมาให้จุดระเบิดพร้อมกัน สร้างคลื่นกระแทก อัดให้มวลยุบเข้าใกล้กันทำให้นิวตรอนมีโอกาสเจอกับอะตอมของมวลฟิซไซล์มากขึ้นและทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่จนระเบิด นี่คือรูปแบบการจุดระเบิดของระเบิด Trinity ที่ทดสอบที่ Los Alamos และ Fat Man ที่ส่งไปลงที่นางาซากิ
3 การสะท้อนนิวตรอน ทำให้มีปริมาณนิวตรอนที่จะชนมวลฟิซไซล์เข้มข้นขึ้น เช่นการหุ้มมวลฟิซไซล์ด้วยวัสดุที่สะท้อนนิวตรอนได้ อย่างเบอร์ลิเลียมหรือทังสเตนคาร์ไบด์ เมื่อนิวตรอนที่กระจายออกจากมวลถูกสะท้อนกลับเข้ามา มันก็ทำให้ความเข้มข้นของนิวตรอนมากพอจะชนกับนิวเคลียสถี่ขึ้น เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่จนระเบิด มันเกือบจะเกิดการระเบิดแบบนี้ที่ Los Alamos อย่างน้อยที่ผมทราบคือ 2 ครั้ง
เกร็ดความรู้เล็กน้อย มวลฟิซไซล์นั้นเป็นสารกัมมันตรังสีก็จริง แต่อันตรายจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ยังไม่ได้ใช้งานนั้นน้อยเป็นอย่างยิ่ง ถ้าเทียบอันตรายจากรังสีแล้วละก็ ชื้นส่วนยูเรเนียมอันตรายน้อยกว่าซีเซียมหรือโคบอลท์ 60 เอามากๆในหลักล้านเท่า เราสามารถดูเทียบได้จากค่าครึ่งชีวิตที่ 700 ล้านปีของ U-235 เทียบกับ Cs-137 ที่ 30 ปี อันตรายของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วก็คืออันตรายจากพวกสารกัมมันตรังสีอายุสั้น เช่นซีเซียม หรือสตรอนเทียมที่เกิดจากการแตกตัวของยูเรเนียมนี่ละ แต่อันตรายของมวลฟิซไซล์นั้น มีขนาด และสภาวะเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ดังนั้น กับบุคคลทั่วไป คำแนะนำก็คือ อย่าเข้าไปยุ่งอย่าเข้าไปแตะสิ่งที่ติดยี่ห้อสารกัมมันตรังสีเป็นอันขาดนั่นละ ในหนัง เราก็จะเห็นคนหยิบจับเคลื่อนย้ายมวลฟิซไซล์เหมือนว่ามันเป็นเรื่องธรรมดาปรกติปลอดภัยนั่นเพราะคนเหล่านั้นเป็นนักวิทยาศาสตร์และช่างเทคนิคที่มีความรู้เกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นอย่างดี และก็พวกที่ชำนาญเยอะๆนี่ละที่มักจะตายกันบ่อยๆ
ในแกนระเบิดนิวเคลียร์อย่างที่เห็นในหนัง ที่เราเห็นคือวัสดุหุ้มเพื่อบีบอัดแกนก้อนพลูโตเนียมที่อยู่ตรงกลาง ขนาดของก้อนพลูโตเนียมจริงๆนั้นดูได้จากในรูป รูปฝั่งขวานั้นเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์แห่ง ลอส อลามอส เรียกว่า แกนปิศาจ หรือ Demon Core ในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่ 2 มีแกนวัสดุฟิซไซล์อยู่ทั้งหมด 4 ลูก ลูกแรกคือระเบิด Trinity ลูกที่ 2 กลายเป็น Little Boy ลูกที่ 3 กลายเป็น Fat Man ส่วนแกนที่ 4 โชคดีที่ญี่ปุ่นยอมแพ้ไปก่อน ไม่อย่างนั้นลูกที่ 4 ก็คงถูกใช้ไปลงเมืองใดอีกเมืองหนึ่งเพิ่ม และลูกนี้แหละ ที่ได้ชื่อเรียกว่า แกนปิศาจ
แกนปิศาจนี้ ถูกใช้ทดลองในการปรับปรุงมวลวิกฤติโดยการใช้วัสดุสะท้อนนิวตรอนเพื่อจะสร้างระเบิดนิวเคลียร์ได้ด้วยปริมาณวัสดุฟิซไซล์ที่น้อยลง การทดลองนี้ ริชาร์ด ฟายแมน กล่าวว่า มันคือการแหย่หางมังกรเล่น (Tickle the dragon tail) ดีๆนี่เอง การทดลองแหย่หางมังกรเล่นนี้ เกิดอุบัติเหตุเกือบระเบิดไปสองครั้ง ครั้งแรก แฮร์รี่ แด็กเลียน เขาเอาก้อนทังสเตนคาร์ไบด์ที่เป็นวัสดุสะท้อนนิวตรอนไปวางล้อมแกนปิศาจแล้วใช้เครื่องวัดไกเกอร์วัดปริมาณรังสีที่แผ่ออกเพื่อดูการปรับปรุงมวลวิกฤติ ในช่วงท้ายการทดลอง แฮร์รี่ เผลอทำก้อนทังสเตนคาร์ไบด์ ตกใส่ก้อนแกนปิศาจทำให้แกนปิศาจเข้าสู่สภาวะมวลวิกฤติ แฮร์รี่รีบเอามือปัดก้อนทังสเตนคาร์ไบด์ออกเพื่อหยุดการระเบิด แม้จะหยุดการระเบิดได้ ทว่าตัวเขาเองก็เน่าตายทั้งเป็นจากพิษรังสี 25 วันต่อมา เหตุการณ์ที่สองเป็นฝีมือของหลุยส์ สโตลินที่ทำเปลือกประกบจากเบอร์ลิเลียมเป็นตัวสะท้อนนิวตรอน หลุยส์ เขาใช้เพียงแค่ไขควงตัวเดียวในการง้างเปลือกเบอร์ลิเลียมให้ถ่างออกจากแกนปิศาจในการทดลองมวลวิกฤติ และถ้าคุณคิดว่ามันเล่นห่ามอย่างนี้เดี๋ยวผีผลักไขควงหลุดระเบิดบรู้ม คุณคิดถูกแล้ว หมอนี่ทำไขควงหลุดมือ ฝาเบอร์ลิเลียมประกบใส่แกนปิศาจเข้าสู่มวลวิกฤติ ทุกคนในห้องเห็นการเรืองแสงสีฟ้าจากการไอออไนซ์ของอากาศด้วยรังสี หลุยส์รีบเอามือยกฝาเบอร์ลิเลียมออกหยุดการระเบิดไว้ได้ หลุยส์ เน่าตายจากพิษรังสี 9 วันต่อมา และเพราะมันคร่าชีวิตจากความสะเพร่าและห่ามของนักวิทยาศาสตร์ไม่มากมาย จึงเป็นที่มาของชื่อมันว่าแกนปิศาจ
วิทยาศาสตร์ของ Oppenheimer
ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์นั้นไม่พลาด แต่คนใช้พลาดได้เป็นเรื่องปรกติ เวลาเราทำการคำนวณปฏิกิริยาใดๆ เราจะมีการ “สมมุติให้” ระบบที่คำนวณนั้นเป็นระบบปิดเสมอ เหมือนถ้าเราสมมุติจะจุดไม้ขีดไฟ เราสมมุติให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างโพแทสเซียมคลอเรตกับฟอสฟอรัสเท่านั้น แต่ถ้าดันมีความชื้นเข้ามาเกี่ยวข้อง ไม้ขีดไฟก็จุดไม่ติดเพราะสร้างความร้อนจากการเสียดสีไม่เพียงพอ นั่นคือระบบนั้นดันเป็นระบบเปิด
สำหรับเราที่อยู่ในยุคปัจจุบัน เราได้เห็นทั้งตัวอย่างการทำงานของระเบิดนิวเคลียร์และสามารถกูเกิ้ลหาปัจจัยการเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นอย่างต่อเนื่อง เราจะไม่นึกกลัวถึงการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบบฟิวชั่นเพราะปฏิกิริยาแบบฟิวชั่นต้องการพลังงานจลน์มหาศาลเพื่อให้นิวเคลียสของอะตอมเอาชนะกำแพงคูลอมบ์และควบรวมเข้าหากันได้ มันต้องมีแรงดันที่มหาศาลที่จะกักพลาสมาให้อยู่ชิดกันพอที่จะเกิดปฏิกิริยาสร้างความร้อนให้พลังงานออกมาได้ต่อเนื่องไม่เย็นตัวไปเสียก่อน สำหรับระเบิดไฮโดรเจนนั้น มันอาศัยความหนาของผนังยูเรเนียม 238 ในการกักแรงดันขนาดมหาศาลไว้ชั่วพริบตาเพื่อหน่วงให้แรงดันและความร้อนจากปฏิกิริยาของ ยูเรเนียม กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นของไฮโดรเจนและคายพลังงานปริมาณมหาศาลยิ่งกว่าปฏิกิริยาแบบฟิชชั่นออกมา ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่นสามารถเกิดโดยธรรมชาติบนดวงอาทิตย์ได้เพราะดวงอาทิตย์มีมวลมากพอ มวลสร้างแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงบีบอัดสร้างทั้งอุณหภูมิและความหนาแน่นจนไฮโดรเจนสามารถจุดระเบิดได้ด้วยตัวมันเอง อย่างดาวพฤหัสของเรา ถ้ามีมวลมากกว่านี้สัก 85 เท่า มันก็จะจุดระเบิดไฮโดรเจนฟิวชั่นได้ (13 เท่าถ้าเป็นดิวทีเรียม) บนโลกของเรา ถ้าต้องการสร้างปฏิกรณ์ฟิวชั่นเราต้องอาศัยสนามแม่เหล็กกำลังสูงในการกักพลาสมาไว้ในสภาพอุณหภูมิและแรงดันสูงจึงจะเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นแบบต่อเนื่อง (แน่นอนว่าเตาโทคามัคที่เห็นมีคนบางคนกลัวว่ามันจะระเบิดบรู้มแบบระเบิดนิวเคลียร์มันไม่มีทางระเบิดได้เพราะแค่ถ้าสนามแม่เหล็กหยุดทำงาน แรงดันของพลาสมาก็หาย เตาก็ดับแล้ว) การคำนวณปฏิกิริยาลูกโซ่ในตอนแรก มันน่าจะพลาดตรงไม่ได้นำเรื่องความหนาแน่นและแรงดันของบรรยากาศเข้ามาเกี่ยวข้อง และ ถึงแม้จะใส่ปัจจัยจนครบ มันก็ยังไม่กล้าที่จะรับประกันความปลอดภัยได้ 100% เพราะเราสามารถใส่เพิ่มตัวแปรเข้าไปในสมการได้เท่าที่เรารู้ เราย่อมไม่รู้ในสิ่งที่เราไม่รู้ เมื่อถึงจุดหนึ่ง มันก็ต้องทำการทดลองเพื่อจะยืนยันว่า ไอ้สิ่งที่เราคิดนั้น เราใส่ปัจจัยไปครบแล้วจริงๆไหม
อย่างไรก็ตาม การสร้างระเบิดนิวเคลียร์ของออพเพนไฮเมอร์ ก็สร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นต่อเนื่องไม่หยุดมาจนทุกวันนี้ นั่นคือ โลกของเรานับจากวันที่ระเบิดนิวเคลียร์ พิสูจน์แสนยานุภาพที่ฮิโรชิมา และ นากาซากิ แล้ว โลกเราก็เข้าสู่การแข่งขันสร้างระเบิดนิวเคลียร์ และโลกเราก็ไม่หลุดพ้นจากวังวนการสร้างมหาอาวุธเพื่อความมั่นคงในสันติภาพจนทุกวันนี้
สำหรับผู้ที่สนใจบทความเกี่ยวกับการทำลายล้างโลกด้วยนิวเคลียร์ ผมมีบทความเก่าที่เขียนไว้ที่ห้องหว้ากอ พันทิปข้างล่างนี้
บทความที่เกี่ยวกับการสร้างระเบิดนิวเคลียร์ ระเบิดไฮโดรเจน และระเบิดนิวตรอน
https://ppantip.com/topic/34276149
วิธีการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม
https://ppantip.com/topic/36097766
Critical mass: มวลวิกฤติ
การระเบิดของระเบิดนิวเคลียร์ชนิดฟิชชั่น จะระเบิดได้ เมื่อมวลสารกัมมันตรังสีที่แตกตัวได้ (เราจะเรียกว่ามวลฟิซไซล์ Fissile mass) นั้นอยู่ในสภาพมวลวิกฤติ การสร้างระเบิดนิวเคลียร์ในหนังเรื่อง Oppenheimer เราจะเห็นฉากที่นักวิทยาศาสตร์และช่างเทคนิคบรรจงวางแกนมวลฟิซไซล์ไว้ตรงกลางและประกอบเลนส์ระเบิดเข้าหุ้มแกนนิวเคลียร์อีกชั้น รูปแบบการประกอบระเบิดนี้ เป็น 1 ใน 3 รูปแบบที่ทำให้มวลฟิซไซล์เข้าสู่สภาวะมวลวิกฤติ อันประกอบด้วย
1 การเพิ่มมวลจนถึงมวลวิกฤติ เช่นการอัดมวลเพิ่มเข้าไปในก้อนมวลฟิซไซล์ที่อยู่ต่ำกว่ามวลวิกฤติ สารฟิซไซล์จะมีการแตกตัวให้นิวตรอนออกมาเป็นปรกติ แค่ในปริมาณที่น้อย นิวตรอนส่วนใหญ่จะหลุดรอดออกไปไม่ชนกับอะตอมสารฟิซไซล์อื่นๆ ทว่าเมื่อมีก้อนมวลฟิซไซล์มากพอ โอกาสที่นิวตรอนจะหลุดออกจากก้อนระเบิดจะน้อยลง มันจะต้องชนกับนิวเคลียสจนแตกตัวให้นิวตรอนมากเข้า เมื่อมีนิวตรอนมากพอ มันจะสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่และทำให้เกิดการระเบิดขึ้น นี่คือรูปแบบการจุดระเบิดของ Little Boy ที่ส่งไปลงที่ฮิโรชิม่า
2 การอัดให้อะตอมแน่นเข้าหากันให้มวลวิกฤติที่จำเป็นต่อการระเบิดน้อยลง เช่นการสร้างสภาวะ Implosion ระเบิดเข้าภายใน ด้วยสิ่งที่เรียกว่าเลนส์แรงระเบิด ชิ้นส่วนโลหะที่เห็นเอามาประกอบหุ้มแกนมวลฟิซไซล์ในหนัง ข้างในจุไปด้วยระเบิดที่ออกแบบมาให้จุดระเบิดพร้อมกัน สร้างคลื่นกระแทก อัดให้มวลยุบเข้าใกล้กันทำให้นิวตรอนมีโอกาสเจอกับอะตอมของมวลฟิซไซล์มากขึ้นและทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่จนระเบิด นี่คือรูปแบบการจุดระเบิดของระเบิด Trinity ที่ทดสอบที่ Los Alamos และ Fat Man ที่ส่งไปลงที่นางาซากิ
3 การสะท้อนนิวตรอน ทำให้มีปริมาณนิวตรอนที่จะชนมวลฟิซไซล์เข้มข้นขึ้น เช่นการหุ้มมวลฟิซไซล์ด้วยวัสดุที่สะท้อนนิวตรอนได้ อย่างเบอร์ลิเลียมหรือทังสเตนคาร์ไบด์ เมื่อนิวตรอนที่กระจายออกจากมวลถูกสะท้อนกลับเข้ามา มันก็ทำให้ความเข้มข้นของนิวตรอนมากพอจะชนกับนิวเคลียสถี่ขึ้น เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่จนระเบิด มันเกือบจะเกิดการระเบิดแบบนี้ที่ Los Alamos อย่างน้อยที่ผมทราบคือ 2 ครั้ง
เกร็ดความรู้เล็กน้อย มวลฟิซไซล์นั้นเป็นสารกัมมันตรังสีก็จริง แต่อันตรายจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ยังไม่ได้ใช้งานนั้นน้อยเป็นอย่างยิ่ง ถ้าเทียบอันตรายจากรังสีแล้วละก็ ชื้นส่วนยูเรเนียมอันตรายน้อยกว่าซีเซียมหรือโคบอลท์ 60 เอามากๆในหลักล้านเท่า เราสามารถดูเทียบได้จากค่าครึ่งชีวิตที่ 700 ล้านปีของ U-235 เทียบกับ Cs-137 ที่ 30 ปี อันตรายของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วก็คืออันตรายจากพวกสารกัมมันตรังสีอายุสั้น เช่นซีเซียม หรือสตรอนเทียมที่เกิดจากการแตกตัวของยูเรเนียมนี่ละ แต่อันตรายของมวลฟิซไซล์นั้น มีขนาด และสภาวะเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ดังนั้น กับบุคคลทั่วไป คำแนะนำก็คือ อย่าเข้าไปยุ่งอย่าเข้าไปแตะสิ่งที่ติดยี่ห้อสารกัมมันตรังสีเป็นอันขาดนั่นละ ในหนัง เราก็จะเห็นคนหยิบจับเคลื่อนย้ายมวลฟิซไซล์เหมือนว่ามันเป็นเรื่องธรรมดาปรกติปลอดภัยนั่นเพราะคนเหล่านั้นเป็นนักวิทยาศาสตร์และช่างเทคนิคที่มีความรู้เกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นอย่างดี และก็พวกที่ชำนาญเยอะๆนี่ละที่มักจะตายกันบ่อยๆ
ในแกนระเบิดนิวเคลียร์อย่างที่เห็นในหนัง ที่เราเห็นคือวัสดุหุ้มเพื่อบีบอัดแกนก้อนพลูโตเนียมที่อยู่ตรงกลาง ขนาดของก้อนพลูโตเนียมจริงๆนั้นดูได้จากในรูป รูปฝั่งขวานั้นเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์แห่ง ลอส อลามอส เรียกว่า แกนปิศาจ หรือ Demon Core ในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่ 2 มีแกนวัสดุฟิซไซล์อยู่ทั้งหมด 4 ลูก ลูกแรกคือระเบิด Trinity ลูกที่ 2 กลายเป็น Little Boy ลูกที่ 3 กลายเป็น Fat Man ส่วนแกนที่ 4 โชคดีที่ญี่ปุ่นยอมแพ้ไปก่อน ไม่อย่างนั้นลูกที่ 4 ก็คงถูกใช้ไปลงเมืองใดอีกเมืองหนึ่งเพิ่ม และลูกนี้แหละ ที่ได้ชื่อเรียกว่า แกนปิศาจ
แกนปิศาจนี้ ถูกใช้ทดลองในการปรับปรุงมวลวิกฤติโดยการใช้วัสดุสะท้อนนิวตรอนเพื่อจะสร้างระเบิดนิวเคลียร์ได้ด้วยปริมาณวัสดุฟิซไซล์ที่น้อยลง การทดลองนี้ ริชาร์ด ฟายแมน กล่าวว่า มันคือการแหย่หางมังกรเล่น (Tickle the dragon tail) ดีๆนี่เอง การทดลองแหย่หางมังกรเล่นนี้ เกิดอุบัติเหตุเกือบระเบิดไปสองครั้ง ครั้งแรก แฮร์รี่ แด็กเลียน เขาเอาก้อนทังสเตนคาร์ไบด์ที่เป็นวัสดุสะท้อนนิวตรอนไปวางล้อมแกนปิศาจแล้วใช้เครื่องวัดไกเกอร์วัดปริมาณรังสีที่แผ่ออกเพื่อดูการปรับปรุงมวลวิกฤติ ในช่วงท้ายการทดลอง แฮร์รี่ เผลอทำก้อนทังสเตนคาร์ไบด์ ตกใส่ก้อนแกนปิศาจทำให้แกนปิศาจเข้าสู่สภาวะมวลวิกฤติ แฮร์รี่รีบเอามือปัดก้อนทังสเตนคาร์ไบด์ออกเพื่อหยุดการระเบิด แม้จะหยุดการระเบิดได้ ทว่าตัวเขาเองก็เน่าตายทั้งเป็นจากพิษรังสี 25 วันต่อมา เหตุการณ์ที่สองเป็นฝีมือของหลุยส์ สโตลินที่ทำเปลือกประกบจากเบอร์ลิเลียมเป็นตัวสะท้อนนิวตรอน หลุยส์ เขาใช้เพียงแค่ไขควงตัวเดียวในการง้างเปลือกเบอร์ลิเลียมให้ถ่างออกจากแกนปิศาจในการทดลองมวลวิกฤติ และถ้าคุณคิดว่ามันเล่นห่ามอย่างนี้เดี๋ยวผีผลักไขควงหลุดระเบิดบรู้ม คุณคิดถูกแล้ว หมอนี่ทำไขควงหลุดมือ ฝาเบอร์ลิเลียมประกบใส่แกนปิศาจเข้าสู่มวลวิกฤติ ทุกคนในห้องเห็นการเรืองแสงสีฟ้าจากการไอออไนซ์ของอากาศด้วยรังสี หลุยส์รีบเอามือยกฝาเบอร์ลิเลียมออกหยุดการระเบิดไว้ได้ หลุยส์ เน่าตายจากพิษรังสี 9 วันต่อมา และเพราะมันคร่าชีวิตจากความสะเพร่าและห่ามของนักวิทยาศาสตร์ไม่มากมาย จึงเป็นที่มาของชื่อมันว่าแกนปิศาจ