Arma termonuclear
Un arma termonuclear , un arma de fusión o una bomba de hidrógeno ( bomba H ) es un diseño de arma nuclear de segunda generación . Su mayor sofisticación le otorga un poder destructivo mucho mayor que el de las bombas atómicas de primera generación , un tamaño más compacto, una masa menor o una combinación de estos beneficios. Las características de las reacciones de fusión nuclear hacen posible el uso de uranio empobrecido no fisible como combustible principal del arma, lo que permite un uso más eficiente del escaso material fisible como el uranio-235 (235
U
) o plutonio-239 (239
Pu
).
Las armas de fusión modernas constan esencialmente de dos componentes principales: una etapa primaria de fisión nuclear (alimentada por235
U
o 239
Pu
) y una etapa secundaria de fusión nuclear separada que contiene combustible termonuclear: los isótopos de hidrógeno pesado deuterio y tritio , o en las armas modernas, deuteruro de litio . Por esta razón, las armas termonucleares se llaman a menudo coloquialmente bombas de hidrógeno o bombas H . [nota 1]
Una explosión de fusión comienza con la detonación de la etapa primaria de fisión. Su temperatura sobrepasa aproximadamente los 100 millones de Kelvin , lo que hace que brille intensamente con rayos X térmicos. Estos rayos X inundan el vacío (el "canal de radiación" a menudo lleno de espuma de poliestireno ) entre los conjuntos primario y secundario colocados dentro de un recinto llamado caja de radiación, que confina la energía de los rayos X y resiste su presión exterior. La distancia que separa los dos conjuntos asegura que los fragmentos de escombros del primario de fisión (que se mueven mucho más lento que los fotones de rayos X) no puedan desensamblar el secundario antes de que la explosión de fusión se complete.
La etapa de fusión secundaria, que consta de empujador / pisón externo, llenado de combustible de fusión y plutonio centralbujía: implosiona debido a la energía de los rayos X que incide en su empujador / sabotaje. Esto comprime toda la etapa secundaria y aumenta la densidad de la bujía de plutonio. La densidad del combustible de plutonio aumenta hasta tal punto que la bujía pasa a un estado supercrítico y comienza una reacción en cadena de fisión nuclear. Los productos de fisión de esta reacción en cadena calientan el combustible termonuclear altamente comprimido y, por lo tanto, superdenso que rodea la bujía a alrededor de 300 millones de Kelvin, lo que enciende reacciones de fusión entre los núcleos del combustible de fusión. En las armas modernas alimentadas con deuteruro de litio, la bujía de plutonio de fisión también emite neutrones libres que chocan con los núcleos de litio y suministran el componente tritio del combustible termonuclear.
El pisón relativamente masivo del secundario (que resiste la expansión hacia afuera a medida que avanza la explosión) también sirve como una barrera térmica para evitar que el relleno de combustible de fusión se caliente demasiado, lo que estropearía la compresión. Si está hecho de uranio , uranio enriquecido o plutonio, el manipulador captura neutrones de fusión rápida y sufre la fisión en sí, lo que aumenta el rendimiento explosivo general. Además, en la mayoría de los diseños, la caja de radiación también está construida con un material fisionable.que sufre fisión impulsada por neutrones termonucleares rápidos. Estas bombas se clasifican como armas de dos etapas, y la mayoría de los diseños actuales de Teller-Ulam son armas de fisión-fusión-fisión. La fisión rápida de la caja de manipulación y radiación es la principal contribución al rendimiento total y es el proceso dominante que produce la lluvia radiactiva del producto de fisión . [1] [2]
La primera prueba termonuclear a gran escala fue realizada por Estados Unidos en 1952; desde entonces, el concepto ha sido empleado por la mayoría de las potencias nucleares del mundo en el diseño de sus armas. [3] El diseño de todas las armas termonucleares modernas en los Estados Unidos se conoce como la configuración Teller-Ulam por sus dos principales contribuyentes, Edward Teller y Stanislaw Ulam , quienes lo desarrollaron en 1951 [4] para los Estados Unidos, con ciertos conceptos desarrollado con la contribución del físico John von Neumann . La Unión Soviética, el Reino Unido, Francia y China desarrollaron dispositivos similares.
Nota: algunos diseños utilizan secundarios esféricos.
A) etapa primaria de fisión
B) etapa secundaria de fusión
1) Lentes altamente explosivos
2) Uranio-238 ("manipulación") revestido con reflector de berilio
3) Vacío ("núcleo levitado")
4) Gas de "impulso" de tritio (azul) dentro núcleo hueco de plutonio o uranio
5) Canal de radiación relleno de espuma de poliestireno
6) Uranio ("empujador / pisón")
7) Deuteruro de litio-6 (combustible de fusión)
8) Plutonio (" bujía ")
9) Caja de radiación (confina los rayos X térmicos por reflexión)
- Ojiva antes de disparar; primaria (bomba de fisión) en la parte superior, secundaria (combustible de fusión) en la parte inferior, todo suspendido en espuma de poliestireno.
- Fuegos de alto explosivo en el primario, comprimiendo el núcleo de plutonio en supercriticidad y comenzando una reacción de fisión.
- La fisión primaria emite rayos X que se dispersan por el interior de la carcasa, irradiando la espuma de poliestireno.
- La espuma de poliestireno se convierte en plasma, se comprime de forma secundaria y la bujía de plutonio comienza a fisión.
- El combustible deuteruro de litio-6 comprimido y calentado produce tritio (3
H
) y comienza la reacción de fusión. El flujo de neutrones producido hace que238
U
manipular a la fisión. Empieza a formarse una bola de fuego.
- Ojiva antes de disparar. Las esferas anidadas en la parte superior son las primarias de fisión; los cilindros de abajo son el dispositivo secundario de fusión.
- Los explosivos de la primaria de fisión detonaron y colapsaron el pozo fisionable de la primaria .
- La reacción de fisión del primario se ha completado, y el primario está ahora a varios millones de grados e irradia rayos gamma y X duros, calentando el interior del hohlraum y el escudo y la manipulación del secundario.
- La reacción de la primaria ha terminado y se ha expandido. La superficie del empujador del secundario ahora está tan caliente que también se está ablando o expandiendo, empujando el resto del secundario (sabotaje, combustible de fusión y bujía fisionable) hacia adentro. La bujía comienza a fisionarse. No representado: la caja de radiación también se está ablando y expandiéndose hacia afuera (omitido para mayor claridad del diagrama).
- El combustible del secundario ha iniciado la reacción de fusión y pronto se consumirá. Empieza a formarse una bola de fuego.