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Diseño bomba nuclear |
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Diseño básico de la bomba nuclear
Continuado nuestro artículo sobre la bomba nuclear, hablaremos un poco de su diseño y funcionamiento interno. En una bomba de fisión, el combustible tiene que ser almacenado en masas separadas que no soportan la fisión, para prevenir una detonación prematura. La masa crítica es la mínima masa o material fisionable que se necesita para provocar una reacción nuclear. Si pensamos en una analogía para poder comprenderlo, piensa en unas cuantas canicas todas juntas formando un círculo. Si una masa aparte (que podría ser una cadena de dos o tres canicas separadas) golpea este círculo de canicas, hay muchas posibilidades de que haya una reacción en cadena. Mantener el combustible en las llamadas masas subcríticas lleva a ciertos puntos complejos de diseño para que el dispositivo funcione correctamente. El primero desafío es juntar todas estas masas separadas para formar una masa crítica, lo cual proveerá suficientes electrones para obtener una fisión en el momento de la detonación. Los diseñadores encontraron dos soluciones, de las cuales hablaremos a continuación. Tres neutrones deben ser introducidos en la masa crítica para empezar la fisión. Los neutrones son introducidos haciendo un generador de neutrones. Este generador es un pequeño grupo de “bolitas” de polonio y berilio separados por papel de aluminio dentro del núcleo del combustible fisionable. El papel de aluminio se rompe cuando las masas críticas se juntan y el polonio emite de forma espontánea partículas alfa. Estas partículas entonces colisionan con el berilio 9 para producir berilio 8 y neutrones libres. Por fin, los neutrones inician la fisión. Finalmente, el diseño debe permitir todo el material que se pueda para ser fisionado antes de que la bomba explote. Esto es realizado confinando la reacción de fisión dentro de un denso material llamado “tamper”, el cual normalmente está formado de uranio. Este elemento es calentado y expandido por la fisión del núcleo. Esta expansión ejerce presión en la fisión del núcleo y ralentiza su expansión. También refleja neutrones de vuelta en el núcleo, aumentando la eficiencia de la reacción de fisión. La forma más simple de juntar las masas críticas es hacer un dispositivo que dispara una masa dentro de la otra. Para ello, se fabricó una esfera de U-235 alrededor del núcleo y una pequeña bala del mismo material. Esta bala es puesta en el extremo de un tubo largo con explosivos en la parte trasera, mientras que la esfera se pone en el otro extremo. Un sensor de presión determina la altitud correcta para la detonación y realiza la siguiente secuencia:
La Bomba que se lanzó en Hiroshima era del tipo comentado anteriormente. La segunda manera de crear una masa crítica requiere comprimir estas masas juntas en una esfera para una implosión. Este fue el caso de la bomba de Nagasaki, donde se probó por primera vez una de estas bombas de implosión, No fue fácil de fabricar. Los diseñadores se encontraron con muchos problemas, en particular con la forma de controlar y direccionar la onda de choque de una forma uniforme por la esfera. La solución fue crear un dispositivo de implosión consistente en una esfera que actuara como un “tamper” y un núcleo de plutonio rodeado de explosivos. Cuando la bomba era detonada tenía un campo de más de 20 kilotones, lo que superaba por mucho a la bomba original de Hiroshima. Lo que ocurría era lo siguiente:
Los diseñadores fueron capaces de mejorar el diseño básico para que la bomba hiciera la implosión. En los años cuarenta se creo un sistema donde el proceso consistía en aprovechar las reacciones de fusión para crear más neutrones, los cuales son usados para inducir reacciones de fisión a una tasa más alta. Llevo unos cuantos años validar esta proceso, aunque se convirtió en un diseño muy popular. En los siguientes años, prácticamente todas las armas de este tipo utilizaron este sistema. En la siguiente parte del artículo, veremos algunas características de una bomba de fisión. Lo puedes ver pulsando aquí. Leer mas artículos relacionados Productos FNAC Productos Sony |
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