Entonces, las armas nucleares usan fisión … ¿podría la humanidad fabricar una bomba de fusión nuclear?

Los explosivos nucleares pacíficos de Pure Fusion que no utilizan una fisión primaria son posibles. LANL y LLNL National Labs buscaron activamente esta tecnología en la guerra fría, pero no era técnicamente factible en ese momento dada la tecnología de los años setenta.

El DOE publicó en 2001 el siguiente documento:

DECISIONES DE DECLASIFICACIÓN DE DATOS RESTRINGIDAS DE 1946 AL PRESENTE

http://www.fas.org/sgp/othergov/…

contenidos en la sección C de ese documento son los siguientes hechos:

Información sobre el programa de fusión pura del DOE:

(1) Hecho de que el DOE realizó una inversión sustancial en el pasado para desarrollar un dispositivo explosivo experimental de fusión pura

(2) Que Estados Unidos no tiene y no está desarrollando un arma de fusión pura; y

(3) Que ningún diseño creíble para un arma de fusión pura resultó de la inversión del DOE. (98-15)

El avance en la tecnología de controladores de fusión durante las décadas intermedias hace que la PNE de fusión pura sea mucho más factible. Actualmente, nadie sabe por qué el DOE decidió en 2001 revelar el hecho de que los laboratorios de armas de EE. UU. Alguna vez tuvieron programas activos y bien financiados para desarrollar dispositivos de fusión pura. Es posible que el DOE temiera que si esta tecnología de fusión pura se desarrollara en otras partes del mundo sería perjudicial para la seguridad nuclear actual de los EE. UU., Ya que los dispositivos de fusión pura podrían hacer un uso pacífico y rutinario de dispositivos explosivos nucleares para minar, dragar puertos o excavar Acceder a formas como el Canal de Panamá es mucho menos arriesgado y es más probable que se pruebe.

Los dispositivos de fusión pura tienen todas las ventajas a menudo exaltadas de la fusión (combustible de fusión de Deuterio no radiactivo con producción de Helio-4 totalmente no radiactivo como desecho nuclear con generación de grandes cantidades de energía limpia). Cuando se escala a un tamaño más pequeño, tal vez alrededor de 250 GJ, o aproximadamente una dos milésima parte del tamaño de los dispositivos termonucleares militares más pequeños, los dispositivos de fusión pura podrían usarse para construir plantas de energía de fusión subterráneas para producir electricidad comercial.

La energía requerida para llevar un pequeño dispositivo pacífico de explosión nuclear a las condiciones de fusión no es tan abrumadoramente grande. Las simulaciones modernas indican que una energía de aproximadamente 10 MJ es lo que se requeriría de un controlador de fusión de haz de partículas o láser para encender una pequeña primaria de fusión pura esférica alimentada con DT de 0,75 gramos. 10 MJ es la misma cantidad de energía que se produciría al quemar aproximadamente 1,25 tazas de gasolina para automóviles. Para producir ignición por fusión en una pequeña cápsula esférica llena de DT, los 10 MJ de energía deben administrarse en una cantidad de tiempo comprimida (aproximadamente 3 nanosegundos o menos) y en un volumen de espacio comprimido (aproximadamente 2 mm).

Como miembro de LLL Field Test Division, fui miembro (pequeño) de un equipo de ingeniería y física grande y capaz que hace más de 50 años (prueba de campo Ivy-Mike) produjo de manera confiable grandes cantidades de energía de fusión industrialmente significativas a niveles exactos de potencia ( por aproximadamente 3 nanosegundos por ráfaga).

Los dispositivos de fusión puros pacíficos son una tecnología de fusión prometedora que podría desarrollarse hoy en día con un bajo riesgo técnico y utilizarse en plantas de energía de fusión enfriadas por sal fundida montadas bajo tierra evacuadas como lo imaginó el Dr. Ralph Moir en su documento “PACER Revisited”.

http://www.ralphmoir.com/wp-cont…

Las centrales eléctricas de fusión prácticas podrían concebirse para operar en una sucesión de pequeñas explosiones de fusión controladas. Si se elige que el rendimiento energético sea ~ 250 GJ por disparo, que es aproximadamente 2000 veces más pequeño que los dispositivos militares más pequeños producidos, entonces el encendido de un dispositivo de fusión por minuto produce una potencia continua promedio de aproximadamente 1 GW.

Mientras que la fusión por fisión derivada de los militares del programa Plowshare era lo que LLL tenía disponible al diseñar los primeros reactores de fusión PACER, tres décadas de progreso adicional permiten diseñar y construir dispositivos híbridos de fusión DT-DD híbridos de 2 etapas que no producen productos de fisión o residuos nucleares de alto nivel

La fusión nuclear práctica siempre será hace más de 50 años (no dentro de 50 años).

Imagen de un dispositivo híbrido de fusión DT-DD de 2 etapas llamado “mini-Mike” que utiliza un controlador de fusión (láser o acelerador de partículas) para encender una pequeña primaria de deuterio-tritio para producir una onda de detonación termonuclear iniciada por choque en un cilindro comprimido de Deuterio líquido enfriado criogénicamente.

La mayoría de las armas nucleares actuales son variaciones del diseño Teller-Ulam. Ver Principios básicos de la implosión de radiación por etapas

La primera etapa de estas bombas es una explosión química.

La explosión química comprime un “pozo” hecho de Pu239 o U235 altamente enriquecido.

Cuando el pozo comprimido alcanza una densidad suficiente, un disparador de neutrones inicia una reacción en cadena de fisión. Esto resulta en una gran fracción del pozo sometido a fisión en unos pocos cientos de nanosegundos. Esto libera muchos neutrones y rayos gamma.

Esa es la “primaria”.

La radiación liberada se canaliza de tal manera que comprime y calienta un secundario hecho de uranio natural o empobrecido que rodea un núcleo de deuteruro de litio. Este es litio muy especial enriquecido en Li6. Los neutrones fisionan el Li6 en H3 y He3. Tanto H3 como He3 se fusionan relativamente fácilmente con H2. La radiación liberada es un gran número de neutrones de 14 MeV.

Esa es la “secundaria”. La secundaria es una bomba de fusión, así que ahí lo tienes. Ya hacemos bombas de fusión.

¡Pero espera! Hay más.

Todos esos neutrones de 14MeV explotan a través del sabotaje U238. Ahora U238 normalmente no se considera fisionable, pero si lo golpeas con suficiente fuerza con un neutrón rápido, se fisionará. Cada una de estas fracciones U238 libera otros 180 MeV más o menos, lo que amplifica bastante el rendimiento de 14 MeV de las fusiones.

Entonces, las bombas que construimos en las últimas décadas son bombas de múltiples etapas “impulsadas” de fisión-fusión-fisión. Emplean la fusión, pero obtienen la mayor parte de su rendimiento energético de la fisión del viejo uranio natural. Este complicado proceso se utiliza para obtener un gran rendimiento de diseño a partir de una cantidad absolutamente minimizada del pozo increíblemente costoso de material fisionable de grado bomba.

Las respuestas dadas son esencialmente correctas, pero todas descuidan incluir un componente muy importante de la secundaria. El combustible de deuteruro de litio rodea una varilla sólida de uranio altamente enriquecido o plutonio que se conoce con el nombre de “la bujía”. La compresión de esta varilla de material fisionable altamente enriquecido junto con el deuteruro de litio produce una gran explosión de neutrones altamente energéticos que fisionan por completo la chispa. tapón, y envía un flujo de neutrones enorme en el tamper de uranio natural (si está presente), así como inyectando más energía en el combustible de fusión de deuteruro de litio. Esta lluvia de neutrones muy energizada nos proporciona una explosión de energía de fisión proveniente de la fisión rápida del sabotaje que, según el diseño del arma, puede superar el rendimiento de la primera y segunda etapa de la bomba en un factor de dos. Este fue el diseño del dispositivo de camarones que produjo el rendimiento enormemente grande de la explosión de prueba de Castle Bravo. Debido a que Castle Bravo tuvo una gran manipulación de fisión, Y fue una explosión en el suelo, produjo la mayor cantidad de consecuencias altamente radiactivas en la larga historia a cuadros de las pruebas nucleares atmosféricas de EE. UU.

Fusion exige un bote de energía para iniciarse.

Entonces, una bomba de fusión pura (comenzada solo con explosivos o algún otro proceso no nuclear) es esencialmente imposible.

El siguiente mejor partido es una bomba termo nuclear que utiliza 3 pasos:

1 – Los explosivos altos implosionan una masa crítica de Pu239 o U235

2 – El Pu239 / U235 entra en una reacción de fisión en cadena

3 – La energía masiva para la reacción de fisión luego enciende la fusión de Tritio (3H), lo que resulta en una liberación de energía de órdenes de magnitud más fuerte que el paso 2.

Las bombas atómicas usan fisión, las bombas Hyrdogen usan fusión para hacer una bomba de fusión usando un diseño de pastel de capas. El componente de fisión comprime el plutonio para comenzar la fusión. La mayoría de las armas nucleares modernas son versiones de bombas Fusion en estos días.

Ya tengo.

Arma termonuclear

La humanidad ha fabricado armas de fusión desde 1952. Un arma de fisión es el detonante de una bomba de fusión.

Todas las armas nucleares modernas usan varias etapas alternas de fusión y fisión, lo que facilita mucho las cosas. Vea mis otras respuestas para más detalles.

Las bombas atómicas lanzadas sobre Japón en 1945 fueron bombas de tipo fisión. En 1953 (sobre asumir que mi memoria es correcta), Estados Unidos desarrolló la primera bomba de fusión. Estas bombas usan una bomba de fisión para crear el calor y la presión necesarios para encender la reacción de fusión.