¿Qué está explotando exactamente en una bomba nuclear?

Answer 1

Todo sucede MUY rápido … de hecho, tan rápido que los explosivos convencionales que detonan la bomba ni siquiera se han expandido más de 3 ‘antes de que ocurra la detonación nuclear. Es un proceso complejo.

En lugar de describirlo yo mismo, voy a publicar un extracto de una novela que tiene razón. Por favor comente si conoce la fuente. Ha sido editado para mayor claridad del proceso.

“El temporizador justo afuera de la caja de la bomba llegó a las 5:00:00, y las cosas comenzaron a suceder.

Primero, los condensadores de alto voltaje comenzaron a cargarse, y se dispararon pequeñas pirotecnias adyacentes a los depósitos de tritio en ambos extremos de la bomba. Estos impulsaban pistones, obligando al tritio a bajar por estrechos tubos de metal. Un tubo conducía al Primario, el otro al Secundario. Aquí no había prisa, y el objetivo era mezclar las diversas colecciones de deuteruro de litio con los átomos de tritio amigables con la fusión. El tiempo transcurrido fue de diez segundos.

A las 5:00:10, el temporizador envió una segunda señal.

Tiempo cero.

Los condensadores se descargaron, enviando un impulso por un cable a una red divisoria. La longitud del primer cable era de 50 centímetros. Esto tomó uno y dos tercios de nanosegundos. El impulso entró en una red divisoria usando interruptores krytron; cada uno de ellos es un dispositivo pequeño y extremadamente rápido que utiliza gas criptón auto ionizado y radiactivo para cronometrar sus descargas con notable precisión. Utilizando la compresión de pulso para construir su amperaje, la red divisoria dividió el impulso en setenta cables diferentes, cada uno de los cuales tenía exactamente un metro de longitud. Los impulsos transmitidos requerían tres décimas de sacudida (tres nanosegundos) para transitar esta distancia. Todos los cables tenían que ser del mismo largo, por supuesto, porque se suponía que los setenta bloques explosivos debían detonar en el mismo instante. Con los krytrones y el simple recurso de cortar cada cable a la misma longitud, esto fue fácil de lograr.

Los impulsos llegaron a los detonadores simultáneamente. Cada bloque explosivo tenía tres detonadores separados, y ninguno de ellos no funcionaba. Los detonadores eran pequeños filamentos de alambre de oro, lo suficientemente delgados como para que la corriente de llegada explotara cada uno. El impulso se transfirió a los bloques explosivos, y el proceso de detonación física comenzó 4.4 nanosegundos después de que el temporizador transmitió la señal. El resultado no fue una explosión, sino una implosión, ya que la fuerza explosiva se enfocó principalmente hacia adentro.

Los bloques altamente explosivos eran en realidad laminados muy sofisticados de dos
materiales, cada uno con polvo de metales ligeros y pesados. La capa externa en cada caso era un explosivo relativamente lento con una velocidad de detonación de poco más de siete mil metros por segundo. La onda explosiva en cada uno se expandió radialmente desde el detonador, alcanzando rápidamente el borde del bloque. Como los bloques fueron detonados de afuera hacia adentro, el frente de explosión viajó hacia adentro a través de los bloques. La frontera entre los explosivos lentos y rápidos contenía burbujas; llamados vacíos; que comenzó a cambiar la onda de choque de una forma esférica a una onda plana u plana, que se enfocó nuevamente para coincidir exactamente con su objetivo metálico, llamados “conductores”.

El “conductor” en cada caso era un trozo de tungsteno-renio cuidadosamente formado. Estos fueron golpeados por una ola de fuerza que viajaba a más de nueve mil ochocientos metros (seis millas) por segundo. Dentro del tungsteno-renio había una capa de berilio de un centímetro. Más allá de eso había un grosor de un milímetro de uranio 235, que aunque delgado pesaba casi tanto como el berilio mucho más grueso. Toda la masa metálica conducía a través de un vacío, y dado que la explosión se centró en un punto central, la velocidad de cierre real de segmentos opuestos de la bomba fue de 18,600 metros (o 11.5 millas) por segundo.

El objetivo central de los explosivos y los proyectiles metálicos era una masa de plutonio radioactivo 239 de diez kilogramos (22 libras). Tenía la forma de un vaso de vidrio cuya parte superior se había doblado hacia afuera y hacia abajo, creando dos paredes paralelas. de metal Ordinariamente más denso que el plomo, el plutonio se comprimió aún más por la presión de la implosión en millones de atmósferas. Esto tuvo que hacerse muy rápidamente. La masa de plutonio 239 también incluía una pequeña pero problemática cantidad de plutonio 240, que era aún menos estable y propensa a la ignición previa. Las superficies externas e internas se golpearon juntas y se condujeron a su vez hacia el centro geométrico del arma.

El acto externo final vino de un dispositivo llamado “cremallera”. Al operar la tercera señal del temporizador electrónico aún intacto, la cremallera era un acelerador de partículas en miniatura, un miniciclotrón muy compacto que se parecía notablemente a un secador de pelo portátil. Esto disparó átomos de deuterio contra un blanco de berilio. Los neutrones que viajaban el diez por ciento de la velocidad de la luz se generaban en grandes cantidades y viajaban por un tubo de metal hacia el centro de la Primaria, llamado Pit. Los neutrones fueron cronometrados para
llegan justo cuando el plutonio alcanza la mitad de su densidad máxima. Normalmente, un material que pesaba aproximadamente el doble de una masa equivalente de plomo, el plutonio ya era diez veces más denso que eso y todavía aceleraba hacia adentro. El bombardeo de neutrones entró en una masa de plutonio todavía comprimido.

Fisión.

El átomo de plutonio tiene un peso atómico de 239, que es el número combinado de neutrones y protones en el núcleo atómico. Lo que comenzó sucedió literalmente en millones de lugares a la vez, pero cada evento fue exactamente el mismo. Un neutrón “lento” invasor pasó lo suficientemente cerca de un núcleo de plutonio como para caer bajo la Fuerza Nuclear Fuerte que mantiene unidos los núcleos atómicos. El neutrón fue atraído hacia el centro del átomo, cambiando el estado de energía del núcleo del huésped y pateándolo a un estado inestable. El núcleo atómico, una vez simétrico, comenzó a girar violentamente y fue destrozado por las fluctuaciones de la fuerza. En la mayoría de los casos, un neutrón o protón desapareció por completo,
convertido en energía en homenaje a la ley de Einstein E = MC2. La energía que resultó de la desaparición de las partículas se liberó en forma de radiación gamma y X, o cualquiera de las otras treinta rutas menos importantes. Finalmente, el núcleo atómico liberó dos o tres neutrones adicionales. Esta fue la parte importante. El proceso que había requerido solo un neutrón para comenzar lanzó dos o tres más, cada uno viajando a más del diez por ciento de la velocidad de la luz; 20,000 millas por segundo; a través del espacio ocupado por una masa de plutonio doscientas veces la densidad del agua. La mayoría de las partículas atómicas recién liberadas encontraron objetivos para golpear.

Una reacción en cadena simplemente significa que el proceso se basa en sí mismo, que la energía liberada es suficiente para continuar el proceso sin ayuda externa. La fisión del plutonio procedió en pasos llamados “duplicaciones”. La energía liberada por cada paso fue el doble que la del anterior, y la de cada paso posterior se duplicó nuevamente. Lo que comenzó como una cantidad trivial de energía y solo un puñado de partículas liberadas se duplicó y redobló, y el intervalo entre los pasos se midió en fracciones de nanosegundos. La tasa de aumento; es decir, la aceleración de la cadena
reacción; se llama “Alfa” y es la variable más importante en el proceso de fisión. Un Alfa de 1,000 significa que el número de duplicaciones por microsegundo es un gran número, 2 ‘°°°; El número 2 multiplicado por sí mismo mil veces. En el pico de fisión; entre 250 y 253; la bomba generaría 10 mil millones de vatios de potencia, cien mil veces la capacidad de generación eléctrica del mundo entero. Eso fue solo el diez por ciento de la producción total diseñada del arma. El secundario aún no se había visto afectado. Ninguna parte de ella había sido tocada por las fuerzas a solo unos centímetros de distancia.

Pero el proceso de fisión apenas había comenzado.

Algunos de los rayos gamma, que viajaban a la velocidad de la luz, estaban fuera de la bomba mientras los explosivos comprimían el plutonio. Incluso las reacciones nucleares llevan tiempo. Otros rayos gamma comenzaron a impactar en el secundario. La mayoría de los gammas atravesaron una nube de gas que solo unos pocos microsegundos antes habían sido los bloques explosivos químicos, calentándolo mucho más allá de las temperaturas que solo los químicos podían alcanzar. Compuesta de átomos muy ligeros como el carbono y el oxígeno, esta nube emitió una gran cantidad de rayos X “suaves” de baja frecuencia.

El proceso de fisión tenía siete nanosegundos o 0.7 batidos de edad.

La radiación del plutonio fisionante se encendió sobre el impregnado de tritio.
Deuteruro de litio que ocupaba el centro geométrico del Pozo.

El intenso bombardeo de la reacción de fisión adyacente quemó el compuesto de litio. Normalmente un material de la mitad de la densidad de la sal, se comprimió a un estado metálico que excedía la densidad del núcleo de la tierra. Lo que comenzó fue en realidad una reacción de fusión, aunque pequeña, liberando grandes cantidades de nuevos neutrones, y también transformando muchos de los átomos de litio en más tritio, que se descompuso; “fusionado”; bajo la intensa presión para liberar aún más neutrones. Se suponía que los neutrones adicionales generados invadirían la masa de plutonio, aumentando el alfa y causando al menos una duplicación del rendimiento de fisión no potenciado del arma.

Durante varios nanosegundos más, el plutonio seguía aumentando su velocidad de reacción, todavía se duplicaba, aún aumentaba su Alfa a una velocidad que solo se podía expresar numéricamente.

La energía ahora inundaba el Secundario, creando plasma que a su vez presionaba hacia adentro del Secundario. La energía radiante en cantidades que no se encuentran en la superficie del sol se vaporizó, sino que también se reflejó en las superficies elípticas, entregando aún más energía al conjunto secundario, llamado Holraum. El plasma golpeó hacia adentro hacia el segundo depósito de compuestos de litio. El denso uranio 238 justo afuera del pozo secundario también se convirtió en plasma denso, conduciendo hacia adentro a través del vacío, luego golpeando y comprimiendo la contención tubular de más 238U alrededor del contenedor central que contenía la mayor cantidad de litio-deuteruro / tritio. Las fuerzas eran inmensas, y la estructura se golpeaba con un grado de presión mayor que el de un núcleo estelar sano.

Durante todo este proceso, se están produciendo más generaciones de duplicaciones de fisión, llegando finalmente a un punto donde la energía liberada es suficiente para comprimir por completo y encender la bujía central de plutonio dentro del secundario.

Comienza la fusión, y al igual que con la activación del disparo por fisión, se siguen produciendo duplicaciones de neutrones, ambos creando cantidades masivas de tritio a partir del bombardeo de neutrones del deuteruro de litio-6 más la liberación de energía continúa acelerando la compresión del combustible, forzando más y Se producirán más reacciones de fusión. Han pasado menos de 4,4 nanosegundos en este punto.

Hasta ahora, ningún efecto físico perceptible había salido de la bomba, y mucho menos del camión. La caja de acero permaneció en gran parte intacta, aunque eso cambiaría rápidamente. La radiación gamma ya había escapado, junto con los rayos X, pero estos eran invisibles. La luz visible aún no había emergido de la nube de plasma que tenía solo tres “sacudidas” antes de más de mil libras de hardware exquisitamente diseñado. . . y, sin embargo, todo lo que iba a suceder ya había sucedido. Todo lo que quedaba ahora era la distribución de la energía ya liberada por las leyes naturales que ni sabían ni se preocupaban por los propósitos de sus manipuladores “.

Mis disculpas por simplificar y parafrasear este extracto para mayor claridad.

Answer 2

Química nuclear detrás de la explosión

Las bombas atómicas están formadas por un elemento fisible, como el uranio, que está enriquecido en el isótopo que puede soportar una reacción en cadena nuclear de fisión. Cuando un neutrón libre golpea el núcleo de un átomo fisionable como el uranio-235 (235U), el uranio se divide en dos átomos más pequeños llamados fragmentos de fisión, más más neutrones. La fisión puede ser autosuficiente porque produce más neutrones con la velocidad requerida para causar nuevas fisión. Esto crea la reacción en cadena.

El contenido de uranio-235 del uranio “apto para armas” es generalmente mayor al 85 por ciento, aunque las armas ineficientes, consideradas “utilizables para armas”, pueden estar hechas de uranio enriquecido en un 20 por ciento. La primera bomba de uranio, Little Boy, lanzada sobre Hiroshima en 1945, usó 64 kilogramos de uranio enriquecido al 80 por ciento.

En las armas de fisión, una masa de material fisionable, ya sea uranio enriquecido o plutonio, se ensambla en una masa supercrítica: la cantidad de material necesaria para iniciar una reacción en cadena nuclear que crece exponencialmente. Esto se logra disparando una pieza de material subcrítico a otro, denominado método de “pistola”, o comprimiendo una esfera de material subcrítico utilizando explosivos químicos a muchas veces su densidad original, llamado método de “implosión”.

Los sistemas de implosión se pueden construir utilizando Pu-239 o U-235, pero el ensamblaje de la pistola solo funciona para uranio. Las armas de implosión son más difíciles de construir que las armas de fuego, pero también son más eficientes, requieren menos material fisible y producen mayores rendimientos. Un núcleo de plutonio a menudo está dentro de una cubierta externa de U-235 que mejora la eficiencia de conversión para que se use más material fisible en la reacción al evitar que el plutonio se infle prematuramente.

Un sabotaje circundante puede ayudar a mantener el material nuclear ensamblado durante más tiempo antes de que se separe, aumentando así el rendimiento. La manipulación a menudo funciona como un reflector de neutrones. Un reflector de berilio delgado (espesor no mayor que el radio del núcleo) puede reducir la masa total del sistema, aunque aumenta su diámetro total. Para espesores de berilio de unos pocos centímetros, el radio de un núcleo de plutonio se reduce en un 40-60% del espesor del reflector. La masa crítica para el plutonio en fase alfa es de 10.5 kg, y se necesita un 20-30% adicional de masa para hacer una explosión significativa. Un reflector delgado de berilio puede reducir esto en un par de kilogramos. [1]

La radiactividad inherente del uranio liberará un neutrón, que bombardeará otro átomo de 235U para producir el uranio-236 inestable, que se somete a fisión, libera más neutrones y continúa el proceso. El átomo de uranio puede dividir cualquiera de docenas de diferentes formas, siempre y cuando los pesos atómicos sumen 236 (uranio más el neutrón adicional).

La liberación de energía inmediata por átomo es de aproximadamente 180 millones de electronvoltios (Me). De la energía producida, el 93 por ciento es la energía cinética de los fragmentos de fisión cargados que se alejan unos de otros, repelidos mutuamente por la carga positiva de sus protones. Esta energía cinética inicial imparte una velocidad inicial de aproximadamente 12,000 kilómetros por segundo.

Sin embargo, la alta carga eléctrica de los fragmentos cargados provoca muchas colisiones inelásticas con núcleos cercanos, y por lo tanto estos fragmentos permanecen atrapados dentro del pozo de uranio de la bomba. Aquí, su movimiento se convierte en calor de rayos X, un proceso que dura aproximadamente una millonésima de segundo. En este momento, el material en el núcleo y la manipulación de la bomba tiene varios metros de diámetro y se ha convertido en plasma a una temperatura de decenas de millones de grados. Esta energía de rayos X produce la explosión y el fuego, que normalmente son el propósito de una explosión nuclear.

Fuente: Ilimitado. “La bomba atómica”. Química sin límites. Boundless, 08 de agosto de 2016. Recuperado el 10 de noviembre de 2016 de The Atomic Bomb – Boundless Open Textbook

Detonación: el tiempo real de la reacción

Neutron viaja a velocidades de aproximadamente 10 millones de metros por segundo, o alrededor del 3% de la velocidad de la luz. El tiempo característico para una generación es aproximadamente el tiempo requerido para cruzar el diámetro de la esfera de material fisionable.

Una masa crítica de uranio es aproximadamente del tamaño de una pelota de softball (0.1 metros).

El tiempo que tomaría el neutrón para cruzar la esfera es:

O

El proceso completo de una explosión de bomba es aproximadamente 80 veces este número, o un poco menos de un microsegundo o .0000008 segundos.

Las 80 veces representan cuántas generaciones de fisión ocurrieron en la bomba de prueba Trinity, pero el 99.99% de la energía se libera en las últimas 10 generaciones, en total .00000008 segundos. Esta vez fue conocida informalmente como un ‘batido’ (“tan rápido como el batido de la cola de un cordero”) por los físicos de Los Alamos.

.00000008 segundos

Inmediatamente después del tiempo de explosión, la temperatura del material del arma es de varias decenas de millones de grados y las presiones se estiman en muchos millones de atmósferas. Como resultado de numerosas colisiones inelásticas, parte de la energía cinética de los fragmentos de fisión se convierte en energía interna y de radiación. Algunos de los electrones se eliminan por completo de los átomos, lo que provoca la ionización, otros se elevan a estados de mayor energía (o excitados) mientras permanecen unidos a los núcleos. En un tiempo extremadamente corto, tal vez una centésima de microsegundo, los residuos del arma consisten esencialmente en átomos completamente y parcialmente despojados (ionizados), muchos de los cuales se encuentran en estados excitados, junto con los electrones libres correspondientes. El sistema emite inmediatamente radiación electromagnética (térmica), cuya naturaleza está determinada por la temperatura. La mayor parte de la energía emitida dentro de un microsegundo más o menos se encuentra en la región de rayos X blandos.

H (máximo para las consecuencias locales)

donde H pies es el valor máximo de la altura del estallido para el cual habrá consecuencias locales apreciables. Esta expresión se traza arriba. Para una explosión de 1,000 kilotones, es decir, un rendimiento de 1 megatón, se puede encontrar en el gráfico anterior que las consecuencias locales significativas son probables para alturas de explosión menores a aproximadamente 2,900 pies. Se debe enfatizar que las alturas de estallido estimadas de esta manera son solo aproximaciones, con errores probables de + 30 por ciento. Además, no se debe suponer que si la altura de la ráfaga excede el valor en el gráfico definitivamente no habrá consecuencias locales. Sin embargo, la cantidad, si es que se espera, puede ser lo suficientemente pequeña como para ser tolerable en condiciones de emergencia.

.001 segundos

Es evidente que la energía cinética de los fragmentos de fisión, que constituyen alrededor del 85 por ciento de la energía total liberada, se distribuirá entre la radiación térmica, por un lado, y el choque y la explosión, por otro lado, en proporciones determinadas en gran medida por el naturaleza del medio ambiente. Cuanto mayor es la densidad de este último, mayor es la extensión del acoplamiento entre este y la energía del arma nuclear en explosión. En consecuencia, cuando se produce una explosión en un medio de alta densidad, por ejemplo, agua o tierra, un porcentaje mayor de la energía cinética de los fragmentos de fisión se convierte en energía de choque y explosión que en un medio menos denso, por ejemplo, aire. Por otro lado, en altitudes muy altas, donde la presión del aire es extremadamente baja, no hay una verdadera bola de fuego y la energía cinética de los fragmentos de fisión se disipa en un volumen muy grande. En cualquier caso, la forma y la cantidad en que se recibe la radiación térmica a una distancia de la explosión dependerá de la naturaleza del medio intermedio.

En tiempos muy tempranos, comenzando en menos de un microsegundo, se forma una onda de choque “interna” impulsada por los restos de la bomba en expansión. Este choque se expande hacia afuera dentro de la esfera isotérmica a una velocidad que excede la velocidad acústica local. El choque interno alcanza y se fusiona con el choque externo en el frente de la bola de fuego poco después de la separación hidrodinámica. La importancia relativa de la onda de choque de los escombros depende de la relación entre el rendimiento y la masa del dispositivo en explosión y la altitud de la explosión.

.001 segundos

.001 segundos

Explosión a .001 segundos. La torre de soporte en la imagen de arriba proporciona una escala de tamaño conveniente. La mayoría de las imágenes de arriba capturan la bola de fuego cuando tiene 100 pies de diámetro.

En esta etapa de la detonación, la superficie de la bola de fuego tiene una temperatura de 20,000 grados, tres veces más caliente que la superficie del sol. Los picos en las imágenes de arriba son el resultado de los cables de guía que sostienen la torre en la que se ubicó la bomba, absorbiendo suficiente calor para convertirse en plasma emisor de luz. Debido a que la radiación térmica viaja más rápido que la bola de fuego, los picos se extienden por delante.

Unos milisegundos de edad se puede ver la onda de choque golpeando el suelo del desierto frente a la bola de fuego y rebotando. Varios camiones y tanques están dispersos en el suelo del desierto para la prueba.

Solo tocando el suelo

0,010 segundos La superficie irregular de estas explosiones se ha atribuido a variaciones en la construcción, el grosor y los materiales de la bomba a medida que se vaporizan y se convierten en esta capa expansiva de plasma, fuego y varios gases.

Una forma primaria de energía de una explosión nuclear es la radiación térmica. Inicialmente, la mayor parte de esta energía se destina a calentar los materiales de la bomba y el aire cerca de la explosión. Las temperaturas de una explosión nuclear alcanzan las del interior del sol, alrededor de 100,000,000 ° Celsius, y producen una brillante bola de fuego.

Dos pulsos de radiación térmica emergen de la bola de fuego. El primer pulso, que dura aproximadamente una décima de segundo, consiste en radiación en la región ultravioleta. El segundo pulso, que puede durar varios segundos, transporta alrededor del 99 por ciento de la energía de radiación térmica total. Es esta radiación la principal causa de quemaduras en la piel y lesiones oculares sufridas por personas expuestas y hace que los materiales combustibles se incendien.

Durante algún tiempo, la bola de fuego continúa creciendo en tamaño a un ritmo determinado por la propagación del frente de choque en el aire circundante. Durante este período, la temperatura del aire en estado de shock disminuye de manera constante, por lo que se vuelve menos opaca. Eventualmente, es lo suficientemente transparente como para permitir que se vea el interior mucho más caliente y aún incandescente de la bola de fuego, es decir, la esfera isotérmica, a través del frente de choque apenas visible. El inicio de esta condición en aproximadamente 15 milisegundos (0.015 segundos) después de la detonación de un arma de 20 kilotones, por ejemplo, se conoce como la “ruptura”.

Después de la ruptura, la bola de fuego visible continúa aumentando de tamaño a un ritmo más lento que antes, alcanzándose las dimensiones máximas después de aproximadamente un segundo.

0.016 segundos

La explosión de la Trinidad, 16 ms después de la detonación. El punto más alto del hemisferio visto en esta imagen es de unos 200 metros (660 pies) de altura.

A medida que la bola de fuego se enfría, la transferencia de energía por radiación y el crecimiento radiactivo se vuelven menos rápidos debido a la trayectoria libre media decreciente de los fotones. Cuando la temperatura promedio de la esfera isotérmica se ha reducido a aproximadamente 300,000 ° C, la velocidad de expansión habrá disminuido a un valor comparable a la velocidad acústica local (sonido). En este punto, se desarrolla una onda de choque en el frente de la bola de fuego y el crecimiento posterior de la bola de fuego está dominado por el choque y la expansión hidrodinámica asociada. El fenómeno de la formación de choque a veces se denomina “separación hidrodinámica”. Para una explosión de 20 kilotones ocurre aproximadamente a una décima de milisegundo después de la explosión cuando el radio de la bola de fuego es de aproximadamente 40 pies

a .o25 segundos … habiéndose expandido a 1000 pies de diámetro, la onda de choque doble es evidente en los bordes en expansión

Trinity prueba la zona cero después de la explosión.

Notas al pie

[1] Dispositivo de implosión

Answer 3

Si te refieres a la bomba nuclear “clásica” y no a una bomba sucia, entonces la explosión es simplemente la energía liberada por fisión (división de átomos y liberación de energía) o fusión (unión de átomos y liberación de energía).

En un tipo de bomba de fisión, se crea una masa supercrítica al implosionar un explosivo químico que comprime igualmente el material fisible, lo que resulta en una reacción en cadena en crecimiento que libera mucha energía muy rápidamente (solo toma aproximadamente 1 / 1,000,000 de segundo, un micro segundo explotar la bomba).

Un segundo tipo de bomba de fisión utiliza el “método de pistola” para juntar dos piezas de material fisible en lugar de tratar de comprimir uniformemente el material fisible como en una bomba implosionante. Este segundo tipo de bomba se desarrolló como una alternativa más simple y confiable a una bomba que explota.

Creo que hubo otra variación de la bomba de arma de fuego utilizando anillos de material fisionable derribados en una punta en la cabeza de la bomba sin el uso de un explosivo. El objetivo es hacer que la bomba sea mecánicamente lo más simple posible y menos propensa al fracaso.

Las bombas termonucleares (generalmente denominadas bombas de hidrógeno) en realidad utilizan una reacción de fisión para comprimir y calentar los isótopos de hidrógeno que inician una reacción de fusión. A medida que el hidrógeno se fusiona en elementos más pesados, se liberan cantidades explosivas de energía a medida que los elementos más pesados ​​pierden componentes innecesarios.

Answer 4

Exactamente, supongo que quieres algunos detalles.

Ok, la primera respuesta es básicamente correcta. Hay fisión y fusión. Lo que comúnmente se llamó la “bomba atómica” es la primera y lo que se llamó la “bomba de hidrógeno” (ahora llamada termonuclear) requiere fisión y fusión.

Para un dispositivo de fisión pura, un conjunto subcrítico o una masa de material fisible debe ensamblarse o comprimirse rápidamente en una masa supercrítica.

Material fisionable: material cuyos núcleos pueden dividirse por neutrones producidos por fisión (mediante fisión espontánea e inducida) y cuya fisión produce neutrones suficientes para expandir la reacción antes de que la liberación de energía desarme la masa súper crítica.

Masa crítica: la masa de material fisionable que produce suficientes neutrones para sostener la reacción sin desmontar la masa. Piensa que un neutrón causa un evento de fisión y el resto escapa de la masa.

La masa súper crítica se puede ensamblar de dos maneras.

1. Dos (o más) masas subcríticas pueden unirse rápidamente. Ejemplo: el dispositivo tipo pistola, Little Boy.
2. Una masa subcrítica (o caparazón) de material fisionable se comprime mediante implosión mediante explosivos altamente convencionales a un estado supercrítico, es decir, superior a su densidad normal, lo que reduce el número de neutrones que escapan.

Los materiales necesarios son uranio altamente enriquecido (HEU) o plutonio de grado de armas (WGP).

HEU: Uranio natural con gran parte del isótopo U238 eliminado para aumentar el porcentaje de U235. Teóricamente, el enriquecimiento al 20% de U235 es suficiente, pero la bomba sería de un tamaño imposible de entregar. Little Boy tenía alrededor del 80% de U235.

WGP: Plutonio de al menos 93% Pu239 y menos de 7% Pu240.

HEU se puede usar en dispositivos de pistola o implosión. Los dispositivos de tipo pistola requieren grandes cantidades de HEU y son ineficientes ya que la cantidad de HEU que pasa por fisión es relativamente pequeña. WGP solo puede estar en dispositivos de implosión. Hay varios otros radioisótopos fisionables, pero son menos eficientes o más costosos o difíciles de producir. Incluso HEU no se usa normalmente hoy en día, ya que se pueden usar niveles más bajos de enriquecimiento de uranio en reactores de agua pesada para producir WPG.

Las armas termonucleares (más propiamente llamadas armas nucleares por etapas) utilizan el pulso de radiación inicial de un dispositivo de fisión para comprimir el combustible de fusión, hoy en día, el deuteruro de litio (LiD). El LiD tiene un porcentaje más alto del isótopo Li6 que el litio natural que 7.5% Li6 y 92.5% Li7. Probablemente al menos 50%.

La radiación de la etapa de fisión calienta un aerogel en la segunda etapa (fusión) para convertirlo en plasma. El LiD está rodeado por una “manipulación” hecha de un material ablativo. El calor del plasma hace que ocurra la ablación. Las tres fuerzas en el trabajo, la presión de radiación, la presión de plasma y la ablación, cada una de aproximadamente un orden de magnitud mayor que la anterior, hacen que el pisón retroceda y comprima el LiD. En el centro del LiD hay una varilla hueca de plutonio conocida como bujía. La onda de choque que progresa radialmente hacia adentro a través del LiD colapsa la bujía a un estado súper crítico que produce el calor para iniciar la reacción de fusión.

Los neutrones de la bujía y la primera etapa hacen que el Li6 forme H3 (tritio) y He3. El tritio se fusiona con parte del deuterio (H2) para formar He y 1 o 2 neutrones de alta energía o rápidos. Los neutrones rápidos y los neutrones de los generadores de neutrones en la segunda etapa hacen que el Li7 forme He y tritio adicional. Este tritio adicional está disponible para fusionarse con el deuterio restante. Si el sabotaje está hecho de un material fisionable (no necesariamente fisionable), los neutrones rápidos pueden causar fisión en él y en cualquier otro componente fisionable de la bomba.

Answer 5

Hay tres cosas que explotan. Bueno, cuatro cosas. Ok cinco.

Un explosivo convencional alrededor de una bola de plutonio explota y comprime el plutonio. Esa compresión hace que el plutonio sea crítico. Una pequeña cantidad de tritio y deuterio en el centro del plutonio se fusiona en la alta presión y el calor creado. El propósito no es aumentar la energía de la explosión, sino generar una gran cantidad de neutrones para acelerar la fisión del plutonio. Desea que la fisión de plutonio libere tanta energía como sea posible en el menor tiempo posible para que la parte de fusión del arma pueda explotar antes de que se destruya.

A pocos pies de distancia se encuentra el combustible de fusión, el deuteruro de litio-6. La distancia es importante, para que los rayos X de la reacción de fisión alcancen el combustible de fusión a la velocidad de la luz, antes de que lleguen todos los demás productos de explosión, lo que lo destruiría. Las capas de uranio empobrecido reflejan y enfocan los rayos X en el combustible de fusión para comprimirlo y calentarlo. Eso hace que tenga lugar la reacción de fusión. Hay un núcleo de plutonio en el centro del combustible de fusión que se dispara bajo la presión y crea más presión de rayos X desde el interior.

Entonces tenemos el explosivo convencional, la bomba de fisión principal, un pequeño núcleo de fusión para acelerar la bomba de fisión, el combustible de fusión que produce la mayoría de la energía y un núcleo de fisión en el combustible de fusión para ayudar en la reacción. Esas son las cinco cosas. Tres son centrales para la operación, y dos mejoran el rendimiento.

Lo que explota son todas esas cosas, con la mayor parte de la energía proveniente de la reacción de fusión. Los neutrones que golpean el Litio-6 generan Tritio, y la mayor parte de la energía proviene de la reacción de fusión Tritio-Deuterio. Con lo que terminas es con una gran cantidad de núcleos de helio y neutrones de muy alta energía volando, y muchos otros desechos también. Productos de fisión, piezas de bombas vaporizadas, rayos X, etc. La energía está principalmente en forma de energía cinética de la materia, pero también en los fotones de rayos X (a lo que puede referirse como “energía pura”) . Todo eso rápidamente comienza a transferir energía a la atmósfera y al suelo alrededor de la explosión, en cuyo punto se desata el infierno.

La primera implosión del plutonio por el explosivo convencional toma milisegundos. Las reacciones nucleares se completan en nanosegundos. (La velocidad de la luz sobre un pie es de aproximadamente un nanosegundo).

Answer 6

Para saber sobre esta gran explosión, deberías pensar realmente pequeño, ¡SÍ! Esto se trata de átomos. La energía nuclear puede ser producida por cualquiera de los dos tipos de reacciones, la fisión de la separación de un núcleo atómico masivo y la fusión de un núcleo más ligero en un núcleo más pesado.

Si logras dividir un núcleo de un átomo en dos o más núcleos más ligeros, liberará una pequeña cantidad de energía, pero cuando haces lo mismo por miles de millones y billones de átomos, liberaría una tremenda cantidad de energía que llamamos nuclear explosión formada por fisión nuclear. Pero, la fusión nuclear es completamente diferente, obtienes energía al fusionar núcleos más ligeros en núcleos más pesados, el mismo tipo de energía producida en el sol y todas las demás estrellas.

Referencia: http://howthatworks.net/contents …

Answer 7

En explosivos químicos normales como TNT o C4, las moléculas se descomponen y se recombinan en estados de menor energía, esto deja un exceso de energía, que se deposita en el material que fue el explosivo, calentándolo, haciendo que se expanda y luego causando Una onda de choque en el aire.
No es muy diferente en armas nucleares. Tienes un material activo, que reacciona, liberando energía en forma de calor. Cómo obviamente estamos hablando de dividir núcleos, no moléculas, pero los efectos son en su mayoría los mismos. El plutonio o uranio se calienta y, por lo tanto, se expande y se estrella en el aire, causando una onda de choque.
Simplificado y faltan algunos detalles específicos de las armas nucleares, pero la idea general es la misma entre ambos explosivos.

Answer 8

Hay dos tipos de bombas nucleares, bombas de fisión y bombas de fusión. La fisión significa separarse y la fusión fusionarse.
La bomba de fisión funciona según el principio de que se necesita energía para armar un núcleo con muchos protones y neutrones. Al dividir el núcleo nuevamente, se libera parte de esa energía. Algunos átomos tienen núcleos inestables, lo que significa que tienden a separarse con poco o ningún empujón.
Es posible que haya oído hablar de uranio y plutonio y que son elementos radiactivos. Estos dos tienen núcleos tan inestables que causan su radioactividad. Cuando un núcleo se divide en dos núcleos más pequeños, se disparan un par de neutrones. Esta es la radiación. El uranio y el plutonio de origen natural tienen átomos en constante descomposición radiactiva. Estos están espaciados lo suficientemente lejos como para que los neutrones raramente se encuentren con otros núcleos inestables.
Sin embargo, cuando un neutrón golpea un núcleo inestable, hace que ese núcleo se rompa y envíe otro par de neutrones. Al aumentar la concentración de estos átomos inestables, aumenta la probabilidad de que un neutrón de una desintegración provoque otra. La concentración donde se sustenta la reacción se llama masa crítica y la reacción se llama reacción en cadena.
Con cada paso de la reacción, se libera energía y se inicia uno o dos pasos más, por lo que una avalancha de reacciones y liberación de energía continúa hasta que se gasta el material fisible (inestable).
En realidad, cualquier núcleo más pesado que el del hierro (Fe56, que tiene 56 nucleones, para ser precisos) liberará energía cuando se rompa. Los núcleos más ligeros, por otro lado, generalmente liberan energía cuando se fusionan o fusionan. La mayor cantidad de energía se libera cuando dos núcleos de hidrógeno se fusionan en un núcleo de helio.
La energía inicial de la bomba de fusión se crea al calentar el hidrógeno a una temperatura tremenda con una bomba de fisión como primera etapa. En la fracción de segundo entre el inicio de la fisión y la explosión del hidrógeno, la temperatura hace que se fusione en helio, liberando muchas veces más energía.

Answer 9

la bomba atómica está asociada con el proceso de fisión nuclear, que se logra mediante la descomposición nuclear de uranio o plutonio mediante bombardeo con neutrones, lo que crea una reacción en cadena autosostenida que libera energía explosiva; dicha arma tiene un cierto límite de poder explosivo debido a la relativa subproductividad del proceso de fisión;

La bomba termonuclear está asociada con el proceso de síntesis de dos elementos (generalmente es deuterio / hidrógeno pesado y tritio / hidrógeno superpesado) para formar helio; la síntesis se logra a través de una explosión nuclear; Esta arma no tiene límite teórico o práctico de poder explosivo.

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Answer 10

En los términos más simples: las bombas nucleares funcionan por fisión (bombas nucleares normales) o por fusión (bombas de hidrógeno).

La fisión es la separación de un átomo de elementos típicamente pesados ​​(por ejemplo, isótopos de uranio) en átomos más pequeños que, por cierto, liberan una gran cantidad de energía … si esa energía se libera rápidamente y no está contenida, causa una explosión.

La fusión es la combinación de dos elementos más pequeños (por ejemplo, isótopos de hidrógeno) en un elemento más grande que también liberará mucha energía y provocará una explosión.

Curiosamente, las bombas de fusión son en realidad mucho más poderosas que las bombas de fisión. Sin embargo, las bombas de fusión también requieren una gran cantidad de energía para que la reacción comience a comprimir el hidrógeno en un espacio pequeño … por lo que, por lo general, las bombas de fusión en realidad son activadas por bombas de fisión (por ejemplo, una bomba de fisión comprime el hidrógeno que se combina para liberar aún más energía )

Answer 11

Hay dos tipos principales de bombas atómicas. a) fisión: divide el núcleo de un átomo para liberar grandes cantidades de energía, principalmente calor. No toda la masa se convierte en energía. b) fusión: se fusiona con el núcleo de los átomos juntos, liberando una cantidad aún mayor de energía. Es por eso que el sol está tan caliente. Básicamente es una bomba de hidrógeno gigantesca, con algunas diferencias.