¿Por qué la bomba atómica Fat Boy pesaba casi 4 toneladas cuando solo había alrededor de 2 libras de uranio en la bomba?

Principalmente porque el Hombre Gordo era una bomba de plutonio, NO de uranio.

Dicho esto, se usó un poco de uranio en el diseño como “manipulación”. La manipulación (en bombas convencionales y en armas nucleares) se utiliza para ayudar a retrasar la expansión de los gases de la explosión, al confinar cosas. un poco más, la reacción continúa un poco más, lo que da un rendimiento más explosivo. Esta es la razón por la cual, por ejemplo, la gente construye bombas en ollas a presión o en tuberías: permite que la presión se acumule y se convierte en un dispositivo más potente.

En el caso de las armas nucleares, tan pronto como comienza la fisión, está arrojando energía a la bomba. La fisión nuclear se produce en escalas de tiempo de nanosegundos, lo que significa que el material fisionable comienza a calentarse casi instantáneamente; a medida que lo hace, comienza a expandirse, luego a licuarse y luego a vaporizarse. A medida que el material se vuelve menos denso, es más difícil para los neutrones encontrar un núcleo en el que causar fisión. Al rodearlo con uranio (que es casi dos veces más denso que el plomo), se puede limitar el material fisionable un poco más. Podemos obtener otras varias generaciones de fisión, y la explosión es mucho más poderosa.

Esto es especialmente importante en un arma de plutonio porque el plutonio es producido por el bombardeo de neutrones del U-238 en un reactor nuclear. Esto produce invariablemente no solo Pu-239 (el material de las armas) sino también Pu-240 y las fisiones Pu-240 más fácilmente que el Pu-239. Por lo tanto, si simplemente comprime el plutonio en una masa crítica, el Pu-240 va a detonar previamente y destruirá el dispositivo en un “chisporroteo”. Agregar un tamper también ayuda a evitar esto: el Pu-240 aún se iniciará a la fisión, pero no causará un chisporroteo.

de Wikipedia

Buena pregunta. Robert Oppenheimer había sugerido originalmente simplemente tirar un trozo de uranio enriquecido de 2 libras para ver si explotaba. Afortunadamente, Edward Teller le informó que era poco probable que ocurriera a menos que ya estuviera en un estado fisionable, lo que significaba que tendría que caer realmente, REALMENTE rápido para ser efectivo. El general Leslie Groves se hizo eco de la observación / concepto y rechazó esa idea.

Entonces, según la investigación de Edward Teller y las teorías de Einstein, decidieron avanzar a un estado fisionable DESPUÉS de que lanzaron la bomba, lo que requirió un diseño tipo cañón de pistola que empujó una pequeña pieza de uranio 235 en una pieza más grande, convirtiéndola en una masa crítica.

Era un dispositivo MUY, muy ineficaz, pero funcionó, creo que bastante bien.

Principalmente el gatillo, que consiste en tnt en un túnel de algún tipo, y la estructura que lo contiene, después de todo, los peligros de la radiación ya eran conocidos y no desea que su bomba se lastime a usted y a sus hombres, pero aún quiere que sea algo aerodinámica

Carcasa de bomba. Electrónica. Explosivos plásticos. Mucha protección para proteger a la tripulación de carga de bombas y la tripulación de vuelo. Dirigir. Más plomo. Fat Boy es literalmente una máquina con una bomba adentro, con un dispositivo atómico dentro.

El artículo de Wiki entra en gran detalle en cuanto a la construcción de la bomba “Fat Man” (no “niño”).

Su tamaño fue dictado por el hecho de que esta fue la primera bomba práctica de este tipo jamás construida y ninguna de las modernas “miniaturizaciones” de los diversos componentes fue posible.

Hombre gordo – Wikipedia