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 Bombas atómicas 
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Nuevo mensaje Bombas atómicas
INTRODUCCIÓN

La materia está formada por átomos. Los átomos constan de un núcleo y de unos electrones (partículas con carga eléctrica negativa) que giran en torno al núcleo. Dentro del núcleo hay protones (partículas con carga eléctrica positiva) y neutrones (partículas sin carga eléctrica).


A pesar de que los protones tienen carga positiva, y por tanto se repelen, y los neutrones tienen carga neutra, ambos tipos de partículas permanecen unidas en el núcleo debido a la existencia de una fuerza denominada fuerza nuclear fuerte.


Un elemento químico dado (por ejemplo el uranio) está constituido por varias especies de átomos de masa diferente. A cada especie atómica así definida se la denomina isótopo del elemento dado.


El uranio es un elemento químico de número atómico 92 (es decir, con 92 protones en el núcleo). Lo que distingue a un isótopo del mismo elemento de otro isótopo es el número másico (nº de protones + nº de neutrones). Por ejemplo, el uranio natural está formado por tres isótopos: uranio 238 (U-238), uranio 235 (U-235) y uranio 234 (U-234). De cada gramo de uranio natural el 99,28 % de la masa es uranio 238, el 0,71% uranio 235 y 0,005% uranio 234.


El uranio necesita ser enriquecido con un 2-3% de U-235 para que sea útil en un reactor. Cuando se quiere fabricar una bomba, entonces el uranio debe ser enriquecido con un 90% o más del isótopo 235. Este proceso se realiza en una centrifugadora de gas.

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22 Ene 2007 12:38
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FISIÓN NUCLEAR


La fisión nuclear ocurre cuando los núcleos de algunos isótopos de elementos pesados como uranio o plutonio, capturan neutrones.


El núcleo excitado se fragmenta en dos nuevos núcleos de masa intermedia y neutrones adicionales (un promedio de 2,52 para el uranio-235 y 2.95 para el plutonio-239), liberando 200 MeV de energía. Si un neutrón de cada fisión es capaz de incorporarse a un nuevo núcleo se produce una nueva fisión, originando una reacción en cadena que se auto mantiene. Si más de un neutrón de cada fisión produce otra fisión, el número de neutrones y la cantidad de energía liberada aumentarán a ritmo exponencial.


Dos condiciones son necesarias para que la fisión pueda ser usada para crear una explosión poderosa: 1) el número de neutrones que escapan a la fisión (por ser capturados sin producir la reacción o por escapar de la superficie de la masa fisionable) debe ser mantenido lo más bajo posible; y 2) la velocidad de la reacción debe ser extremadamente rápida.


Una bomba atómica funciona en una carrera contra sí misma: para consumir la mayor cantidad de combustible antes que el resto de la bomba se destruya por la misma energía liberada. La manera en que se solucione este problema determina su eficiencia. Una bomba mal diseñada, o con fallas en su funcionamiento, sólo liberará una pequeña fracción de su energía potencial.

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22 Ene 2007 12:41
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MASA CRÍTICA


Cuando la proporción en que se encuentra el isótopo fisionable es baja, la mayoría de los neutrones libres son absorbidos por núcleos no fisionables o escapan de la superficie del material.


Pero cuando esta proporción es alta, y el material es lo suficientemente grande y compacto, el sistema se denomina “masa critica”, en la que a partir de pocos neutrones se puede producir una reacción en cadena capaz de auto mantenerse.


POR QUÉ SE LIBERA TANTA ENERGÍA


La energía liberada en este proceso se explica por la famosa ecuación de Einstein: E = mc2, energía = masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz en el vacío.


El núcleo de un átomo está formado por protones y neutrones. Sin embargo, la masa total del núcleo es menor a la suma de las masas de los protones y neutrones que contiene. Es decir, reunir protones y neutrones de alguna forma causa que parte de su masa se desvanezca en el aire.


Einstein demostró que masa y energía son en realidad dos formas diferentes de la misma cosa; la masa que se "desvanece" de protones y neutrones simplemente es convertida en energía. Y resulta que esta energía puede convertirse en algo gigantesco, mucho mayor que la generada por cualquier explosión convencional.

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22 Ene 2007 12:43
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BOMBAS DE FISIÓN NUCLEAR


BOMBA DE URANIO


En esta bomba una pequeña masa subcrítica es disparada contra una mayor; las masas se combinan y se vuelven supercríticas, paso previo a la detonación de una explosión nuclear.
Todo esto ocurre en menos de un segundo.


Al mismo tiempo se le añaden otros elementos que potencian (le dan más fuerza) la creación de neutrones libres que aceleran la reacción en cadena, provocando la destrucción de un área determinada por una onda de destrucción masiva desencadenada por la liberación de neutrones.



Imagen


La carga explosiva, activada en el momento oportuno, dispara la masa subcrítica de U-235 que impacta sobre la esfera de U-235, ambas masas se combinan y el resultado es una masa supercrítica que comienza a fisionar y desencadena la explosión nuclear.


El arma más poderosa basada en la fisión, la bomba atómica, detonará con una fuerza de unos 50 kilotones.

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22 Ene 2007 12:44
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BOMBA DE PLUTONIO


El plutonio ofrece varias ventajas sobre el uranio como un componente de un arma nuclear. Sólo cuatro kilogramos son necesarios para hacer un artefacto explosivo. Dicha arma tiene una potencia de 20 kilotones.


Una cabeza nuclear tiene una esfera de plutonio rodeada por una cápsula de berilio, que refleja los neutrones hacia el proceso de fisión.


Esto hace que se necesite menos plutonio para lograr la masa crítica y producir una reacción de fisión autosustentable.


Para este arma se rodea la masa fisionable de explosivos convencionales especialmente diseñados para comprimir el plutonio, de forma que una bola de plutonio del tamaño de una pelota de tenis se convierte casi al instante en el equivalente a una canica, aumentando increíblemente la densidad del material que entra instantáneamente en una reacción en cadena de fisión nuclear descontrolada, provocando la explosión y la destrucción total dentro de un perímetro limitado. La bomba lanzada en la Segunda Guerra Mundial sobre Nagasaki era de plutonio.


Los expertos creen que una bomba de plutonio artesanal puede ser diseñada y armada por terroristas sin mayores conocimientos que los que tenía el culto religioso que atacó el subterráneo de Tokio con un gas tóxico en 1995.


Un arma nuclear de este tipo puede estallar con una potencia de 100 toneladas de TNT.

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22 Ene 2007 12:46
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BOMBAS DE FUSIÓN NUCLEAR

Las bombas de fusión consisten en la fusión de núcleos ligeros (isótopos del hidrógeno) en núcleos más pesados.


La bomba de hidrógeno, bomba nuclear de fusión o bomba termonuclear se basa en la obtención de la energía desprendida al fusionarse dos núcleos atómicos, en lugar de la fisión de los mismos.


La energía se desprende al fusionarse los núcleos de deuterio y de tritio, dos isótopos del hidrógeno, para dar un núcleo de helio. La reacción en cadena se propaga por los neutrones de alta energía desprendidos en la reacción.


Básicamente, una bomba de hidrógeno (bomba H) utiliza el calor y la energía liberados por la fisión de ciertos isótopos de elementos pesados como uranio-235 (U-235), o plutonio-239 (Pu-239) para comprimir y elevar la temperatura de un gas (deuterio o tritio) e iniciar una reacción de fusión. Esto es, comunicarle a los átomos energía suficiente para lograr que sus núcleos choquen entre sí formando uno o más nuevos núcleos y liberando una gran cantidad de energía.


Se puede dividir el sistema en dos etapas: la primera, generalmente llamada primaria, puede considerarse una bomba atómica en sí; y la segunda, es el combustible de fusión y todos los elementos complementarios para lograr que la reacción se produzca.


La primaria consiste en una masa subcrítica de U-235 o Pu-239 en forma de una esfera cuyo centro es hueco, rodeado de un material reflector de neutrones (para evitar que escapen neutrones libres de la superficie), y a la vez rodeado por una capa de explosivos convencionales.


Al detonar estos explosivos, dirigen la onda expansiva hacia adentro comprimiendo el material fisionable a más de 400.000 atmósferas. A esta presión, los átomos se acercan entre sí a tal punto que el sistema pasa a un estado supercrítico, manteniéndose así por 4 microsegundos, aproximadamente.


A esta presión, la barra de plutonio aumenta su densidad hasta alcanzar un estado supercrítico. Debido a la temperatura, hay un intenso flujo de neutrones provenientes del hidrógeno que comienzan una reacción en cadena en la barra de plutonio, lo que produce alrededor de ésta una temperatura suficiente para iniciar una reacción de fusión capaz de automantenerse. La temperatura alcanzada en la fusión es de unos 300 millones de grados Kelvin, mucho más que la producida por la fisión.


La primera bomba de este tipo se hizo estallar en Eniwetok (atolón de las Islas Marshall) el 1 de Noviembre de 1952 con marcados efectos en el ecosistema de la región. La temperatura alcanzada en el "Punto Cero" (lugar de la explosión) fue de más de 15 millones de grados, tan caliente como el núcleo del Sol, por unos cuantos segundos. Literalmente vaporizó la isla.

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22 Ene 2007 12:48
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BOMBA DE NEUTRONES


La bomba de neutrones, también llamada bomba N, es un arma nuclear derivada de la bomba H que los Estados Unidos comenzaron a desplegar a finales de los años 70. En las bombas H normalmente el 50% de la energía liberada se obtiene por fisión nuclear y el otro 50% por fusión. En la bomba de neutrones se consigue hacer bajar el porcentaje de energía obtenida por fisión a menos del 50%, e incluso se ha llegado a hacerlo de cerca del 5%.


En consecuencia se obtiene una bomba que para una determinada magnitud de onda expansiva y pulso térmico produce una proporción de radiaciones ionizantes (radiactividad) hasta 7 veces mayor que las de una bomba H, fundamentalmente rayos X y gamma de alta penetración. En segundo lugar, buena parte de esta radiactividad es de mucha menor duración (menos de 48 horas) de la que sería de esperar de una bomba de fisión.


Las consecuencias prácticas son que al detonar una bomba N se produce poca destrucción de estructuras y edificios, pero mucha afectación y muerte de los seres vivos (tanto personas como animales), incluso aunque estos se encuentren dentro de vehículos o instalaciones blindadas o acorazadas.


Por esto se ha incluido a estas bombas en la categoría de armas tácticas, pues permite la continuación de operaciones militares en el área por parte de unidades dotadas de protección ABQ.

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22 Ene 2007 12:49
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Traducción al español por Huan Manwë para phpbb-es.com