Arma termonuclear

Archiu:Castle Romeo.jpg

Arma termonuclear

Un arma termonuclear és un disseny de segona generació d'armes nuclears.

L'idea bàsica és l'us d'una bomba atòmica de fissió a modo de disparador colocada prop d'una cantitat de combustible de fusió, i l'us de la “implosió de la radiació” per a comprimir el combustible de la fusió i conseguir el seu encés. La bomba de fissió i el combustible de fusió es coloquen prop un de l'atre en un recipient especial que està dissenyat per a reflectir rajos X durant el major temps possible. El resultat és una major potència explosiva quan es compara en les armes de fissió d'una sola etapa. El dispositiu es coneix coloquialment com una bomba d'hidrogen o una bomba H, perque ampra la fusió d'isòtops d'hidrogen.

La primera prova termonuclear a escala completa va ser portada a terme pels Estats Units en 1952; El concepte ha segut utilisat des de llavors per la majoria de les potències nuclears del món en el disseny de les seues armes. El disseny modern de totes les armes termonuclears en els Estats Units es coneix com la configuració de Teller-Ulam en referència a les seues dos principals contribuents, Edward Teller i Stanislaw Ulam, els qui la varen desenrollar en 1951 per a Estats Units, en certs conceptes desenrollats en la contribució de John von Neumann. Dispositius similars varen ser desenrollats per l'Unió Soviètica, Regne Unit, China i França.

Com les armes termonuclears representen el disseny més eficient per al rendiment energètic d'armes en rendiments superiors a 50 kilotones de TNT (210 TJ), pràcticament totes les armes nuclears d'este tamany desplegades pels cinc Estats posseïdors d'armes nuclears baix el TNP són armes termonuclears que utilisen el disseny Teller-Ulam.

Un dispositiu termonuclear típic té dos etapes, una etapa primària a on s'inicia l'explosió i una secundària, a on té lloc l'explosió termonuclear principal.

• La part superior o part primària: és la bomba de fissió (del tipo bomba A ) que en explotar provoca un aument de temperatura molt forta i en això el desencadenamiento de la fusió.
• La part inferior o part secundària: est és el material que es fusionarà, ací deuteruro de liti , acompanyat d'un núcleu de plutoni i una envoltura d'urani 238 . Esta part està rodejada per una bromera de poliestireno que permetrà un aument de temperatura molt elevat.

• Finalment, és possible utilisar una tercera etapa, del mateix tipo que la segona, per a produir una bomba d'hidrogen molt més potent. Esta etapa adicional és molt més gran (en promig dèu voltes més gran) i la seua fusió és iniciada per l'energia lliberada per la fusió de la segona etapa. Per lo tant, podem fabricar bombes H de molt alta potència agregant vàries etapes.

Coneiximent públic relatiu al disseny d'armes nuclears

El coneiximent detallat de les armes de fissió i fusió és classificat en cert grau en pràcticament totes les nacions industrialisades. En Estats Units, estos coneiximents poden classificar-se per defecte com "Senyes Restringides", inclús si han segut creats per persones que no són amprats del govern ni estan associades a programes d'armament, segons una doctrina llegal coneguda com "secret de naiximent" (encara que en ocasions s'ha qüestionat el caràcter constitucional de la doctrina; vejau Estats Units contra Progressive, Inc.). El secret de naiximent rara volta s'invoca en casos d'especulació privada. La política oficial del Departament d'Energia d'Estats Units ha segut no reconéixer la filtració d'informació sobre dissenys, ya que tal reconeiximent podria validar l'informació com a exacta. En un chicotet número de casos anteriors, el govern de EE. UU. ha intentat censurar l'informació sobre armes en la prensa pública, en un èxit llimitat. Segons el New York Claves, el físic Kenneth W. Ford va desafiar les órdens del govern d'eliminar informació classificada del seu llibre, Building the H Bomb: Una història personal. Ford afirma que solament va utilisar informació preexistente i inclús va presentar un manuscrit al Govern, que volia eliminar seccions sanceres del llibre per temor a que nacions estrangeres pogueren utilisar l'informació.

Encara que s'han publicat oficialment grans cantitats de senyes imprecises, i antics dissenyadors de bombes han filtrat extraoficialment majors cantitats de senyes imprecises, la majoria de les descripcions públiques dels detalls de disseny de les armes nuclears es basen en certa mida en l'especulació, l'ingenieria inversa a partir d'informació coneguda, o la comparació en camps similars de la física (fusió per confinament inercial és el principal eixemple). Tals processos han donat lloc a un cos de coneiximent no classificat sobre bombes nuclears que és generalment consistent en les publicacions oficials d'informació no classificada, la física relacionada, i es creu que és internament consistent, encara que hi ha alguns punts d'interpretació que encara es consideren oberts. L'estat del coneiximent públic sobre el disseny Teller-Ulam s'ha format principalment a partir d'uns pocs incidents específics que es descriuen en una secció més alvance.

Principi bàsic

El principi bàsic de la configuració Teller-Ulam és l'idea de que les diferents parts d'un arma termonuclear poden encadenar-se en "etapes", en les que la detonació de cada etapa proporciona l'energia per a encendre la següent. Com a mínim, açò implica una secció primària que consistix en una bomba de fissió de tipo implosió (un "detonador"), i una secció secundària que consistix en fusió. L'energia lliberada pel primari comprimix el secundari per mig d'un procés denominat "implosió de radiació", moment en el que es calfa i experimenta fusió nuclear. Este procés podria continuar, en l'energia del secundari encenent una tercera etapa de fusió; es creu que el AN602 "Tsar Bomba" de Rússia era un dispositiu de fissió-fusió-fusió de tres etapes. Teòricament, continuant este procés es podrien construir armes termonuclears en un rendiment arbitrariamente alt. Açò contrasta en les armes de fissió que tenen un rendiment llimitat perque solament es pot acumular una cantitat determinada de combustible de fissió en un lloc ans que el perill de que es convertixca accidentalment en supercrítica siga massa gran.

Rodejant als demés components es troba un hohlraum o caixa de radiació, un contenidor que atrapa temporalment en el seu interior l'energia de la primera etapa o del primari. L'exterior d'esta caixa de radiació, que normalment és també la carcassa exterior de la bomba, és l'única prova visual directa disponible públicament de la configuració de qualsevol component d'una bomba termonuclear. Numeroses fotografies de varis exteriors de bombes termonuclears han segut desclasificadas.

Es creu que la primària és una bomba de fissió estàndar d'implosió, encara que provablement en un núcleu reforçat en chicotetes cantitats de combustible de fusió (normalment 50/50% de gas deuteri/triti) per a una major eficiència; el combustible de fusió llibera un excés de neutrons quan es calfa i es comprimix, induint una fissió adicional. Quan es dispara, el núcleu de Plutoni-239 o Urani-235 es comprimiria fins a formar una esfera més chicoteta per mig de capes especials d'explosius de gran potència convencionals dispostes a la seua entorn en forma de lent explosiva, iniciant la reacció nuclear en cadena que alimenta la "bomba atòmica" convencional.

El secundari sol mostrar-se com una columna de combustible de fusió i atres components envolts en moltes capes. Al voltant de la columna hi ha primer un "empujador", una capa pesada d'urani-238 (urani-238) o plom que ajuda a comprimir el combustible de fusió (i, en el cas de l'urani, pot acabar fisionándose). En el seu interior es troba el propi combustible de fusió, normalment una forma de deuteruro de liti, que s'utilisa perque és més fàcil de convertir en arma que el gas triti/deuteri licuado. Este combustible sec, en ser bombardejat per neutrons, produïx triti, un isòtop pesat del hidrogen que pot experimentar fusió nuclear, junt en el deuteri present en la mescla. (Vore l'artícul sobre fusió nuclear per a una discussió tècnica més detallada de les reaccions de fusió). Dins de la capa de combustible es troba la "bugia", una columna hueca de material fisible (plutoni-239 o Urani-235) a sovint impulsada per gas deuteri. La bugia, quan es comprimix, pot sofrir per sí mateixa fissió nuclear (per la seua forma, no és una massa crítica sense compressió). El terciario, si existix, estaria situat baix del secundari i provablement estaria fet dels mateixos materials.

l'Interstage separa el secundari del primari. El primari en fissió produïx quatre tipos d'energia: 1) l'expansió dels gasos calents de les càrregues explosives d'alta potència que implosionan el primari; 2) el plasma sobrecalentado que originalment era el material fisible de la bomba i la seua perturbador; 3) la radiació electromagnètica; i 4) els neutrons procedents de la detonació nuclear del primari. La interetapa s'encarrega de modular en precisió la transferència d'energia del primari al secundari. Deu dirigir els gasos calents, el plasma, la radiació electromagnètica i els neutrons cap al lloc i el moment adequats. Els dissenys menys que òptims de les etapes intermiges han donat lloc a que el secundari no funcione per complet en múltiples dispars, lo que es coneix com "fissile fizzle". El dispar del Castell Koon de l'Operació Castell és un bon eixemple; un chicotet fallo va permetre que el fluix de neutrons del primari escomençara a calfar prematurament el secundari, debilitant la compressió lo suficient com per a impedir qualsevol fusió.

Hi ha molt poca informació detallada en la lliteratura oberta sobre el mecanisme de la interetapa. Una de les millors fonts és un diagrama simplificat d'un arma termonuclear britànica similar a l'ogiva nortamericana W80. Va ser publicat per Greenpeace en un informe titulat "Tecnologia nuclear de doble us". Els components principals i la seua disposició apareixen en el diagrama, encara que casi no es donen detalls; els escassos detalls que inclou provablement tenen omissions o inexactitudes intencionades. El primer canalisa els neutrons a la bugia d'Urani-235/Plutoni-239, mentres que el segon es referix a la bugia de Plutoni-239. Mentres que la segona bugia es referix a un reflector de rajos X; normalment un cilindre fet d'un material opac als rajos X, com l'urani, en el primari i el secundari en cada extrem. No reflectix com un espill, sino que es calfa fins a alcançar una alta temperatura pel fluix de rajos X del primari, i llavors emet rajos X més uniformemente repartits que viagen fins al secundari, causant lo que es coneix com implosió de radiació. En Ivy Mike, es va utilisar or com a recobriment sobre l'urani per a potenciar l'efecte cos negre. A continuació ve el "Reflector/Neutron Gun Carriage". El reflector sagella el buit entre la lent d'enfocament de neutrons (en el centre) i la carcassa exterior prop del primari. Separa el primari del secundari i realisa la mateixa funció que el reflector anterior. Hi ha uns sis canons de neutrons (vists ací de Sandia National Laboratories) cada u descollant per la vora exterior del reflector en un extrem en cada secció; tots estan subjectes al carro i disposts més o menys uniformemente al voltant de la circumferència de la carcassa. Els canons de neutrons estan inclinats de modo que l'extrem emissor de neutrons de cada extrem del canó apunta cap a l'eix central de la bomba. Els neutrons de cada canó de neutrons passen i són enfocats per la lent d'enfocament de neutrons cap al centre de la primària per a impulsar la fissió inicial del plutoni. Un "poliestireno polarisador/font de plasma" (vejau més alvance).

El primer document del govern nortamericà en el que es menciona la interetapa es va fer públic recentment per a promocionar l'inici en 2004 del Reliable Replacement Warhead (ogiva de tongada fiable). . Un gràfic inclou fragments que descriuen la ventaja potencial d'una RRW peça per peça, en el fragment de la interetapa dient que un nou disseny reemplaçaria el "material tòxic i trencadiç" i el "costós material 'especial'... [que requerix] instalacions úniques". [que requerixen] instalacions úniques". Se supon que el "material tòxic i trencadiç" és berili, que s'ajusta a eixa descripció i també moderaria el fluix de neutrons del primari. També es pot utilisar algun material que absorbixca i reirradie els rajos X d'una manera particular.

Els candidats a "material especial" són el poliestireno i una substància anomenada "Fogbank", un nom en clau no classificat. La composició de Fogbank està classificada, encara que s'ha sugerit la possibilitat de que siga aerogel. Es va utilisar per primera volta en armes termonuclears en l'ogiva termonuclear W76, i es va produir en una planta del I-12 Complex en Oak Ridge, Tennessee, per al seu us en la W76. La producció de Fogbank es va interrompre una volta finalisada la producció del W76. El Programa de Prolongació de la Vida Útil del W76 va requerir la fabricació de més Fogbank. Açò es va complicar pel fet de que les propietats del Fogbank original no estaven completament documentades, per lo que es va montar un esforç massiu per a reinventar el procés. En el nou procés es va ometre una impurea crucial per a les propietats de l'antic Fogbank. Només l'anàlisis minuciós dels lots nous i antics va revelar la naturalea d'eixa impurea. El procés de fabricació utilisava acetonitrilo com dissolvent, lo que va provocar a lo manco tres #evacuació de la planta de Fogbank en 2006. Àmpliament utilisat en les indústries petrolera i farmacèutica, el acetonitrilo és inflamable i tòxic. I-12 és l'únic productor de Fogbank.>

Resumixen

Un resum simplificat de l'explicació anterior és:

1. Explota una bomba de fissió (relativament) chicoteta coneguda com "primari".
2. L'energia lliberada en la primària es transferix a l'etapa secundària (o de fusió). Esta energia comprimix el combustible de fusió i la bugia; la bugia comprimida es torna supercrítica i experimenta una reacció de fissió en cadena, calfant encara més el combustible de fusió comprimit fins a una temperatura lo suficientment alta com per a induir la fusió.
3. L'energia lliberada pels events de fusió continua calfant el combustible, mantenint la reacció en marcha.
4. El combustible de fusió de l'etapa secundària pot estar rodejat per una capa de combustible adicional que es fisiona en ser alcançat pels neutrons de les reaccions internes. Estos events de fissió representen aproximadament la mitat de l'energia total lliberada en els dissenys típics.

Vore també

• Procés Teller-Ulam
• Bomba de neutrons
• Pols electromagnètic
• Arma nuclear estratègica - Arma nuclear tàctica

Bibliografia

Principis bàsics

• Sublette, Carey. «Section 4.0 Engineering and Design of Nuclear Weapons» (en en).
• (1988) O.S. Nuclear Weapons: The Secret History, Crown. OCLC 865554459. ISBN 978-0517567401.
• Hansen, Chuck (2007). Swords of Armageddon: O.S. Nuclear Weapons Development Since 1945 (PDFPDF), 2nd edició, Sunnyvale, Califòrnia: Chukelea Publications. ISBN 978-0979191503. 2,600 pages.
• (2009) A Fisica dos Explosius Nuclears, 2nd edició (en pt), Livraria dona Física. OCLC 733273749. ISBN 978-8578610166.

Història

• (1988) Danger and Survival: Choices About the Bomb in the First Fifty Years (en en), Random House. OCLC 610771749. ISBN 978-0394522784.
• (2005) The Bomb: A Life (en en), Harvard University Press. OCLC 57750742. ISBN 978-0674017245.
• “In Any Light: Scientists and the Decision to Build the Superbomb, 1952–1954” (en) . Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 19 (2): 267–347. doi:10.2307/27757627.
• “American and Soviet H-bomb development programmes: historical background” (en) . Physics-Uspekhi 39 (10): 1033–1044. doi:10.1070/PU1996v039n10ABEH000174. Bibcode: 1996PhyU...39.1033G.
• (1994) Stalin and the Bomb: The Soviet Union and Atomic Energy, 1939–1956 (en en), Yale University Press. OCLC 470165274. ISBN 978-0300060560.
• Rhodes, Richard (1995). Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb (en en), New York: Simon & Schuster. OCLC 717414304. ISBN 978-0684804002.
• (2007) In the Shadow of the Bomb: Oppenheimer, Bethe, and the Moral Responsibility of the Scientist (en en), Princeton University Press. OCLC 868971191. ISBN 978-0691127859.

• «Infamy and Honor at the Atomic Café: Father of the hydrogen bomb, "Star Wars" missile defense and Lawrence Livermore National Laboratory, Edward Teller has no regrets about his contentious career».281(4)

42–43.ISSN 0036-8733.

• (2020) Super Bomb: Organizational Conflict and the Development of the Hydrogen Bomb (en en), Cornell University Press. OCLC 1164620354. ISBN 978-1501745164.
• Younger, Stephen M. (2009). The Bomb: A New History (en en), HarperCollins. OCLC 310470696. ISBN 978-0061537196.

Anàlisis de les deposiciones

• “The radioactive signature of the hydrogen bomb” (en) . Science & Global Security 2 (4): 351–363. doi:10.1080/08929889108426372. ISSN 0892-9882. Bibcode: 1991S&GS....2..351D. OCLC 15307789.
• “The Khariton Version” (en) (1993). Bulletin of the Atomic Scientists 49 (4): 20–31. doi:10.1080/00963402.1993.11456341. Bibcode: 1993BuAtS..49d..20K.