La Bomba Atómica   26 Dec 2005 - Science - Tech

Las Bombas Atómicas (también llamadas Bombas Nucleares o Armas Nucleares) son explosivos cuya fuente de energía se basa en las reacciones nucleares de fisión o fusión del átomo. Apartando por un momento las implicaciones políticas (está claro que el fin del diseño y fabricación de este tipo de dispositivos es un problema que se debe omitir) centrémonos en los aspectos técnicos de estos explosivos, que a mi parecer, son una verdadera maravilla de la ciencia y la ingeniería.

Como ya habíamos comentado, las reacciones nucleares de fisión y fusión, no conforman el medio de obtención de energía más óptimo (éste es el que se obtiene del colapso materia/antimateria, pero esto, como ya comentamos en su momento, todavía no es una realidad, pues las cantidades que actualmente podemos obtener de antimateria son del orden de nanogamos/año). Pero este tipo de reacciones también desprenden unas cantidades desorbitantes de energía. Hoy en día, la fusión del hidrógeno hace posible la fabricación de bombas unas 450 veces más potentes que la que destruyó la ciudad de Hiroshima.

Fruto de los esfuerzos de centenares de científicos, que trabajaron bajo una enorme presión en el Proyecto Manhattan, en Los Alamos, Nuevo México (en el que trabajó Richard Feynman), el 16 de Julio de 1945 tuvo lugar la explosión de la primera bomba nuclear bajo el nombre de Trinity. La prueba, que se realizó en un desierto de la zona de pruebas de Nuevo México y con una bomba de fisión de plutonio, fue un éxito. Poco después se lanzarían dos bombas atómicas: Little Boy (fisión de uranio, nunca había sido testeada) sobre la ciudad de Hiroshima, y Fat Man (fisión de plutonio) sobre Nagasaki, con el fin de forzar la rendición de Japón y finalizar así la II Guerra Mundial. Fué a partir de este momento, cuando de verdad empezó la era nuclear. No se conoce ningún material capaz de resistir el impacto próximo de una explosión atómica. Además del terrible impacto destructivo de una explosión de este tipo, se derivan otros efectos dañinos como la contaminación radiactiva, el invierno nuclear etc.

La fisión consiste en la escisión de un núcleo pesado en elementos más ligeros, mediante el bombardeo de neutrones. Dicho bombardeo, produce una reacción nuclear en cadena, que en el caso de las bombas, es no-controlada (disparas un neutrón a un núcleo pesado, de uranio por ejemplo, que se fisiona en varios, desprendiendo energía en forma de radiación y más neutrones, que a su vez, vuelven a bombardear a los núcleos fisionados, provocando una reacción en cadena). Los núcleos fisibles más conocidos son el U-235 (Uranio) y el P-239 (Plutonio).
En el caso de la bomba de uranio, la criticidad (el punto en el que una masa fisionable es capaz de sostener la reacción en cadena, por ello se le llama masa crítica) se obtiene con unos 52 Kg y la configuración geométrica más adecuada es la esfera. En el caso del Plutonio, solo se necesitan 9 Kg para la criticidad.

Para la bomba de plutonio, el mecanismo básico consiste en desmontar la esfera de plutonio en 'quesitos' que por si solos no tienen masa suficiente para alcanzar la criticidad, y dispararlos hacia un mismo punto de manera que formen la esfera con la masa crítica que comenzará la reacción en cadena. A continuación, se detona una capa de explosivos convencionales (TNT) alrededor de la esfera (con una gran simetría) de forma que la esfera se comprima, provocando un estado de supercriticidad (al incrementar el factor Tª/densidad) por el fenómeno de implosión. En el caso del uranio, el mecanismo más común es el de quitarle un cilindro a una esfera, dejandola hueca y con una masa subcrítica, y luego dispararle el cilindro para que se produzca la criticidad. También se pueden añadir elementos que desprendan neutrones libres y aceleren la reacción en cadena. Se requiere una electrónica muy buena para los tiempos de simultaneidad.

Las bombas de fusión, también conocidas como Bombas Termonucleares o Bombas-H, consisten en la fusión de núcleos ligeros (isótopos del hidrógeno, como el deuterio o el tritio) en nucleos más pesados, obteniendo la energía liberada en dicho proceso. La reacción en cadena, en este caso, se propaga a través de los neutrones de alta energía que se desprenden en el proceso de fusión de los isótopos del hidrógeno para dar un núcleo de helio (estos procesos son similares a los que se producen en el interior del sol). Para iniciar este tipo de reacción en cadena se necesita un aporte muy alto energía, que normalmente se obtiene de la previa explosión de una bomba de fisión, llamada primario. Este tipo de bombas son mucho más potentes y destructivas que las de fisión. La primera bomba que se detonó de este tipo, vaporizó una isla llamada Enewetak en las Islas Marshall, en marzo de 1954. La temperatura que se alcanzó en el punto de la explosión fué de unos 15.000 millones de grados, tan alta como en el centro del sol. También existe un mecanismo de bomba conocido como fisión-fusión-fisión que utiliza la fusión para producir al mismo tiempo la fisión de otros átomos pesados, aumentando así su poder destructivo.

Para finalizar, deciros que la energía que se desprende de una explosión atómica, se mide en Kilotones (kT). Un kT es en realidad una unidad de masa, que equivale a 1000 toneladas. Ahora que sabemos que la masa es energía, podemos calcular que la energía de un kT es en realidad 4.184*e^12 J. La bomba nuclear más grande y de mayor rendimiento, considerado el dispositivo más poderoso creado por el hombre (de momento), es la Bomba del Zar, creada por la ex-URSS y detonada en 1961 a modo de prueba en el Océano Ártico, a más de 4 km de altitud, formó un hongo de 64 km de altura, llegando a la mesosfera. Su rendimiento fué de 50 megatones (1mT=1000kT). Esta bomba, que no es útil como arma de guerra por su elevado tamaño, fue probablemente desarrollada como demostración del poder tecnológico soviético durante la Guerra Fría.