Nuclear weapon design

rdf:langString Diseño de armas nucleares

rdf:langString Los diseños de armas nucleares son los arreglos físicos, químicos e ingenieriles que causan que el paquete físico​ de un arma nuclear detone. Existen tres tipos básicos de diseño. En los tres, la energía explosiva de los dispositivos desplegados se ha derivado principalmente de la fisión nuclear y no de la fusión. * Las armas de fisión nuclear fueron las primeras armas nucleares construidas y hasta el momento han sido las únicas usadas en combate. El material activo es el uranio fisible (U-235) o el plutonio (Pu-239), ensamblados explosivamente en una masa crítica reaccionando en cadena por uno de dos métodos: * Armas de fisión con detonación por disparo: una pieza de uranio fisible se dispara hacia un blanco de uranio fisible en el otro extremo del arma, de forma similar a disparar una bala por un cañón, logrando una masa crítica cuando se combinan. * Armas de fisión con detonación por implosión: una masa fisible de cualquier material (U-235, Pu-239 o una combinación) es rodeada por explosivos de gran potencia que al explotar comprimen la masa, resultando en una masa crítica. El método de implosión puede usar uranio o plutonio como combustible. El método de cañón solo usa uranio. El plutonio se considera como poco práctico para el método de cañón a causa del disparo prematuro debido a la contaminación con Pu-240 ya que su constante de tiempo para la fisión casi crítica es mucho más pequeña que la del U-235. * Las armas de fisión intensificada son una mejora sobre el diseño de implosión. La alta presión y temperatura ambiental en el centro de un arma de fisión explotando comprime y calienta una mezcla de tritio y gas de deuterio (isótopos pesados de hidrógeno). El hidrógeno se fusiona para formar helio y neutrones libres. La energía liberada de esta reacción de fusión es relativamente despreciable, pero cada neutrón comienza una nueva cadena de reacción de fisión, acelerando la fisión y reduciendo en forma importante la cantidad de material fisible que de otra forma sería desperdiciada cuando la expansión del material fisible detiene la reacción en cadena. La mejora puede más que doblar la liberación de energía de fisión del arma. * Las armas termonucleares o bombas de hidrógeno son esencialmente una cadena de armas de fisión intensificadas por fusión (no confundir con las armas de fisión mejoradas por fusión mencionadas en el punto anterior), normalmente con dos etapas en la cadena. La segunda etapa, llamada la "secundaria", es implosionada por la energía de los rayos-x de la primera etapa, llamada la "primaria". Consecuentemente, la secundaria puede ser mucho más poderosa que la primaria, sin ser más grande. La secundaria puede ser diseñada para maximizar la liberación de energía de la fusión, pero en la mayor parte de los diseños de fusión es solo empleada para sostener o mejorar la fisión, como lo es en la primaria. Se podrían agregar más etapas, pero el resultado sería un arma de gran potencia pero demasiado poderosa para servir a algún propósito plausible.​ Estados Unidos desplegó brevemente una bomba de tres etapas de 25 megatones, la , a comienzos de 1961. También en 1961, la Unión Soviética probó, pero no desplegó, un dispositivo de tres etapas de 50 a 100 megatones, la Bomba del Zar. Las armas de fisión pura históricamente han sido el primer tipo en ser construida por un país. Los países industrializados más grandes con arsenales nucleares bien desarrollados tienen armas termonucleares de dos etapas, que son más compactas, escalables y una opción más costo efectiva una vez que la infraestructura industrial necesaria es construida. Las innovaciones más conocidas en el diseño de armas nucleares se originaron en Estados Unidos, aunque más tarde fueron desarrolladas independientemente por otros estados;​ las siguientes descripciones presentan los diseños estadounidenses. En las primeras explicaciones, las armas de fisión pura eran llamadas bombas atómicas o bombas-A, un error dado que la energía proviene solo del núcleo del átomo. Las armas que usan la fusión fueron llamadas bombas de hidrógeno o bombas-H, también un error dado que la energía destructiva proviene principalmente de la fisión. Los expertos favorecen los términos nuclear y termonuclear respectivamente. El término termonuclear se refiere a las altas temperatura requeridas para iniciar la fusión. Ignora el igualmente importante factor de la presión, que era considerado secreto en la época en que el término se hizo popular. Muchos términos sobre armas nucleares son inexactos debido a su origen clasificado.