Bombas Atómicas
La explosión de una bomba atómica es un fenómeno físico que se basa en la transformación de la masa en energía según la famosa ecuación deducida por Albert Einstein.
La suma de las masas de los átomos iniciales implicados en la reacción nuclear varía reduciéndose ésta, al ser menor la masa del átomo final, convirtiéndose la diferencia en energía.
En todas estas bombas se libera una ingente cantidad de energía en forma de calor y radiación de todas las longitudes de onda. Como consecuencia, se producen procesos convectivos en el aire y la materia sólida (polvo) del suelo se levanta en las proximidades de la explosión.
Algunos milisegundos después de la detonación, en torno a un 50% aproximadamente del total de energía liberada por la fisión nuclear o fusión nuclear, se deposita por radiación electromagnética en la masa de aire, volviéndose incandescente, con un color rojizo debido al óxido nitroso, la famosa bola de fuego.
Por su baja densidad, al estar a una elevadísima temperatura, la bola asciende arrastrando una columna de polvo y materiales vaporizados altamente radioactivos mientras se va mezclando turbulentamente con el aire circundante. Al llegar a la tropopausa (límite entre la troposfera y la estratosfera) se ensancha formando el característico hongo, que luego deja su siembra radiactiva al precipitar en forma de finas cenizas en los territorios a sotavento de la explosión.
El pulso electromagnético debido a intensa actividad de los rayos gamma genera mediante inducción una corriente de alto voltaje sobre antenas, vías férreas, tuberías, etc., que destruye todas las instalaciones eléctricas de una amplia zona si la explosión se efectúa a gran altura.
Posee una fuerza destructiva de 20 kilotones, es decir, equivalente a 20 toneladas de TNT (dinamita). Esta bomba estaba constituida de uranio, al igual que se lanzaría poco después sobre Hiroshima.
Las bombas fisión nuclear o bomba termonuclear fusionan núcleos ligeros, isótopos del hidrógeno, en núcleos más pesados. Estos isótopos (deuterio y tritio) son átomos de hidrógeno con diferente número de neutrones en su núcleo, que al fusionarse producen un átomo más pesado de helio. La reacción en cadena se propaga por los neutrones de alta energía desprendidos en la reacción produciendo una potencia de 100 a 1000 veces superior a la de Uranio.
Una de las consecuencias inesperadas de la teoría de la relatividad especial fue la ecuación E=mc2, significa que una pequeña cantidad de materia (m) puede convertirse en una gran cantidad de energía (E) al multiplicarse por el cuadrado de la velocidad de la luz, que es un número enorme. La bomba atómica y la energía nuclear son una consecuencia directa de esta célebre fórmula.
Las bombas de fisión basan su funcionamiento en la escisión de un núcleo pesado (como el uranio) en elementos más ligeros mediante el bombardeo de neutrones, que, al impactar, producen un nuevo bombardeo de neutrones que alimenta la reacción en cadena. El principal uso del uranio en la actualidad es la obtención de combustible para los reactores nucleares.
Efectos de la bomba atómica
La bomba de Nagasaki con una potencia de 21 kilotones de dinamita generó niveles de explosión y calor que no pueden compararse con las producidas por las armas convencionales. Además del feroz viento de la explosión y el calor radiado, se liberó radiación. Se piensa que de toda la energía producida fueron 50% de explosión, 35% de calor y 15% de radiación. Según el diseño y los materiales con las que se montan, las bombas atómicas pueden ser de varios tipos, siendo los más conocidos:
Tipos de Bombas Atomicas
Bombas de fisión nuclear: Las bombas de fisión basan su funcionamiento en la escisión de un núcleo pesado en elementos más ligeros mediante el bombardeo de neutrones que, al impactar en dicho material, desencadenan una reacción nuclear en cadena. Para que esto suceda hace falta usar núcleos fisibles o físiles como el uranio-235 o el plutonio-239. Según el mecanismo y el material usado se conocen dos métodos distintos para generar una explosión nuclear. Son los siguientes:
Bomba de Uranio: En este caso, a una masa de uranio llamada subcrítica se le añade una cantidad del mismo material para conseguir una masa crítica que comienza a fisionar por sí misma. Al mismo tiempo se le añaden otros elementos que potencian la creación de neutrones libres que aceleran la reacción en cadena.
Bomba de Plutonio:Para el arma de plutonio, más moderna y de diseño más complicado, 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.
Bombas de fusión nuclear: En cambio, 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 (H21) y de tritio (H31), 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.
Bombas de Fisión-fusión-fisión: Otro tipo de arma nuclear son la bombas de «fisión-fusión-fisión», que se basan en el principio de que la reacción de fusión puede incrementar al mismo tiempo la fisión de otros átomos pesados recubriendo el dispositivo nuclear con estos. El nombre de fisíon-fusión-fisión describe los pasos que sigue la bomba para estallar. Primero, como en toda bomba-H existe una reacción cebadora de fisión que induce la fusión del hidrógeno. La novedad está en que una vez iniciada la reacción de fusión esta provoca la fisión de una tercera capa de material que de otra manera sería imposible fisionar, por ejemplo uranio-238 u otros átomos menos pesados.
Lo que ocurre es que el aluvión de neutrones generado por la explosión termonuclear impacta de lleno en la cubierta físil provocando la fisión de esta con un rendimiento superior al de una reacción de fisión normal. Ésta es una manera relativamente barata de incrementar el rendimiento de los dispositivos termonucleares pero que también tiene nefastas consecuencias. El motivo de esto es que con la fisión de la capa externa se producen muchos átomos pesados radioactivos que además se extienden por una vasta área tras la explosión. Así la radioactividad de estas bombas es la mayor de todas. A través del diseño de las armas nucleares también es posible dirigir la potencia del arma para hacerla más efectiva en función de los objetivos de la misma; de este modo, existen armas diseñadas con el objeto de provocar una devastación menos extendida pero más intensa en el área de la explosión, o todo lo contrario, con el fin de extender al máximo las consecuencias perniciosas de la explosión.
Bombas de neutrones: La bomba de neutrones, también llamada bomba N, bomba de radiación directa incrementada o bomba de radiación forzada 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 descender el porcentaje de energía obtenida por fusión a menos del 50%, e incluso se ha llegado a hacerlo de cerca del 5%.
Bombas de fusión nuclear: En cambio, 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 (H21) y de tritio (H31), 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.
Bombas de Fisión-fusión-fisión: Otro tipo de arma nuclear son la bombas de «fisión-fusión-fisión», que se basan en el principio de que la reacción de fusión puede incrementar al mismo tiempo la fisión de otros átomos pesados recubriendo el dispositivo nuclear con estos. El nombre de fisíon-fusión-fisión describe los pasos que sigue la bomba para estallar. Primero, como en toda bomba-H existe una reacción cebadora de fisión que induce la fusión del hidrógeno. La novedad está en que una vez iniciada la reacción de fusión esta provoca la fisión de una tercera capa de material que de otra manera sería imposible fisionar, por ejemplo uranio-238 u otros átomos menos pesados.
Lo que ocurre es que el aluvión de neutrones generado por la explosión termonuclear impacta de lleno en la cubierta físil provocando la fisión de esta con un rendimiento superior al de una reacción de fisión normal. Ésta es una manera relativamente barata de incrementar el rendimiento de los dispositivos termonucleares pero que también tiene nefastas consecuencias. El motivo de esto es que con la fisión de la capa externa se producen muchos átomos pesados radioactivos que además se extienden por una vasta área tras la explosión. Así la radioactividad de estas bombas es la mayor de todas. A través del diseño de las armas nucleares también es posible dirigir la potencia del arma para hacerla más efectiva en función de los objetivos de la misma; de este modo, existen armas diseñadas con el objeto de provocar una devastación menos extendida pero más intensa en el área de la explosión, o todo lo contrario, con el fin de extender al máximo las consecuencias perniciosas de la explosión.
Bombas de neutrones: La bomba de neutrones, también llamada bomba N, bomba de radiación directa incrementada o bomba de radiación forzada 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 descender el porcentaje de energía obtenida por fusión a menos del 50%, e incluso se ha llegado a hacerlo de cerca del 5%.
Bombas sucias: Una bomba sucia es el término para denominar a un artefacto formado por un explosivo convencional y por una cierta cantidad de material radioactivo. Cuando éste estalla esparce dicho material por una vasta zona que dependerá de las condiciones atmosféricas, de la potencia del explosivo y del material radioactivo empleado.
Una bomba sucia con la suficiente potencia podría llegar a contaminar una ciudad durante décadas disparando los casos de cáncer y malformaciones congénitas. Por su facilidad de fabricación, su relativo bajo costo y su potencialidad dañina muchos países han tomado medidas ante posibles atáques terroristas con ese tipo de armas. El daño de las bombas sucias no solo reside en la radioactividad que esparcen sinó también en el efecto que tiene la absorción de dichas sustancias por el organismo ya que son metales pesados.
Una bomba sucia con la suficiente potencia podría llegar a contaminar una ciudad durante décadas disparando los casos de cáncer y malformaciones congénitas. Por su facilidad de fabricación, su relativo bajo costo y su potencialidad dañina muchos países han tomado medidas ante posibles atáques terroristas con ese tipo de armas. El daño de las bombas sucias no solo reside en la radioactividad que esparcen sinó también en el efecto que tiene la absorción de dichas sustancias por el organismo ya que son metales pesados.
Referencias:
http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/introd~1.htm
http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/introd~1.htm
