Mecanismo

Las armas nucleares modernas funcionan combinando explosivos químicos, fisión nuclear y fusión nuclear. Los explosivos comprimen el material nuclear causando fisión. La fisión libera cantidades masivas de energía en forma de rayos X, creando las altas temperaturas y la presión que se necesitan para desencadenar las reacciones de fusión.

Fisión y fusión

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Toda materia está compuesta de átomos: estructuras increíblemente pequeñas que alojan combinaciones diferentes de tres partículas conocidas como protones, neutrones y electrones. En el centro de cada átomo está el “núcleo”, donde los neutrones y los protones están estrechamente unidos. La mayoría de los núcleos son relativamente estables, lo que significa que la composición de sus neutrones y protones es comparativamente estática e inalterable.

Durante la fisión, los núcleos de ciertos átomos pesados se rompen, o se dividen en núcleos más pequeños y más ligeros, liberando el exceso de energía durante el proceso. Esto puede ocurrir espontáneamente en algunas ocasiones, pero también, en ciertos núcleos se pueden inducir desde afuera. Se dispara un neutrón al núcleo y éste es absorbido, causando inestabilidad y fisión. En algunos elementos, tales como ciertos isótopos de uranio y plutonio, el proceso de fisión también libera exceso de neutrones, los cuales pueden causar una reacción en cadena si son absorbidos por átomos cercanos.

La fusión funciona en reversa: cuando se exponen a temperaturas y presiones extremadamente altas, algunos núcleos ligeros se pueden fusionar para formar núcleos más pesados, liberando energía durante el proceso.

En las armas nucleares modernas, que usan fisión y fusión, una simple ojiva puede liberar más energía explosiva en una fracción de segundo que todas las armas juntas usadas durante la Segunda Guerra Mundial, incluyendo “Fat Man” y “Little Boy”, las dos bombas atómicas lanzadas sobre Japón.

¿Cómo funcionan?

Todas las armas nucleares usan fisión para generar una explosión. “Little Boy”, la primera arma nuclear usada en tiempos de guerra, funcionó disparando un proyectil hueco de uranio-235 a un “blanco” compuesto de dos anillos hechos del mismo material.

Cada componente por sí solo no era suficiente para constituir una masa crítica (la cantidad mínima de material nuclear que se necesita para mantener la fisión), pero al chocar los componentes, la masa crítica fue alcanzada y ocurrió una reacción de fisión en cadena.

Las armas nucleares modernas funcionan de manera ligeramente diferente. La masa crítica depende de la densidad del material: a medida que aumenta la densidad, la masa crítica disminuye. En vez de chocar dos componentes subcríticos de combustible nuclear (es decir, que no cuentan con la masa necesaria para mantener una reacción en cadena), las armas modernas detonan explosivos químicos alrededor de una esfera subcrítica (una especie de “centro”) de metal de uranio-235 o de plutonio-239. La fuerza de la explosión se dirige hacia adentro, comprimiendo el centro y acercando sus átomos. Una vez que están lo suficientemente densos para alcanzar la masa crítica, se inyectan los neutrones, iniciando la reacción en cadena de la fisión y produciendo una explosión atómica.

En las armas de fusión (también llamadas “termonucleares” o armas de “hidrógeno”), la energía proveniente de la explosión de fisión inicial se usa para “fundir” los isótopos. La energía que se libera por el arma, crea una bola de fuego que alcanza varias decenas de millones de grados, temperaturas en el mismo rango que el centro del Sol (que también funciona con fusión).

Combustible Nuclear

Solamente ciertos isótopos de ciertos elementos pueden experimentar fisión (un isótopo es una variación del mismo elemento con números diferentes de neutrones en el núcleo). El plutonio-239 y el uranio-235 son los isótopos usados más comúnmente en las armas nucleares.