Cómo funcionan las bombas de fisión y fusión: Armas nucleares explicadas

Las bombas de fisión (atómicas) y las bombas de fusión (termonucleares/hidrógeno) liberan energía mediante conversión de energía de enlace nuclear (E=mc²), pero a través de reacciones opuestas.

Bombas de fisión: Dividiendo núcleos pesados

Física

• Isótopos fisionables: U-235 (0.7% uranio natural), Pu-239 (criado a partir de U-238)
• Neutrón golpea núcleo → se divide en dos fragmentos más ligeros + 2–3 neutrones + ~200 MeV de energía
• Reacción en cadena: Cada neutrón de fisión desencadena más fisiones
• Masa crítica: Masa mínima para reacción en cadena autosostenible (~52 kg esfera de U-235, ~10 kg de Pu-239)

Diseños de armas

• Tipo cañón (Little Boy): Dispara proyectil de U-235 hacia objetivo de U-235. Simple, ineficiente (~1.5% fisión), solo funciona con U-235.
• Tipo implosión (Fat Man, todas las modernas): Explosivos convencionales comprimen el núcleo de Pu-239 a densidad supercrítica. Complejo, eficiente (~20% fisión), funciona con Pu-239.
• Fisión potenciada: Gas D-T en el núcleo → neutrones de fusión mejoran el rendimiento de fisión. Estándar en primarias modernas.

Bombas de fusión: Fusionando núcleos ligeros

Física

• Combustible: Deuterio (²H) + Tritio (³H) → Helio-4 + neutrón + 17.6 MeV
• Requiere condiciones extremas: >100 millones K, presión inmensa
• Energía por masa: 3–4× fisión

Diseño Teller-Ulam (Todas las armas termonucleares modernas)

1. Primaria: Bomba de fisión por implosión (potenciada) — crea baño de rayos X
2. Caja de radiación: Los rayos X llenan el hohlraum, ablan el empuñador de la secundaria
3. Secundaria: Combustible de fusión cilíndrico (Li-6D, produce T in situ) + empuñador de U-238 → fisión-fusión-fisión
4. Terciaria (opcional): Etapas de fusión adicionales para rendimientos megatón

Diferencias clave

Contexto histórico

• 1945: Trinity, Hiroshima (cañón U-235), Nagasaki (implosión Pu-239)
• 1952: Ivy Mike — primera prueba termonuclear (10.4 Mt, criogénica, no entregable)
• 1954: Castle Bravo — primera bomba H entregable (15 Mt, combustible Li-6D)
• 1961: Zar Bomba — 50 Mt (diseño limpio de 100 Mt reducido a la mitad)

Arsenales modernos: Casi enteramente ojivas termonucleares de dos etapas (W76, W88, W87, etc.) en misiles ICBM/SLBM con MIRV. Primarias de fisión; secundarias de fusión. Rendimientos típicos 100–475 kt.