Una lente explosiva —como las que se utilizan, por ejemplo, en las armas nucleares— es una carga con forma altamente especializada . En general, es un dispositivo compuesto por varias cargas explosivas . Estas cargas se disponen y forman con la intención de controlar la forma de la onda de detonación que pasa a través de ellas. La lente explosiva es conceptualmente similar a una lente óptica , que enfoca las ondas de luz . Las cargas que componen la lente explosiva se eligen para que tengan diferentes tasas de detonación. Para convertir un frente de onda que se expande esféricamente en uno que converge esféricamente utilizando solo un único límite entre los explosivos constituyentes, la forma del límite debe ser un paraboloide ; de manera similar, para convertir un frente que diverge esféricamente en uno plano, la forma del límite debe ser un hiperboloide , y así sucesivamente. Se pueden utilizar varios límites para reducir las aberraciones (desviaciones de la forma deseada) del frente de onda final.
Como lo menciona Hans Bethe , la invención del dispositivo de lente explosiva fue aportada y diseñada por John von Neumann . [1]
En un arma nuclear, se utiliza una serie de lentes explosivas para cambiar las diversas ondas de detonación divergentes aproximadamente esféricas en una única onda convergente esférica. La onda convergente se utiliza entonces para colapsar las diversas capas (pisón, reflector, empujador, etc.) y finalmente comprime el núcleo ( pozo ) de material fisionable hasta un estado crítico inmediato . Por lo general, se mecanizan a partir de un explosivo unido a plástico y un inserto inerte, llamado formador de onda, que a menudo es una espuma densa o plástico , aunque se pueden utilizar muchos otros materiales. Otras lentes explosivas, principalmente las más antiguas, no incluyen un formador de onda, sino que emplean dos tipos de explosivos que tienen velocidades de detonación (VoD) significativamente diferentes, que están en el rango de 5 a 9 km/s. El uso de los explosivos de baja y alta velocidad nuevamente da como resultado una onda de detonación convergente esférica para comprimir el paquete de física. El dispositivo Gadget original utilizado en la prueba Trinity y en el Fat Man lanzado sobre Nagasaki usaba Baratol como explosivo de bajo VoD y la Composición B como explosivo rápido, pero se pueden usar otras combinaciones. [2]
La ilustración de la izquierda representa una sección transversal de un segmento de una cuña poligonal. Las cuñas están unidas entre sí para formar un dispositivo esférico . El detonador de alambre de puente explosivo en el extremo izquierdo desencadena una onda de detonación semiesférica a través del explosivo externo de alta velocidad. (Es semiesférica porque el alambre de puente explosivo actúa como un detonador puntual). A medida que la onda se transfiere al explosivo interno de forma precisa, se forma una nueva onda esférica, centrada en el objeto. El funcionamiento exitoso de este dispositivo depende de la iniciación simultánea de la onda en cada segmento, la uniformidad y precisión en la velocidad de la onda y la corrección y exactitud en la forma de la interfaz entre los dos explosivos.
En 1944 y 1945 se realizaron una serie de experimentos durante el Proyecto Manhattan para desarrollar lentes que permitieran una implosión satisfactoria. Una de las pruebas más importantes fue la serie de experimentos RaLa .
Inicialmente se utilizó un conjunto de 32 "puntas" (cada una de las cuales tenía un par de detonadores de puente explosivo).
Posteriormente se probó un conjunto de 92 “puntos”, con el objetivo de obtener un conjunto más pequeño y con mejores prestaciones.
Finalmente, con el éxito del dispositivo explosivo nuclear de prueba Swan , se hizo posible un montaje de dos "puntos". Swan utilizó un sistema de "lentes de aire" además de cargas huecas y se convirtió en la base de todos los diseños estadounidenses posteriores, tanto nucleares como termonucleares, y se caracterizó por su pequeño tamaño, peso ligero y una fiabilidad y seguridad excepcionales, además de utilizar la menor cantidad de material estratégico de todos los diseños.
Las lentes que utilizan técnicas de diseño alternativas y producen salidas de " ondas planas " se utilizan para experimentos de física de alta presión transitoria y ciencia de los materiales. [3]
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