Una lente explosiva (como la que se utiliza, por ejemplo, en las armas nucleares ) es una carga con forma altamente especializada . Por lo general, se trata de un artefacto compuesto por varias cargas explosivas . Estas cargas están dispuestas y formadas con la intención de controlar la forma de la onda de detonación que las atraviesa. La lente explosiva es conceptualmente similar a una lente óptica , que enfoca ondas de luz . Las cargas que componen la lente explosiva se eligen para que tengan diferentes velocidades de detonación. Para convertir un frente de onda que se expande esféricamente en uno esféricamente convergente utilizando un solo límite entre los explosivos constituyentes, la forma del límite debe ser un paraboloide ; de manera similar, para convertir un frente esféricamente divergente 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 prevista) del frente de onda final.
Como 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 varias ondas de detonación divergentes aproximadamente esféricas en una única esférica convergente. La onda convergente se utiliza luego para colapsar las distintas capas (sabotador, reflector, empujador, etc.) y finalmente comprime el núcleo ( pozo ) de material fisionable hasta un estado crítico inmediato . Por lo general, se fabrican a partir de un explosivo adherido a plástico y un inserto inerte, llamado formador de ondas, que suele ser una espuma o plástico denso , aunque se pueden utilizar muchos otros materiales. Otras lentes explosivas, principalmente más antiguas, no incluyen un formador de ondas, pero emplean dos tipos de explosivos que tienen velocidades de detonación (VoD) significativamente diferentes, que oscilan entre 5 y 9 km/s. El uso de explosivos de baja y alta velocidad da como resultado una onda de detonación convergente esférica para comprimir el paquete físico. El dispositivo Gadget original utilizado en la prueba Trinity y Fat Man lanzado en Nagasaki utilizó Baratol como explosivo de bajo VoD y Composición B como 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 se unen para formar un dispositivo esférico . El detonador del puente explosivo situado en el extremo izquierdo provoca una onda de detonación semiesférica a través del explosivo exterior de alta velocidad. (Es semiesférico porque el alambre del 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 buen funcionamiento de este dispositivo depende del inicio simultáneo de la onda en cada segmento, de la uniformidad y precisión en la velocidad de la onda, y de la corrección y precisión en la forma de la interfaz entre los dos explosivos.
En 1944 y 1945 se realizó una serie de experimentos durante el Proyecto Manhattan para desarrollar lentes para una implosión satisfactoria. Una de las pruebas más importantes fue la serie de Experimentos RaLa .
Inicialmente, se utilizó un conjunto de 32 "puntos" (cada uno de los cuales tenía un par de detonadores de alambre 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 factible un ensamblaje de dos "puntos". Swan utilizó un sistema de "lente de aire" además de cargas conformadas y se convirtió en la base de todos los diseños sucesores estadounidenses , tanto nucleares como termonucleares, y presentaba un tamaño pequeño, peso ligero y una confiabilidad y seguridad excepcionales, además de utilizar la menor cantidad de Material estratégico de cualquier diseño.
Las lentes que utilizan técnicas de diseño alternativas y que producen salidas de " ondas planas " se utilizan para experimentos de ciencia de materiales y física de alta presión transitoria. [3]
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