Diseño de armas nucleares
Las armas de fisión pura históricamente han sido el primer tipo en ser construida por un país.
Para comprender cómo son diseñadas las armas nucleares, es útil conocer las similitudes y diferencias importantes entre ellas.
El isótopo más común del uranio, el U-238, es fisionable pero no fisible (esto significa que no puede sostener una reacción en cadena por sí mismo pero sí se puede fisionar, específicamente por neutrones de una reacción de fusión).
Una vez que la masa crítica es armada, a densidad máxima, una ráfaga de neutrones es proporcionada para iniciar tantas reacciones en cadena como sea posible.
Las primeras armas usaban un "iniciador de neutrones modulado" en el interior del pozo que contenía polonio-210 y berilio separados por una delgada barrera.
La fusión a pequeña escala resultante produce neutrones en un lugar protegido fuera del paquete físico, desde donde penetran al pozo.
Manteniendo todo junto por al menos unos pocos centenares de nanosegundos más, se pudo incrementar la eficiencia.
A medida que el plutonio se enfría, los cambios en la fase resultan en distorsión y agrietamiento.
En las tres pruebas de la Operation Sandstone, en 1948, se usaron diseños Fat Man con pozos levitados.
[15] Se vio claramente que la implosión era el mejor diseño para un arma de fisión.
Para que una lente única de alto explosivo genere una onda cóncava que abarque un hemisferio completo, o debe ser muy larga, o la parte de la onda en línea directa entre el detonador y el pozo debe ser demorada drásticamente.
El pozo hueco proporcionó un lugar ideal para introducir fusión que mejorara la fisión.
Otro beneficio de este diseño, además de hacer las armas más pequeñas, ligeras y con menos material fisible para una misma potencia, es que hace a las armas inmunes a la interferencia por radiación (en inglés: Radiation Interference, RI).
Las simulaciones matemáticas mostraron que no funcionaría, incluso agregando grandes cantidades del prohibitivamente caro tritio.
Igualmente importante, los ingredientes activos en Flauta probablemente no costaban más que los usados en Swan.
Si se construye, este nuevo diseño reemplazaría al "material 'especial' tóxico, frágil y caro" en la interetapa.
[24] La interetapa y la secundaria son puestos juntos al interior de una membrana de acero inoxidable para formar el subensamble enlatado (en inglés: Canned Subassembly, CSA), un armazón que nunca había sido mostrado en ningún diagrama público.
Las armas realmente desplegadas eran versiones sucias, que maximizaban la potencia para un mismo tamaño de dispositivo.
Incluso con su significativamente más bajo poder explosivo, las ERW aún son capaces de mucha mayor destrucción que cualquier bomba convencional.
Nueve meses antes, Wen Ho Lee, un inmigrante taiwanés trabajando para Los Álamos, fue públicamente acusado de espiar, arrestado y estuvo nueve meses en prisión preventiva, antes de que el caso contra él fuera desechado.
Importantes primeros descubrimientos habían sido hechos en el Lawrence Berkeley Laboratory adyacente, tales como la producción y aislación de plutonio usando un ciclotrón en 1940.
De esa forma a la Fat Man, la bomba tipo implosión, le fue dada una alta prioridad como la única opción para el plutonio.
Los diseñadores recuperaban tantos datos como fuera posible durante la explosión, antes de que el dispositivo en sí mismo se destruyera, y los usaban para calibrar sus modelos, a menudo insertando un factor de ajuste en las ecuaciones para hacer que las simulaciones coincidieran con los resultados del experimento.
Las simulaciones matemáticas que calibran se llaman códigos hidrodinámicos del flujo de radiación.
Un buque pesquero japonés, el Lucky Dragon (en español: Dragón Afortunado), llegó a puerto con suficiente lluvia radioactiva en sus cubiertas como para permitirle a los científicos en Japón y en cualquier otra parte determinar, y anunciar, que la mayor parte de la lluvia radioactiva había provenido de la fisión del U-238 por 14 MeV neutrones producidos por fisión.
Similarmente, un incendio causado por un avión que se estrelle podría fácilmente ignigtar el propelente, con resultados catastróficos.
Sin embargo, las primeras armas de implosión tenían pozos tan cercanos a la criticidad que la detonación accidental con algunas potencias nucleares era una preocupación.
Como se muestra en el diagrama superior, un método usado para disminuir la posibilidad de una detonación accidental empleaba bolas metálicas.
La cabeza de guerra era armada al retirar enrollando el cable en un carrete impulsado por un motor eléctrico.
La forma resultante, parecida a la de una pesa, con cada extremo alcanzando densidad máxima en un momento diferente, no puede convertirse en crítico.
El alto explosivo B se explota en la primaria, comprimiendo el núcleo de plutonio a una masa supercrítica y comenzando una reacción de fisión.
La fisión C en la primaria emite rayos-X que se canalizan a lo largo del interior de la carcasa, irradiando el relleno de espuma de poliestireno .
La secundaria D comprimida por los rayos-X induce ablación , y el tapón de ignición al interior de la secundaria comienza a fisionarse, proporcionando calor.
El combustible de litio-6 deuterizado, E , comprimido y calentado, comienza una reacción de fusión, y el flujo de neutrones causa que la traba se fisione. Una bola de fuego se comienza a formar.
