Esquema de la fisión nuclear

Cómo funciona una bomba nuclear

En este artículo en dos partes se explica cómo funciona una bomba nuclear, tanto en la teoría como en la práctica. Para ello partimos de un hecho acaecido el 16 de Julio de 1945, cuando estalló la primera bomba atómica. Fue en el campo de pruebas de Trinity, cerca de Álamo Gordo (Nuevo México). Desde ese preciso instante la historia de la humanidad ha pasado a una nueva era: la nuclear.

Nunca hasta entonces se habían tenido los conocimientos necesarios como para saber que la masa puede convertirse en grandes cantidades de energía y cómo podía realizarse ese proceso, hasta entonces reservado tan sólo a las estrellas.

Cómo funciona la bomba atómica

La famosa fórmula E=mc2 de Albert Einstein ha pasado ya a formar parte de la cultura popular aun sin que en realidad se llegue a saber qué implica. En ella se expresa la relación entre masa y energía, es decir, que una cantidad de masa puede convertirse en ingentes cantidades de energía, y viceversa. Por ejemplo, de un gramo de uranio, si se convirtiese totalmente en energía, se obtendrían 25 millones de Kw. lo que explica el potencial de la energía nuclear y nos ayuda a explicar, también, cómo funciona una bomba nuclear.

Teoría de la bomba atómica

Cuando un neutrón libre golpea el núcleo de un átomo de material radiactivo como el uranio o el plutonio, libera a dos o tres neutrones más. La energía se libera cuando esos neutrones se separan del núcleo. Los neutrones recién liberados golpean otros núcleos de uranio o plutonio, dividiéndolos de la misma manera, liberando más energía y más neutrones. Esta reacción en cadena se propaga casi de manera instantánea.

Esquema de la fisión nuclear
Esquema de la fisión nuclear

Aplicado en forma de bomba nuclear baste decir que para asolar Hiroshima sólo se convirtió un gramo de masa (aunque toda la bomba como mecanismo pesara cuatro toneladas). Su potencia fue de 12´5 kilotones, es decir, para igualar su potencia serían necesarias 12.500 toneladas de TNT.

La materia usada en una bomba nuclear suele ser uranio 235 o plutonio 239, ya que debido a su gran densidad las hace ideales como combustibles de fisión. Cuando en un espacio se reúne la suficiente cantidad de materia (denominada masa crítica) se produce una reacción en cadena espontánea; esto es, el núcleo de los átomos del material se divide liberando energía y varios neutrones “rápidos” que provocan que otros núcleos también se dividan y liberen más energía y neutrones.

Los isótopos para la reacción

Sin embargo, si la densidad no es suficiente la energía liberada hace que el material se expanda y se detenga el proceso. Para evitar que se detenga la reacción se recurre a una materia muy densa de por sí (isótopos del uranio y plutonio). Estos isótopos se comprimen de manera muy rápida para lograr una altísima densidad que permite que los neutrones “rápidos” choquen antes con otros núcleos y se produzca antes el mayor número de divisiones.

Como la cantidad de divisiones aumenta exponencialmente (por ej.: 2, 4, 16, 256…) es casi al final del proceso cuando se libera más energía. Para una explosión de 100 kilotones son necesarias 58 generaciones, las 7 últimas generan el 99,9 % de la energía en período cortísimo de tiempo. También puede liberarse energía con la fusión; en este proceso los núcleos se unen en vez de separarse, pero se requieren altísimas temperaturas (del orden de millones de grados) para que el mismo se lleve a cabo. Para esta reacción se usan átomos ligeros (más fáciles de unir), generalmente hidrógeno o sus isótopos (deuterio y tritio).

Cómo funcionan las bombas nucleares de fusión

Hasta ahora hemos hablado del caso más habitual, de cómo funciona una bomba atómica de fisión. Pero también se puede producir una reacción en cadena mediante la fusión nuclear, uniendo átomos. En tal caso, para unir dos átomos “basta” con hacerlos chocar.

Recordemos que los protones de cada átomo se repelen debido a que ambos tienen carga positiva, de modo que no llegan a acercarse lo suficiente para que se unan (gracias a la fuerza nuclear fuerte). Por eso, para que se lleve a cabo la fusión nuclear deben comprimirse fuertemente los núcleos, y una vez hecho sólo podrán continuar unidos si pierden un equivalente de la energía que les hizo juntarse. En el caso de usar deuterio y tritio se libera violentamente un neutrón. Esta energía liberada es la que forma una bomba de fusión, también denominada bomba H.

Puede ampliar la información con este artículo sobre el funcionamiento de una bomba nuclear en la Revista Muy interesante.

Conoce cómo funciona una bomba nuclear en la práctica.

Conoce los riesgos de la energía nuclear

Resumen
Cómo funciona una bomba nuclear
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Cómo funciona una bomba nuclear
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Te enseñamos cómo funciona una bomba nuclear en la teoría, y en esta misma web aprenderás su funcionamiento en la práctica, y muchos más sobre la energía nuclear