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Archivo solo para FINES EDUCATIVOS Traduccion y edicion: © Roberto García - 2.002
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- Documentacion y diagramas de la Bomba Atomica -
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La informacion contenida en este archivo es estrictamente para uso academico.
Roberto Garcia no se hara responsable de cualquier otro uso. Conviene saber que el
personal que diseña y construye estos dispositivos son experimentados fisicos que
tienen bastante mas conocimiento sobre esta materia que cualquier otra persona. Si
Algun otro intentara crear cualquiera de estos dispositivos, probablemente moriria
a causa de la exposicion a la radiacion, y no de una detonacion nuclear.
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-+ Tabla de Contenidos +-
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I. La Historia de la Bomba Atomica
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A). Diseño (El proyecto Manhattan)
B). Detonacion
1). Hiroshima
2). Nagasaki
3). Consecuencias de detonaciones atomicas
4). Zonas afectadas
II. Fision Nuclear/Fusion Nuclear
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A). Fision (Bomba A) y Fusion (Bomba H)
B). U-235, U-238 y Plutonio
III. El mecanismo de la bomba
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A). Altimetro
B). Detonador de presion de Aire
C). Cabeza(s) Detonate(s)
D). Carga(s) Explosiva(s)
E). Emisor de Neutrones
F). Uranio y Plutonio
G). Protector de plomo
H). Fuselaje
IV. El diagrama de la bomba
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A). La bomba de Uranio
B). La Bomba de Plutonio
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I. La historia de la Bomba Atomica
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El 2 de agosto de 1.939, nada mas comenzar la segunda guerra mundial,
Einstein y varios cientificos escribieron al entonces presidente Franklin
D. Roosevelt. En la carta, le contaban los esfuerzos de los nazis para
purificar el U-235 con el cual podrian construir una Bomba atomica. En vista
de esto, el gobierno de los EEUU comenzo el PROYECTO MANHATTAN, que consistia
en investigar la produccion de una Bomba Atomica viable.
Lo mas complicado era la produccion de grandes cantidades de Uranio
enriquecido para que fuera posible la reaccion en cadena. Al mismo tiempo, el
Uranio-235 era muy dificil de extraer. De hecho, el factor de extraccion del
Uranio natural en forma mineral al Uranio puro, es de 500:1. Otra dificultad
añadida es que de ese Uranio extraido, solo el 1% es fisionable, ya que el
99% es U-238, y el 1% es U-235. Ademas, el hecho de que estos dos isotopos son
casi identicos hace mas dificil su separacion. Ninguna separacion de caracter
quimico podria separar a estos dos isotopos, por lo que se recurre a la
separacion mecanica. Varios cientificos de la Universidad de Colombia lograron
resolver este problema.
Un laboratorio / planta de enriquecimiento masivo fue construído en
Oak Ridge, Tennessee. H.C. Urey, con sus socios y colegas en la Universidad
de la Colombia, inventaron un sistema que trabajó sobre el principio de difusión
gaseosa. Después, Ernest O. Lorenzo (el inventor del Cyclotron) en la
Universidad de California en Berkeley puso en práctica un proceso que implica
la separación magnética de los dos isótopos.
Después de los dos primeros procesos, se utilizó una centrifugadora de gas
para separar el ligero U-235 del U-238 no fisionable, que es más pesado por
su masa. Una vez que todos estos procedimientos habían sido completados, todo
lo que había que hacer era poner a prueba el concepto entero que estaba detrás
de la fisión atómica. [Para más información sobre estos procedimientos de refinar
el Uranio, consultar la Sección 3.]
En el curso de seis años, entre 1939 y 1945, de gastaron más de 2 mil
millones de dólares en el Proyecto Manhattan. Las fórmulas para el refinado
del Uranio y la puesta a punto de una bomba fiable fueron creados y destinados
a sus fines por las más grandes mentes de nuestro tiempo. Entre esta gente quien
soltó el poder de la bomba atómica estaba J. Robert Oppenheimer.
Oppenheimer era la persona más importante que estaba detrás del Proyecto
Manhattan. Él llevó la voz cantante y procuró que todas las grandes mentes que
trabajan sobre este proyecto hicieran su trabajo de inspiraciones repentinas.
Él supervisó el proyecto entero desde su comienzo hasta su terminación.
Finalmente llegó el día en donde todos en Los Alamos averiguarían si
realmente el Artefacto (con nombre de código durante su desarrollo) iba a ser la
gran mentira del siglo o quizás terminar la guerra. Todo esto llegó una mañana de
pleno verano, en 1945.
A las 5:29:45, el 16 julio de 1945, un resplandor blanco iluminó el baño de
las Montañas Jemez, al Norte de Nuevo México y subió hacia los cielos todavía
oscuros. Con este Artefacto dio comienzo la Edad Atómica. A medida que ascendía la
explosión, cambiaba de color, pues se enfríaba. La luz de la explosión se tornó
anaranjada, a medida que la bola de fuego atómica comenzó a ascender hacia arriba a
360 pies por segundo, enrojeciendo y enfríandose más tarde. La nube en forma de hongo
característica de vapor radiactivo, se materializó a 30,000 pies. Bajo la nube, todo
lo qué quedó en el suelo en el lugar de la explosión era los fragmentos del cristal
verde radiactivo de Jade.... Todo esto fue causado por el calor de la reacción.
La brillante luz de la detonación perforó los cielos de una temprana mañana con tal
intensidad que los residentes de una comunidad lejana vecina jurarían que el sol pasó
dos veces aquel día. Aún más asombroso es que una muchacha ciega vió el destello a 193
kilometros.
Después de la explosión, las opiniones de la gente que creó la bomba se dividieron.
Isidor Rabi sintió que el equilibrio en la naturaleza había sido trastornado - como
si el género humano se había hecho una amenaza así mismo, borrándolo de la existencia.
J. Robert Oppenheimer, aunque estático sobre el éxito del proyecto, citó un fragmento
recordado de Gita Bhagavad. " Soy la muerte, " y añadió, " el destructor de mundos. ".
Ken Bainbridge, director de las pruebas, dijo a Oppenheimer, " Todos somos ahora unos
hijos de puta. "
Varios de los creadores, escribieron una petición nada más visualizar el acto,
contra el monstruo que habían creado, pero sus protestas cayeron en saco roto.
Como más tarde se comprobó, Jornada del Muerto en Nuevo México no fue el último lugar
del planeta Tierra que experimentó una explosión atómica.
Como muchos saben, las bombas atómicas fueron usadas solamente 2 veces en Guerra.
La primera fue la de Hiroshima. Una bomba de Uranio (que pesaba 4 toneladas y media)
llamada "Little Boy" fue lanzada sobre Hiroshima el 6 de Agosto de 1945. El puente Aioi,
uno de los 81 puentes de las 7 ramificaciones del delta del río Ota, fue el objetivo de
la bomba. El Punto Cero, fue establecido a 1980 pies de altura. A las 08:15 horas, la
bomba fue lanzada por el Enola Gay. Falló por solo 800 pies. A las 08:16 horas, en solo
un instante, 66.000 personas murieron, y 69.000 resultaron heridas por una explosión
atómica de 10 kilotones.
El punto de Vaporización Total de la explosión tenía un diámetro de 0.80 Kilometros.
El rango de destrucción total fue de 1.60 kilometros de diámetro. El de daños muy graves
llegó a los 3.20 Kilometros de diámetro. En 4.50 kilometros, todo material inflamable
se quemó; y el resto del área, fue acribillada por la metralla y radiación, hasta un total
de 4.82 Kilometros. [Ver diagrama siguiente, para ver las zonas afectadas por una explosión
atómica].
El 9 de agosto de 1945, Nagasaki tuvo el mismo trato que Hiroshima. Aunque esta vez,
una bomba de Plutonio llamada "Fat Man" fue lanzada sobre la ciudad. Aunque el "Fat man"
falló por 2.40 kilometros, fue capaz de destruir casi media ciudad. La población de Nagasaki
pasó en una fracción de segundo de 422.000 a 383.000 habitantes, donde 39.000 resultaron
muertos, y más de 25.000 heridos. Aquella explosión fue inferior a 10 kilotones. Las
estimaciones de los físicos que han estudiado cada una de las explosiones atómicas afirman
que las bombas lanzadas solo utilizaron un 0.1 % de su capacidad explosiva respectivamente.
Aunque la mera explosión de una bomba atómica es lo suficientemente mortal, su
capacidad destructiva no termina ahí. Las consecuencias atómicas crean otro tipo de
amenazas. La lluvia que sigue a cualquier detonación atómica está llena de partículas
radiactivas. Muchos supervivientes de las explosiones de Hiroshima y Nagasaki murieron en
el envenenamiento por radiación debido a este hecho.
La detonación atómica también tenía oculta una sorpresa letal, que afectaría
a las generaciones futuras de aquellos que lograron sobrevivir. La leucemia es el
mayor de las afecciones a las que se enfrentan los descendientes de estos
supervivientes.
Mientras que el principal propósito que está detrás de la bomba atómica es obvio,
hay mucho subproductos que han sido muy debatidos en el uso de las armas atómicas.
Con una pequeña bomba atómica, un área masiva de comunicaciones, viajes y maquinaria
se estropearían o quedarían inutilizados debidos al EMP (Pulso Electro-Magnético) que
es irradiado en una detonación atómica a gran altura. Estas detonaciones a alto nivel,
apenas son mortales, aún así irradian suficiente EMP para inutilizar todos y cada uno
de los componentes electrónicos de una CPU (ordenador) a 80 kilometros de distancia, que
se encuentre unido por tendidos eléctricos.
Durante los primeros días de la Edad atómica, fue popularizándose la idea de que
algún día las bombas atómicas se usarían para operaciones de minería y quizás en la
ayuda a la construcción de otro canal de Panamá. Qué decir cabe que este día nunca llegó.
En cambio, se incrementaron las aplicaciones militares de la Bomba atómica. Las pruebas
nucleares en el Atolón de Bikini y otros sitios, fueron comunes hasta el Tratado de
prohibición de pruebas nucleares.
Las fotos de pruebas nucleares pueden ser obtenidas en EEUU por la liberdad de información.
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- Zonas de daño de una Explosión Atómica -
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[5] [4] [5]
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. [3] - [3] .
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[5] . [4] . [5]
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- Diagrama Explicativo -
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[1] Punto de Vaporización
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Todo es convertido en vapor a causa de la explosión atómica.
98% muertes.
Presión=25 psi. Velocidad del viento=515 Km/h.
[2] Destrucción Total
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Todas las estructuras terrestres son destruidas. 90% muertes.
Presión=17 psi. Velocidad del viento=470 Km/h.
[3] Daños graves a causa de la explosión
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Las fábricas y otros edificios importantes son derrumbados. Daños
graves a los puentes de las carreteras. En algunos casos los rios
son desviados de sus cauces.
65% muertes, 30% Heridos.
Presión=9 psi. Velocidad del Viento=420 Km/h.
[4] Daños graves a causa del calor
------------------------------
Todo lo inflamable arde. La gente en este área es asfixiada debido
a que la mayor parte del oxígeno es consumido por el fuego.
50% muertes, 45% Heridos.
Presiónj=6 psi. Velocidad del viento=225 Km/h.
[5] Daños graves debidos al fuego y al viento
-----------------------------------------
Las estructuras residenciales son gravemente dañadas. La gente es
arrastrada por el viento. La mayoría de los supervivientes sufren
quemaduras de 2º y 3º grado.
15% Muertos. 50% Heridos.
Presión=3 psi. Velocidad del viento=158 Km/h.
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- Radio de las Zonas de la Explosión -
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[3 tipos de bombas diferentes]
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| -[10 KILOTONES]- | | -[1 MEGATON]- | | -[20 MEGATONES]- |
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| Punto 0 - 1,980 pies | | Punto 0 - 8,000 pies | | Punto 0 - 17,500 pies |
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| [1] 0.80 Kilómetros | | [1] 4.00 Kilómetros | | [1] 14.05 Kilómetros |
| [2] 1.60 Kilómetros | | [2] 6.05 Kilómetros | | [2] 22.55 Kilómetros |
| [3] 2.80 Kilómetros | | [3] 10.45 Kilómetros | | [3] 43.45 Kilómetros |
| [4] 4.00 Kilómetros | | [4] 12.45 Kilómetros | | [4] 50.00 Kilómetros |
| [5] 4.85 Kilómetros | | [5] 16.10 Kilómetros | | [5] 56.30 Kilómetros |
| | | | | |
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-Fin de la sección 1-
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Traduccion y edicion: © Roberto García - 2.002
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II. Fisión Nuclear / Fusión Nuclear
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Hay 2 tipos de explosionces atómicas que pueden ser llevadas a cabo gracias al U-235;
Fisión y fusión. La fisión es una reacción nuclear en la cual el núcleo de un átomo se rompe
en fragmentos, normalmente dos fragmentos de masa parecida, con la liberación aproximada
de 200 millones de electron-voltios de energía. Esta energía se pone de manifiesto con una
violenta explosión en la bomba atómica. Una reacción de fusión es iniciada con una reacción
de fisión, pero a diferencia de la esta, la bomba de fusión (Hidrógeno) saca su poder de
la unión de los nucleos de varios isotopos de hidrogeno (Deuterio y Tritio) para formar
un núcleo de Helio. Dado que este archivo solo trata sobre bombas atómicas, no entraremos en
las bombas H por ahora.
El secreto que hay detrás de una reacción atómica radica en las fuerzas que
mantienen junto al átomo. Estas fuerzas son parecidas, pero no iguales, al magnetismo.
Los átomos están compuestos por tres patículas sub-atómicas. Protones y neutrones
se colocan juntos para formar el núcleo (masa central) del átomo, mientras que los electrones
orbitan alrededor del nucleo, al igual que los planetas alrededor del Sol. Estas partículas
determinan la estabilidad del atomo.
La mayoria de los elementos naturales tienen átomos muy estables, que son imposible
de romper, excepto bombardeandolos con aceleradores de particulas. En la práctica, el único
elemento cuyos átomos pueden ser rotos con relativa facilidad, es el metal Uranio. Lo átomos
de Uranio son grandes, por lo que es difícil para ellos mantenerse estables. Es por ello que
el U-235 es un excelente candidato para la fisión nuclear.
El Uranio es un metal pesado, más pesado que el oro, y no solo eso, sino que es el más
grande de los átomos de los elementos naturales. Los átomos de Uranio tienen bastantes más
neutrones que protones. Esto no refuerza su capacidad para fisionarse, pero tiene una presión
importante en su capacidad para facilitar una explosión.
Hay dos tipos de isótopos de uranio. El uranio natural está compuesto
mayoritariamente por el isotopo U-238, que tiene 92 protones y 146 neutrones
(92+146=238). Mezclado con este isótopo se encontraría un 0.6% de U-235, que
solo tiene 143 neutrones. Este isótopo, a diferencia del U-238, puede ser
dividido, de ahí que se llame fisionable, y usado para construir bombas atomicas.
Dado que el U-238 es rico en neutrones, refleja los neutrones, todo lo contrario
a su isótopo U-235 que los absorbe. (El U-238 no tiene ninguna función en una
reacción atómica, pero sus propiedades lo hacen un excelente escudo para el U-235
en una bomba, ya que si este recubre al U-235, le impediría absorber Neutrones,
pues los repele. Se utiliza como sistema de seguridad en las bombas atómicas,
ayudando así a prevenir posibles reacciones en cadena accidentales). Notese
sin embargo que aunque el U-238 no puede dar lugar a una reaccion en cadena,
se le puede saturar con neutrones para dar lugar a Plutonio (Pu-239). El
Plutonio es fisionable y puede ser usado en lugar del U-235 (Aunque con otro
modelo de detonador) en una bomba atomica. [Ver secciones 3 y 4 de este archivo].
Por naturaleza, ambos isótopos de uranio son radiactivos. Con el paso
del tiempo estos átomos se desintegran, así, si pasa el suficiente tiempo,
el uranio irá perdiendo progresivamente tantas partículas que llegará a
convertirse en Plomo (Unos 100.000 años). Este proceso puede ser acelerado,
y es conocido como Reacción en cadena. Al contrario de la desintegración
lenta, los átomos son forzados a romperse debido a que los neutrones chocan
contra el núcleo. Un átomo de U-235 es tan inestable que basta un simple
neutrón para romperlo, comenzando así una reacción en cadena. Esto ocurre
cuando hay una masa crítica de material fisionable. En el caso del U-235 es
de unos 50 Kg. Solo en el ese caso los neutrones chocarán, de lo contrario
habrá muchos que pasen por "huecos" internucleares, y no choquen. Cuando
esta reacción en cadena se lleva a cabo, el atomo de uranio de divide en dos
átomos diferentes más ligeros, tales como el Krypton y el Bario.
Cuando un atomo de U-235 se fisiona, libera energía en forma de calor
y radiacion Gamma, siendo esta la más poderosa de las radiaciones y la más
letal. Cuando esta reacción ocurre, el átomo fisionado libera también dos o
tres de sus neutrones "sobrantes", que no son necesarios para hacer otro
Bario o Krypton. Estos neutrones liberados, tienen fuerza suficiente como
para romper otro átomo de U-235, y dar lugar a la reaccion en cadena.
[Ver grafico siguiente, o bien la sección " TIPOS DE ENERGIA NUCLEAR: FISION "
de la pag Web Principal].
En teoria, solo es necesario fisionar un átomo de U-235, ya que los neutrones
sobrantes de este atomo chocaran con los otros y crearan nuevas fisiones,
liberando al mismo tiempo mas neutrones... Esta progresion es geometrica, y
se detalla con bastante precision en la pag. Web principal, sección: " TIPOS
DE ENERGIA NUCLEAR: FISION ". Todo esto ocurre en una millonésima de segundo.
A La cantidad mínima para comenzar una reacción en cadena se le llama
MASA SUPERCRITICA o MASA CRITICA. La masa necesaria para realizar la reaccion
depende de la pureza del material a fisionar. Por ejemplo para el U-235 puro
la cantidad es de 50 Kilogramos; sin embargo el uranio nunca es puro al 100%.
El Uranio no es el único material utilizado en la construcción de bombas
atómicas. Otro material es el Plutonio en su isótopo Pu-239. El plutonio no se
encuentra en la naturaleza (excepto en periodos muy cortos) y siempre es
obtenido a partir del U-238, en un reactor nuclear, bombardeandolo con neutrones.
Al cabo de un tiempo, la intensa radiactividad causa que el metal coja
partículas extra, con lo que más y más de sus átomos se transforman en plutonio.
El plutonio no comenzará una rápida reacción en cadena por sí mismo, pero
esta dificultad se soluciona teniendo una fuente de neutrones, un material
altamente radiactivo que libere neutrones más rápidamente que el Plutonio por
sí mismo. En ciertos tipos de bombas se utiliza una mezcla de Berilio y Polonio
para permitir esta reacción. Solo es necesaria una pequeña cantidad. El material
no es fisionable, pero actua como un catalizador para acelerar la reacción.
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- Diagrama de una Reacción en Cadena -
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[1] [1] [1] [1] [1] [1]
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- Diagram Outline -
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[1] - Neutron
[2] - Uranio-235
[3] - Uranio-236
[4] - Atomo de Bario
[5] - Atomo de Krypton
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-Fin de la sección 2-
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Traduccion y edicion: © Roberto García - 2.002
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III. El Mecanismo de la Bomba
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Altimetro
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Un altímetro de avión ordinario usa un tipo de Barómetro Aneroid que mide
los cambios de la presión de aire en alturas diferentes. Sin embargo, los
cambios de la presión de aire debido al tiempo pueden afectar
desfavorablemente a las lecturas del altímetro. Por ello, es mejor usar un
radar (o la radio) combinado con el altímetro para la exactitud realzada
cuando la bomba alcanza punto Cero.
Aunque la onda de Frecuencia Modulada-Continua (FM CW) es más compleja,
su exactitud sobrepasa con creces a cualquier otro tipo de altímetro. Como
sistemas de pulso simples, las señales son emitidas desde una antena de radar
(la bomba), y lanzadas hacia la tierra, y al robotar, son recibidas por el
altímetro de la bomba. Este sistema de pulso se aplica a los mas avanzados
sistemas de altimetro, solo la Señal es continua y centrada alrdedor de una
frecuencia alta como 4200 MHz. Esta señal es incrementada en 200 MHz por
intervalo antes de volver a la frecuencia original.
Cuando comienza el descenso de la bomba, el altímetro transmite una señal
comenzando en 4200 MHz. Cuando la señal vuelva, el altimetro transmitira una
frecuencia mas alta. La diferencia depende en lo que le ha costado a la señal
hacer el viaje de vuelta. Cuando estas dos frecuencias son mezcladas
electronicamente, una nueva frecuencia (la diferencia entre las dos) surge. El
valor de esta nueva frecuencia es medido por los microchips. Este valor es
directamente proporcional a la distancia viajada por la señal original, con
lo que puede ser empleado para medir la altura actual.
En la practica, un radar FM CW normal, tiene un barrido de 120 veces por
segundo. Su alcance es de hasta 10.000 pies (3.000 metros), aunque sobre el
agua es de 20.000 pies (6000 metros), dado que las reflexiones del sonido
sobre el agua son mas claras.
La precision de estos altimetros es de unos 5 pies (1.5 metros) para los
mas precisos. Dado que el "Punto Cero" ideal para una bomba atómica es de
1.980 pies, este factor de error no es de gran importancia.
El alto coste de estos tipos de altimetros de radar ha evitado su uso en
aplicaciones comerciales, pero el descenso del coste de los componentes
electronicos deberia equipararse a los del tipo barometrico anteriormente
descritos.
Detonador de Presion atmosferica
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El detonador de presion atmosferica puede ser un mecanismo muy complejo,
pero a efectos practicos, puede ser utilizado un modelo simple. A altas
alturas, el aire tiene menor presion. A medida que la altitud disminuye, la
presion atmosferica aumenta. Se puede utilizar una tira muy delgada de metal
magnetizado como detonador atmosferico. Todo lo que se necesita para la tira
de metal es tener una burbuja de metal extremadamente delgada puesta en el
centro y justo debajo del contacto electrico que provocará la detonación
convencional explosiva. Antes del ajuste de la tira en el lugar, empujaremos
la burbuja para que quede invertida.
Una vez que la presión de aire ha alcanzado el nivel deseado, la burbuja
magnética se recuperará en su posición original y golpeará el contacto,
cerrando así el circuito y activando el explosivo.
Cabeza detonante
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La cabeza detonante (o cabezas, dependiendo de si es usada una bomba de
Uranio o de Plutonio) que es localizada en el lugar de las Cargas Explosivas
convencionales, es similar al detonador estándar. Esto simplemente actua como
un catalizador para causar una explosión mayor. La calibración de este
dispositivo es importante. Una cabeza detonante demasiado pequeña solo cuasaria
un gran ruido y un peligro potencial, ya que si alguien consigue desarmar la
bomba y ponerle otra cabeza, tendria una bomba atomica en su poder.
(Una medida adicional de incomodidad viene del conocimiento de que el explosivo
convencional podría detonarse con fuerza insuficiente como para soldar los
metales radiactivos. Esto causará una masa supercrítica que podría desaparecer
en cualquier momento). La cabeza detonante recibirá una carga eléctrica del
detonador de presión atomosferica, o del altimetro de radar, dependiendo del
tipo de sistema usado. La compañía Du Pont fabrica unos detonadores bastante
buenos que pueden ser fácilmente modificados para nuestros propósitos.
Carga(s) explosiva(s) convencional(es)
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Este explosivo es utilizado para introducir y soldar la mayor cantidad
de Uranio en el menos sitio posible dentro de la bomba. [La cantidad de
presión necesaria para dar lugar a todo esto es desconocida, y posiblemente
este clasificado por el Gobierno de los Estados Unidos por razones de
seguridad Nacional].
Desde que son manipulados para iniciar la detonación de tanto bombas
de Uranio como de bombas de Plutonio, los explosivos plasticos son los que
mejor van en estas situaciones. Un buen explosivo es el Nitrato de Urea.
Las instrucciones para hacer Nitrato de urea son las siguientes:
- Ingredientes -
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[1] 1 taza concentrada de una solución de Ácido Úrico (C5 H5 N4 O3)
[2] 1/3 taza de Ácido Nítrico (HNO3)
[3] 4 contenedores de vidrio reristentes al calor
[4] 4 filtros (por ejemplo de café)
Filtrar la solucion concentrada de acido urico con un filtro para eliminar
las impurezas. Despacio, añadir 1/3 de taza de acido nitrico a la solucion dejar
la mezcla reposando durante 1 hora. Filtrar de nuevo. Esta vez, los cristales
de Nitrato de urea se quedarán en el filtro. Lavar los cristales con agua
destilada mientras están en el filtro. Quitar los cristales del filtro y dejar
secar durante 16 horas. Este explosivo necesitará un detonador.
Podría ser necesaria una cantidad mayor que la antes mencionada para tener
una explosión lo suficientemente grande como para provocar que el Uranio (o el
Plutonio) se unieran en el impacto.
Reflector de Neutrones
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El reflector de neutrones está compuesto únicamente de Uranio-238. El U-238
no solo es no-fisionable, sino que además tiene la capacidad de devolver los
neutrones a su fuente.
El reflector de U-238 puede tener 2 propositos. En una bomba de Uranio, sirve
como salvaguarda de un accidente de masa supercrítica. Por ello, el U-238 haría
como un escudo impenetrable para los neutrones, con lo que evitariamos detonaciones
no deseadas. En una bomba de Plutonio, el reflector ayuda a que el Plutonio retenga
sus neutrones, reflejándolos al centro de ensamblaje. [Ver diagra en la Sección 4
de este archivo].
Uranio y Plutonio
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El Uranio-235 es muy difícil de extraer. De hecho, de cada 25.000 toneladas
de mineral de Uranio extraido, solo 50 toneladas de Metal de uranio puede ser
refinado, y de ahí, el 99.3 % del metal es U-238 que es demasiado estable como
para ser usado como agente activo en una detonacion atomica. Para hacer las
cosas mas complicadas, ningun proceso quimico puede separar los dos isotopos
ya que el U-235 y U-238 tienen idénticas características químicas. Los únicos
método que pueden separarlos son los mecánicos
El U-235 es algo más ligero que su colega el U-238. Se utiliza un sistema
de difusión gaseosa para comenzar el proceso de separación entre los dos
isótopos. En este sistema, el Uranio es combinado con el flúor para formar
el gas de Hexafluorudo de Uranio. Esta mezcla es entonces propulsada por bombas
de baja presión por una serie de barreras porosas sumamente finas. Como los
átomos de U-235 son ligeros, son propulsados más rápido que los átomos de U-238,
ellos podrían penetrar las barreras más rápidamente. Por consiguiente, la
concentración de U-235's se hace sucesivamente mayor conforme pasa por cada
barrera. Después de pasar por varios miles de barreras, el Hexafluoruro de Uranio
contiene una concentración relativamente alta de U-235 - el 2 % el Uranio puro
en el caso de combustible de reactor, y llegando más lejos (teóricamente) podría
ceder hasta el 95 % el Uranio puro para el empleo en una bomba atómica.
Una vez que el proceso de difusion gaseosa haya finalizado, el Uranio debe ser
refinado de nuevo. La separacion magnetica del extracto del proceso de
enriquecimiento anterior es puesta en práctica para luego refinar el Uranio. Esto
implica cargar eléctricamente el gas de Tetracloruro de Uranio y directamente pasar
por un electroimán débil. Ya que las partículas ligeras de U-235 en la corriente de
gas son menos afectadas por el tirón magnético, ellas gradualmente pueden ser
separadas del flujo.
Luego, un tercer proceso de enriquecimiento es aplicado al resultado del
segundo proceso. Aqui, un centrifugador de gas se pone en accion para separar el
ligero U-235 de su isoto más pesado. La fuerza centrifuga separa los dos
isotopos de Uranio por sus masas. Una vez que todos estos procesos hayan sido
completados, todo lo que necesitaremos hacer será colocar los componentes de
U-235 dentro de una cabeza nuclear que facilitará la detonación atómica.
La masa supercrítica para el Uranio-235 está definida en 110 libras (50 kg)
de uranio puro.
Dependiendo de el/los proceso(s) de refinamiento utilizados en la purificación
del U-235 para su uso, el diseño del mecanismo de ojiva y la altitud en la que se
detona, la fuerza explosiva de la Bomba atómica puede ser desde 1 kilotón (que
iguala a 1,000 toneladas de TNT) a 20 megatones (que iguala 20 millones de
toneladas de TNT - que paradójicamente, es la cabeza nuclear estratégica más
pequeña que poseemos hoy. {De hecho, Un Submarino Nuclear Trident, transporta
un poder destructivo de 25 veces el de la segunda Guerra Mundial}).
Aunque el Uranio es un material fisionable idea, no es el único. El Plutonio
puede ser usado en una bomba atómica igual de bien. Dejando el U-238 dentro de un
reactor atómico durante un período ampliado de tiempo, el U-238 recoge partículas
suplementarias (neutrones especialmente) y gradualmente es transformado en el
elemento Plutonio.
El plutonio es fisionable, pero no tan fácil como el Uranio. Mientras el
Uranio puede ser detonado por un dispositivo de arma simple de 2 partes, el
Plutonio debe ser hecho detonar por una cámara de implosión más compleja de
32 partes con más explosivo convencional, mucha más velocidad y un mecanismo
de detonación simultáneo para los paquetes convencionales explosivos. Con todas
estas exigencias viene la tarea adicional de introducir una fina mezcla de
Berilio y Polono a este metal mientras todas estas acciones ocurren.
La masa supercrítica del plutonio está definida en 35.2 libras (16 Kg).
Esta cantidad puede ser reducida a 22 libras (10 Kg) rodeando el plutonio con
una cubierta de U-238.
Para comprobar la gran diferencia entre un detonador de Uranio y uno de
implosion de Plutonio, aqui hay un rapido informe detallado.
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[1] Detonador de Uranio
-------------------
Comprendida de 2 partes. La masa más grande es esférica y cóncava.
La masa más pequeña tiene precisamente el tamaño y forma de la
sección que "falta" de la masa más grande. En la detonación del
explosivo convencional, la masa más pequeña es inyectada
violentamente y soldada a la masa más grande. La masa supercrítica
es alcanzada, la reacción en cadena se realiza en una millonésima
de segundo.
[2] Detonador de Plutonio
---------------------
Está compuesto por 32 secciones individuales de plutonio de 45
grados en forma de tarta, rodeados por una mezcla de Berilio/
Polonio. Estas 32 secciones juntas forman una esfera. [Vease
que en el dibujo aparecen solo 8 zonas porque está en 2-D, en
3-D, serían 32 zonas para que todas formen 45 grados]. Cada una
de estas secciones debe tener igual masa y forma que las otras.
La forma del detonador aparenta una pelota de fútbol. En la
detonación de los explosivos convencionales, las 32 secciones
deben combinarse con la mezcla de Berilio/Polonio en menos de
una diez-millonésima de segundo.
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- Diagrama -
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[Detonador de Uranio] | [Detonador de Plutonio]
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[1] = Punto de colisión | [1] = Punto de colisión
[2] - Sección(es) de uranio | [2] = Secciones de Plutonio
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Blindaje de plomo
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El único propósito del blindaje de plomo es prevenir la radiactividad
inherente de la carga útil de la bomba de interferir con otros mecanismos
de la bomba. El flujo de neutrones de la carga útil de la bomba (U-235 o
Pu-239) es lo bastante fuerte como para cortocircuitar el conjunto de
circuitos internos y causar una detonación accidental o prematura.
Fuselajes
---------
Los fuselajes son puestos como otra salvaguarda para prevenir una detonación
accidental ya sea de explosivos convencionales o de la carga nuclear. Estos
fuselajes están cerca de la superficie de la "nariz" de la bomba, de tal modo
que puedan ser instalados fácilmente cuando la bomba está preparada para
ser lanzada. Los fuselajes deberían ser instalados solo momentos antes del
lanzamiento. Ponerlos antes de tiempo podría significar un accidente de
proporciones catastróficas.
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-Fin de la sección 3-
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Traduccion y edicion: © Roberto García - 2.002
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IV. El diagrama de la Bomba Atómica
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- Diagrama para la bomba de Uranio -
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[Modelo de Bomba Gravitacional]
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-> Corte trasversal de las partes visibles <-
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- Explicacion del diagrama -
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[1] - Cono de cola
[2] - Aletas estabilizadoras de cola
[3] - Detonador de presion atmosférica
[4] - Tubo(s) de admisión de aire
[5] - Altimetro/Sensores de Presión
[6] - Contenedor del Blindaje de Plomo
[7] - Cabeza detonante
[8] - Carga Explosiva convencional
[9] - Embalaje
[10] - Uranio (U-235) [Plutonio (Ver otro diagrama)]
[11] - Reflector de neutrones (U-238)
[12] - Sistema de Telemetría
[13] - Receptáculo para el U-235 en la detonacion
para facilitar la masa supercritica
[14] - Fuselajes (insertado al armar la bomba)
============================================================================
- Diagrama para la bomba de Plutonio -
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[Modelo de Bomba Gravitacional - Modelo de Implosion]
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-> Corte trasversal de las partes visibles <-
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============================================================================
- Explicacion del diagrama -
------------------------------
[1] - Cono de cola
[2] - Aletas estabilizadoras de cola
[3] - Detonador de presion atmosférica
[4] - Tubo(s) de admisión de aire
[5] - Altimetro/Sensores de Presión
[6] - Conductos electronicos y circuitos de fundicion
[7] - Contenedor blindado de plomo
[8] - Reflector de neutrones (U-238)
[9] - Carga(s) explosiva(s) convencional(es)
[10] - Plutonio (Pu-239)
[11] - Receptáculo para la mezcla Berilio/Polonio
para facilitar la reaccion atomica.
[12] - Fuselajes (insertado al armar la bomba)
============================================================================
-Fin de la sección 4-
--------------------------------------------------
Traduccion y edicion: © Roberto García - 2.002
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