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Bombea H

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La bomba H (también llamada bomba a hydrogène, bomba en fusión o bombea thermonucléaire) es una bomba nuclear cuya energía principal proviene de la fusión de noyaux ligeros.

Explosión de Ivy Mike, la primera bomba H testada, el 1er noviembre 1952

Sumario

Histórico

Maqueta de lo que es presentado como la primera bomba H de las fuerzas nucleares de China. La primera prueba chino, la H-Test no 6 (3,3 Mt), ha tenido lugar el 17 de junio de 1967.

Desde 1940, el Hongro-estadounidense Edward Teller entrevé la posibilidad de utilizar la enorme potencia térmica (108 K, sea cientos millones de K , o de gradas Celsius[1]) producida por la explosión de una bomba a fission para activar el proceso de fusión nuclear. 1941, Teller cogido el proyecto Manhattan, que tiene como objetivo desarrollar la bomba a fission.

Después de los trabajos preliminares en Chicago con Enrico Fermi, y a Berkeley con Robert Oppenheimer, Teller se devuelve en el Laboratorio nacional de Los Alamos para trabajar sobre la bomba atómica bajo la dirección de Oppenheimer. Pero vista la menor dificultad a realizar una bomba a fission la pista de la bomba H no es seguida, a la gran decepción de Teller.

1949, después de que las Soviéticas han hecho estallar su propia bomba a fission el 29 de agosto, los análisis de los servicios de informaciones estadounidenses demuestran que es una bomba que utilizan el plutonium. El monopolio de Estados Unidos no existe entonces más y la noticia causa un choque psicológico considerable. En efecto, los Americanos estimaban poder conservar el monopolio de la arma nuclear durante una decena de años. Se comprometen entonces en una noticia épopée, aquella de la investigación de una bomba todavía más potente que la bomba a fission : la bomba en fusión.

El presidente de Estados Unidos Harry Truman pide así en el laboratorio nacional de Los Alamos de desarrollar una bomba que funciona gracias a la fusión de las noyaux. Oppenheimer Es contra esta decisión, considerando que no es que otro instrumento de genocidio. Teller Es puesto entonces en cargo del programa. No obstante, su modelo, aunque razonable, no permite de alcanzar el objetivo apuntado.

El mathématicien polono-americano Stanislaw Marcin Ulam, en colaboración con C. J. Everett, Realiza cálculos detallados que muestran que el modelo de Teller es ineficaz. Ulam Sugiere entonces un método que será retenida. que Ubica una bomba a fission a una extremidad y el material thermonucléaire a la otra extremidad de un recinto, es posible de dirigir las ondas de choque producido por la bomba a fission. Estas ondas compressent y « encienden » el combustible thermonucléaire.

Al principio, Teller infirme la idea después comprende todo el mérito, pero sugiere la utilización de las radiaciones antes que de las ondas de choque para comprimir el material thermonucléaire. La primera bomba H, Ivy Mike, explota sobre el atolón de Eniwetok (cerca de Bikini , Océano Pacífico) el 1er noviembre 1952 y este, a la satisfacción de Teller, a pesar del desacuerdo de una mayor parte de la comunidad científica.

El « implosion por radiación » es ahora el método estándar para crear las bombas en fusión. Ambos creadores, Ulam y Teller, tienen de en otro lugar breveté su bomba H.

Bombea H tipo « Teller-Ulam »

Estructura

Configuración de una bomba a fission-fusión-fission

TIENE : escalona de la fission
B : escalona de la fusión

1. Lentejas de explosivos a elevada potencia
2. Uranio 238 (« tampón »)
3. Vacío (« lévitation »)
4. Gas de tritium (« sobrecarga », azul) encerrado en un cœur vaciado de plutonium o de uranio
5. Mousse De polystyrène
6. Uranio 238 (« tampón »)
7. Deutérure De lithium 6 (combustible de la fusión)
8. Plutonium (allumage)
9. Envuelve réfléchissante (reflexiona los rayos X hacia lo escalona de fusión)

Una bombea en arquitectura Teller-Ulam es la misma cosa que una bombea a fission-fusión-fission. Una tal bomba ha compuesto dos partes principales :

La bomba es-rodeada incluso de una estructura que va a permitir retener la aportación masiva de rayos X productos por la explosión de la bomba a fission. Estas ondas son entonces redirigées con el fin de comprimir el material de fusión y la explosión total de la bomba puede entonces comenzar.

Una maquinaria thermonucléaire típica comprende dos escalones, uno escalona primario donde la explosión es iniciada, y un secundario, lugar de la explosión thermonucléaire principal. La potencia de lo escalona primario, y su capacidad a provocar la explosión del secundario, son aumentados (dopés) por una mezcla de tritium , que padece una reacción de fusión nuclear con del deutérium. La fusión engendre una gran cantidad de neutrons , los cuales aumentan substantiellement la fission del plutonium o deluranio altamente enriquecido presente en los escalonas[2]. Este enfoque es utilizada en las armas modernas para asegurar una potencia suficiente a pesar de una disminución de entidad del tamaño y del peso[3].

Déroulement De la explosión

Las reacciones que implican la fusión pueden estar las siguientes :

  1. D + T\longrightarrow ^4He + n + 17.6 MeV
  2. D + D \longrightarrow \ ^3He + n + 3.3 MeV
  3. D + D \longrightarrow T + p + 4.0 MeV
  4. T + T \longrightarrow ^4He + 2n
  5. He3 + D \longrightarrow ^4He + p
  6. Li6 + n \longrightarrow T + ^4He
  7. Li7 + n \longrightarrow T + ^4He + n
[D que está un núcleo de Deutérium ^2H, T un núcleo de tritium ^3H, n un neutron y p un proton.]

La primera de estas reacciones (fusión deutérium-tritium) es relativamente fácil a démarrer, las condiciones de temperatura y de compresión son en el alcance de explosivos químicos de elevada prestación. Es por ella-misma insuficiente para démarrer una explosión thermonucléaire, pero puede ser empleada para doper la reacción : algunos gramos de deutérium y de tritium al centro del cœur fissible producirán un flujo de entidad de neutrons, que aumentará significativamente la tasa de combustión del matériau fissible. Los neutrons productos tienen una energía de 14  MeV, lo que es suficiente para provocar comprendí la fission de la U-238, conduciendo a una reacción Fission-Fusión-Fission. Las demás reacciones no pueden desarrollarse que cuando una explosión nuclear primaria ha producido las condiciones necesarias de temperatura y de compresión[4].

La explosión de una bomba H se desarrolla sobre un intervalo de tiempo muy corto : 6x10-7 s, sea 600 nanosecondes. La reacción de fission reclama 550 nanosecondes y aquella de fusión 50 nanosecondes.

  1. Después del allumage del explosivo químico, la bomba a fission se activa.
  2. La explosión provoca la aparición de rayos X, que se reflexionan sobre el sobre e ionisent el polystyrène que pasa en el estado de plasma .
  3. Los rayos X irradient el tampón que compresse el combustible de fusión (6LiD) y la amorce plutonium que, por efecto de esta compresión y de las neutrons, comienza a fissionner.
  4. Compressé Y llevado a de muy elevadas temperaturas, el deutérure de lithium (6LiD) démarre la reacción de fusión . Se observa generalmente este tipo de reacciones de fusión :
    Cuando el material de fusión fusiona a más de 100 millones de gradas, libera enormemente de energía. A temperatura dato, el número de reacciones aumenta en funciones del cuadrado de la densidad : así, una compresión mil vez \ elevada conducido a la producción de un millón de vez más de reacciones.
  5. La reacción de fusión producida una anchura flujo neutronique que va irradier el tampón, y si éste ha compuesto de matériaux fissiles (como 238U) una reacción de fission va a producirse, provocando una nueva liberación de energía, del mismo orden de magnitud que la reacción de fusión.
Error durante la creación de la miniatura :
Déroulement De la explosión de una bomba H :

TIENE : Bombea antes explosión ; escalona de la fission arriba (primaria), escalona de la fusión abajo (secundaria), todas suspendidas en una mousse de polystyrène.
B : El explosivo elevado potencia détonne en el primario, comprimiendo el plutonium en moda supercritique y démarrant una reacción de fission.
C : El primario emite rayos X que son reflexionados adentro del sobre e irradient la superficie del tampón ( la mousse de polystyrène es transparente a los rayos X y no sirve que de apoyo ).
D : Los rayos X vaporisent la superficie del tampón, comprimiendo el secundario, y el plutonium comienza una fission.
E : Pastilla y chauffé, el deutérure de lithium 6 inicia una reacción de fusión y un flujo de neutrons démarre la fission del tampón. Una rueda de fuego comienza a formarse…

Las demás bombas H

Bombas rusas

La estructura de ciertas bombas H soviéticas después rusas utiliza un enfoque diferente, acuestas en lugar de los componentes separados. Lo que permitió al URSS de tener las primeras bombas H transportables (y pues aptas a ser utilizadas en bombardeo). No obstante, utilizaron por la continuación el concepto Teller-Ulam, (re)descubierto por Andreï Sakharov. [5]

Bombas de los demás países

Los Británicos no hubieron accesos en la tecnología estadounidense para concebir su bomba en fusión y tâtonnèrent hasta 1957 para conseguir a producir una bomba de varias mégatonnes.

La República popular de China (1967) y Francia (1968) han construido y testado de las bombas « H » mégatonniques. A causa del secreto que rodea las armas nucleares, la estructura Teller-Ulam ha sido « réinventée » (en Francia por Carayol - ver Vínculos externos-1).

India pretende haber hecho asimismo, pero varios expertos, se référant a las grabaciones sismographiques, él deniegan este resultado.

Bombea H dicha « propia »

Las militares hablan de bomba H « propia » cuando menos de 50 % de su energía total proviene de la reacción de fission. En efecto, la fusión sola no produce directamente ningún compuesto radioactif[6]. Las recaídas radioactives de una bomba H « propia » serían pues a priori menos de entidad que aquellas de una bomba TIENE clásica asimismo potencia, mientras que los demás efectos quedan todo también dévastateurs. La diferencia proviene de la concepción de lo escalona de fusión. Si el tampón es en uranio, entonces él fissionnera, liberando así la mitad de la potencia de la bomba, pero provocando 90 % de las recaídas radioactives. En el sustituto por un tampón en otro metal pesado, pero no fissible, como el plomb, la bomba perderá la mitad de su potencia, pero con recaídas bien más débiles.

Potencia

Un valor  clásico » de la energía despejada por la explosión de una bomba a fission es de aproximadamente 14 kt de TNT (esté 14 000 toneladas ), una tonelada de TNT desarrollando 109 calories, sea 4,184×109 joules. De por su concepción, el valor máximo no sobresale mucho 700 kt.

En comparación, las bombas H serían típicamente al menos 1 000 veces \ potentes que Little Boy, la bomba a fission larguée 1945 sobre Hiroshima haciendo continuación a la ultimatum lanzado a Japón por los Aliados (USÓ, URSS, GB, Francia...) Y China durante la conferencia de Potsdam de julio 1945. Por ejemplo, Ivy Mike, la primera bomba en fusión estadounidense, tiene despejado una energía de aproximadamente 10 400 kT (10,4 Mt). La explosión más potente de la historia fue aquella de la Tsar Bombeó soviética que tenía que servir de test a bombas de 100  Mt : su potencia era de 57 Mt. Esto fue una bomba de tipo « FFF » (fission-fusión-fission) pero « bridée » : el 3e escalona que es inerte. Khrouchtchev Explicará que se trataba de no "romper todos los espejos de Moscú".

La energía máxima despejada por una bomba en fusión puede ser aumentada indefinidamente (al menos sobre el papel). La Tsar Bombeó dégagea 2,84×1017 joules.

Efectos

Artículo detallado : Explosión atómica.

Las bombas thermonucléaires tienen efectos parecidos a las otras armas nucleares. No obstante, son generalmente más potentes que las bombas TIENE, pues los efectos pueden ser más de entidad.

Efecto mécanique

La explosión crea una onda de choque muy de entidad, que destruye los edificios, y provoca múltiples traumatismos en los seres vivants, y este sobre una gran superficie. Además, su velocidad es impressionnante, a poco cerca de 1 000  kilómetros por hora.

Efectos térmicos

Una parte de entidad de la energía liberada por la explosión lo está bajo forma de rayonnements. El rayonnement térmico puede provocar incendios o de las quemaduras de entidad sobre una ancha superficie. Más precisamente, la temperatura alcanzada varios millares de gradas al suelo como en lugar de la explosión (500 metros de altitud aproximadamente). En un rayo de 4 kilómetros, los seres vivants y edificios toman fuego instantanément. A 8 kilómetros de distancia, padecen quemaduras al 3e grada. Estas cifras son ligados evidentemente en la potencia de la bomba : la más gorda bomba H a tener nunca explotado, Tsar Bombeó, estaba a mismo de provocar quemaduras al 3e grada en un rayo de 100  km.

Efectos radiologiques

En una bomba H clásica, las rayonnements ionisants (rayos gamma y neutrons) jueguen un flojo rol, su zona de influencia que es extendida menos que los demás efectos. No obstante, en el caso de la bomba a neutrons, los demás efectos que están muy limitados (la mayor parte de la potencia que es emitida bajo forma de neutrons), una dosis letal de neutrons es emitida sobre un rayo de algunos kilómetros.

Efectos electromagnéticos

Artículo detallado : Impulso electromagnético.

El ionisation del aire durante la explosión crea una descarga electromagnética, que perturba las comunicaciones radio y puede deteriorar equipos electrónicos.

Efectos radioactifs (las recaídas)

El efecto radioactif de la bomba H es inferior a aquel de las bombas TIENE. Los principales contaminantes radioactifs son aquellos generados por la fission de la amorce y de las componentes anexos. La bomba Castle Bravo de una potencia de 15 mégatonnes testada enel atolón de Bikini en 1954 ha provocado sin embargo un drama humano y ecológico en una zona de varios centenares de kilómetros en torno al lugar de explosión. Estas consecuencias activaron un movimiento de opinión global crítica a la consideración de los tests y, más generalmente, del desarrollo de armas nucleares[7].

En efecto, la reacción de fusión libera muy poca compuestos radioactifs (justo del tritium no fusionado). El amorce libera productos de fission radioactifs, pero su potencia es débil. No obstante, si el sobre es en uranio, se produce una segunda reacción de fission a la salida de la reacción de fusión (bomba fission-fusión-fission) : la potencia de la bomba es duplicada, pero las recaídas son multiplicadas de un factor superior a 10.

Efectos climáticos

Además de los daños debidos en el soplo y a las recaídas, la hipótesis de efectos catastróficos sobre el clima fue puesta en antes por un grupo de científicos 1983. Ahora bien, según ellos, si durante un enfrentamiento nuclear mayor, los Estados Unidos o Rusia utilizaban, no sería-lo que la mitad de su arsenal militar nuclear, eso engendrerait el alzamiento de una masa colosal de polvos y de humos, éstas obstruant entonces, esencialmente en el hemisferio norte, el rayonnement solar durante varios meses (comparable o superior a la explosión del volcán la Tambora 1815). Esto produciría un enfriamiento general llamado couramment invierno nuclear, que destruiría y/o alteraría una gran parte de la flora en las regiones del mundo tocado. Además, estos científicos se concedían también a decir que los vertidos debidos en la explosión de estas armas podrían deteriorar la corteza de ozono y así suprimir la filtración de los rayos ultraviolets, lo que causaría deterioros adicionales.

Incidentes que implican bombas H

Un accidente ha tenido lugar en Palomares cerca de Alméria en España el 17 de enero de 1966. Un B-52, conteniendo cuatro bombas H, explotó después de una colisión en robo. Una ha caído cerca de la costa española y otro este caído cerca de Palomares. Estas bombas han sido recuperadas desde[8].

Otro accidente ha tenido lugar a Thulé (Groenlandia) el 21 de enero de 1968. Un B-52 conteniendo cuatro bombas H se ha atropellado cerca de Thulé. Las cuatro bombas han sido détruites en la explosión pero su contenido radioactif se ha escapado[9],[10].

Bombas en fusión « célebre »

El test Castle Bravo con una potencia de 15 mégatonnes (Bikini, 1954)

Notas y referencias

  1. ↑ TIENE elevadas temperaturas, las escaleras Kelvin y Celsius se confunden, porque su diferencia de 273,16 deviene négligeable.
  2. ↑ Según The Department of Energy's Tritium Producción Program , Richard E. Rowberg, Clifford Lau, 1997.
  3. ↑ Federación of American Scientists, Nuclear Weapon De diseño
  4. ↑ Según Lithium 6 for thermonuclear weapons, Donald McIntyre
  5. ↑ Http://nuclearweaponarchive.org/russia/sovwpnprog.html sección The Soviet Thermonuclear Weapons Program (Marcha 2): 1954-1955
  6. ↑ Indirectamente, los neutrons ionisent la materia
  7. ↑ Los cobayes del Dr Folamour, Le Monde
  8. ↑ Artículo
  9. ↑ La bomba nuclear estadounidense de Groenlandia no ha existido nunca, lemonde.fr, 03/08/09
  10. ↑ Conclusiones sobre el sitio del DIIS, 29/07/09

Ver también

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Artículos connexes

Bibliographie

Vínculos externos


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