Proceso Teller-Ulam para niños
Datos para niños Proceso Teller-Ulam |
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El diseño de Teller-Ulam es una forma especial de crear dispositivos que liberan una enorme cantidad de energía, conocidos como "armas termonucleares". A menudo se les llama "bombas de hidrógeno" o "bombas H". Este diseño fue desarrollado en 1951 por dos científicos muy importantes: el físico húngaro-estadounidense Edward Teller y el matemático polaco-estadounidense Stanisław Ulam.
La idea principal de este diseño es usar una pequeña explosión inicial, como la de una bomba de fisión nuclear (que divide átomos), para encender un material especial que produce fusión nuclear (que une átomos). La energía de la primera explosión se usa para comprimir y calentar el material de fusión, haciendo que libere aún más energía.
Una bomba H, también conocida como bomba de hidrógeno o bomba de fusión, es un tipo de dispositivo que obtiene su gran energía de la fusión nuclear. En este proceso, átomos ligeros se unen para formar átomos más pesados.
Contenido
Historia del Diseño Teller-Ulam
Primeras Ideas y el Proyecto Manhattan
En la década de 1940, el científico húngaro-estadounidense Edward Teller comenzó a investigar cómo usar el calor extremo de una explosión de fisión nuclear (millones de grados Celsius) para iniciar un proceso de fusión nuclear. En 1941, Teller se unió al Proyecto Manhattan. Este proyecto tenía como objetivo principal desarrollar la primera bomba de fisión.
Teller trabajó en varios lugares, incluyendo Chicago con Enrico Fermi y Berkeley con Robert Oppenheimer. Finalmente, se trasladó a los laboratorios de Los Álamos en Nuevo México, Estados Unidos. Al principio, las dificultades para crear una bomba de fisión eran tan grandes que la idea de la bomba H quedó en segundo plano. Esto fue una decepción para Teller.
La Carrera por la Fusión Nuclear
En 1949, la Unión Soviética probó su propia bomba de fisión. Esto significó que Estados Unidos ya no era el único país con esta tecnología. Esta noticia causó un gran impacto. Como resultado, Estados Unidos decidió buscar un dispositivo aún más potente: la bomba de fusión.
El presidente de Estados Unidos, Harry Truman, pidió al laboratorio de Los Álamos que desarrollara una bomba basada en la fusión de átomos de hidrógeno. Aunque Robert Oppenheimer no estaba de acuerdo con esta decisión, Teller fue puesto a cargo del programa. Sin embargo, el modelo inicial de Teller no funcionó como se esperaba.
La Contribución Clave de Stanisław Ulam
El matemático polaco-estadounidense Stanisław Ulam, junto con C.J. Everett, realizó cálculos que mostraron que el modelo de Teller no era eficaz. Ulam propuso entonces un nuevo método que sí funcionaría. Su idea era colocar una bomba de fisión en un extremo de un contenedor y el material de fusión en el otro. Las ondas de energía de la explosión de fisión podrían comprimir y encender el combustible de fusión.
Al principio, Teller no aceptó la idea de Ulam. Pero luego se dio cuenta de su valor y sugirió usar radiación en lugar de ondas de choque para comprimir el material de fusión. La primera bomba H, llamada Ivy Mike, fue probada el 1 de noviembre de 1952 en el atolón de Eniwetok en el Océano Pacífico. Esta prueba fue un éxito para Teller, aunque una parte de la comunidad científica no estaba de acuerdo con su desarrollo.
La "implosión por radiación" se convirtió en el método principal para crear dispositivos de fusión. Así, Ulam y Teller combinaron sus ideas para crear la bomba H.
Cómo Funciona una Bomba H Tipo Teller-Ulam
Estructura de un Dispositivo de Fusión
Un dispositivo con diseño Teller-Ulam tiene dos partes principales:
- La parte primaria: Es una bomba de fisión. Cuando explota, produce un aumento muy grande de temperatura, lo que inicia la fusión.
- La parte secundaria: Contiene el material que se va a fusionar, como deuterio, junto con un núcleo de plutonio y una cubierta de uranio 238. Esta parte está rodeada de una espuma de poliestireno que ayuda a que la temperatura suba mucho.
A veces, se puede añadir una tercera etapa, similar a la secundaria, para crear un dispositivo aún más potente. Esta etapa adicional es mucho más grande y su fusión comienza gracias a la energía de la segunda etapa. Esto significa que se pueden fabricar dispositivos de fusión con potencias muy grandes simplemente añadiendo más etapas.
Todo el dispositivo está rodeado por una estructura que ayuda a retener los rayos X producidos por la explosión de la bomba de fisión. Esta radiación se redirige hacia el interior para comprimir el material de fusión y hacer que se "encienda".
Pasos de la Explosión de un Dispositivo Teller-Ulam
La explosión de un dispositivo H ocurre en un tiempo muy corto: aproximadamente 60 milmillonésimas de segundo. La reacción de fisión dura 55 milmillonésimas de segundo y la de fusión, 5 milmillonésimas.
- Primero, se enciende el explosivo químico, lo que activa la bomba de fisión en la parte primaria.
- La explosión de la primaria produce rayos X. Estos rayos se reflejan en la cubierta y calientan la espuma de poliestireno, convirtiéndola en plasma.
- Los rayos X calientan el material que rodea el combustible de fusión. Esto comprime el deuteruro de litio (6LiD) y activa el plutonio. El plutonio, bajo esta compresión y con la ayuda de neutrones, comienza a fisionarse.
- Al estar comprimido y a temperaturas muy altas, el deuteruro de litio (6LiD) inicia la reacción de fusión. Cuando el material de fusión alcanza más de 100 millones de grados, libera una enorme cantidad de energía. Una compresión mil veces mayor puede aumentar la energía producida un millón de veces.
- La reacción de fusión libera muchos neutrones. Estos neutrones activan el material que rodea el combustible de fusión. Si este material es fisible (como el 238U), se produce una nueva reacción de fisión, liberando una cantidad de energía similar a la de la fusión.
Potencia de un Dispositivo H
La explosión de una bomba de fisión simple, como la lanzada sobre Hiroshima (llamada Little Boy), generó una energía equivalente a unas 14.000 toneladas de TNT.
En comparación, los dispositivos H suelen ser al menos 1.000 veces más potentes que las bombas de fisión. Por ejemplo, Ivy Mike, el primer dispositivo de fusión estadounidense, liberó una energía equivalente a unas 10.400.000 toneladas de TNT. La explosión más potente registrada en la historia fue la de la Bomba del Zar soviética, que liberó una energía equivalente a 50.000.000 toneladas de TNT. Teóricamente, la energía máxima que puede liberar un dispositivo de fusión no tiene límite.
Dispositivos de Fusión Notables
- Ivy Mike: Fue el primer dispositivo H probado por Estados Unidos. Explotó en el atolón de Eniwetok (en las Islas Marshall) el 31 de octubre de 1952. Tuvo una potencia de 10,4 megatones (Mt). La onda de choque de esta explosión dio tres veces la vuelta a la Tierra.
- Castle Bravo: Es el nombre del dispositivo H más potente probado por Estados Unidos. Con una potencia de 15 Mt, la explosión se realizó en el atolón de Bikini (en las Islas Marshall), el 1 de marzo de 1954.
- Bomba del Zar: Fue un dispositivo H de tres etapas desarrollado por la Unión Soviética. Con una potencia de 50 Mt, explotó el 31 de octubre de 1961 sobre el archipiélago de Nueva Zembla. Fue una demostración de fuerza de los soviéticos y es la explosión de origen humano más potente de la historia.
Véase también
En inglés: History of the Teller–Ulam design Facts for Kids
de:Kernwaffentechnik#Teller-Ulam-Design
