Come Funzionano le Bombe a Fissione e Fusione: Armi Nucleari Spiegate
Bombe a fissione (bombe atomiche) e bombe a fusione (bombe termonucleari/idrogeno) rilasciano entrambe energia tramite conversione dell'energia di legame nucleare (E=mc²), ma attraverso reazioni opposte.
Bombe a Fissione: Scissione di Nuclei Pesanti
Fisica
- Isotopi fissili: U-235 (0,7% uranio naturale), Pu-239 (prodotto da U-238)
- Neutrone colpisce nucleo → si divide in due frammenti più leggeri + 2–3 neutroni + ~200 MeV energia
- Reazione a catena: Ogni neutrone di fissione innesca ulteriori fissioni
- Massa critica: Massa minima per reazione a catena autosostenuta (~52 kg sfera U-235, ~10 kg Pu-239)
Progetti d'Arma
- Tipo cannone (Little Boy): Spara proiettile U-235 su bersaglio U-235. Semplice, inefficiente (~1,5% fissione), funziona solo con U-235.
- Implosione (Fat Man, tutte le moderne): Esplosivi convenzionali comprimono nucleo Pu-239 a densità supercritica. Complesso, efficiente (~20% fissione), funziona con Pu-239.
- Fissione potenziata: Gas D-T nel nucleo → neutroni di fusione aumentano rendimento fissione. Standard nelle primarie moderne.
Bombe a Fusione: Fusione di Nuclei Leggeri
Fisica
- Carburante: Deuterio (²H) + Trizio (³H) → Elio-4 + neutrone + 17,6 MeV
- Richiede condizioni estreme: >100 milioni K, pressione immensa
- Energia per massa: 3–4× fissione
Progetto Teller-Ulam (Tutte le Armi Termonucleari Moderne)
- Primaria: Bomba a fissione a implosione (potenziata) — crea bagno di raggi X
- Guscio radiante: I raggi X riempiono hohlraum, ablatano spintore secondario
- Secondaria: Carburante fusione cilindrico (Li-6D, produce T in situ) + mantello U-238 → fissione-fusione-fissione
- Terziaria (opzionale): Ulteriori stadi fusione per rendimenti megaton
Differenze Chiave
| Aspetto | Fissione (A-bomba) | Fusione (H-bomba) |
|---|---|---|
| Reazione | Divide U/Pu | Fonde D+T |
| Innesco | Esplosivo convenzionale | Primaria a fissione |
| Rendimento tipico | 10–500 kt | 100 kt – 50+ Mt |
| Complessità | Moderata | Estrema |
| Ricaduta | Alta (prodotti fissione) | Molto alta (fissione mantello U-238) |
| Barriera proliferazione | Materiale fissile | Fisica implosione radiante + trizio |
Contesto Storico
- 1945: Trinity, Hiroshima (cannone U-235), Nagasaki (implosione Pu-239)
- 1952: Ivy Mike — primo test termonucleare (10,4 Mt, criogenico, non consegnabile)
- 1954: Castle Bravo — prima H-bomba consegnabile (15 Mt, carburante Li-6D)
- 1961: Zar Bomba — 50 Mt (design pulito 100 Mt dimezzato)
Arsenali moderni: Quasi interamente testate termonucleari a due stadi (W76, W88, W87, ecc.) su ICBM/SLBM MIRV. Primarie a fissione; secondarie a fusione. Rendimenti tipici 100–475 kt.