¿Qué papel juega ‘agua pesada’ en el desarrollo de la bomba atómica?

Para el proyecto nazi fue visto como el moderador requerido para un reactor nuclear exitoso. En contraste, los estadounidenses recurrieron a los reactores nucleares moderados con grafito. Los moderadores ralentizan los neutrones y ayudan a crear una reacción nuclear más uniforme.

Sin embargo, en las armas nucleares modernas de la posguerra, las armas de fisión potenciadas utilizaron reacciones de fusión entre litio + deuteruro para aumentar artificialmente el flujo de neutrones en núcleos fisionables, reduciendo así la masa crítica, o alternativamente si se usa uranio, permitiendo el uso de uranio poco enriquecido.

En las armas que usan un pozo de plutonio (cámara hueca) con relleno de tritio, el tritio se obtiene primero bombardeando Deuterio con partículas aceleradas. El tritio solo es útil durante> 48 horas, por lo tanto, para usarse en un arma nuclear, el tritio debe fabricarse poco antes de su uso en acción.

El tritio desempeña el mismo papel de reducir la masa crítica de cualquier núcleo fisible. Esto funciona al aumentar la densidad de neutrones, que puede considerarse como saturar el núcleo fisionable con más neutrones de los que podrían producirse simplemente por una reacción en cadena.

En teoría, usando reacciones de Li + D para iniciar una explosión nuclear, podría crear una explosión de 1 kilotón con solo 57 gramos de HEU o 58 gramos de Pu239.

Recuerdos vagos: creo que los alemanes construyeron un reactor utilizando D2O como moderador, algo así como los reactores modernos CANDU. Si el último episodio de “Genio” es exacto, explotó (explosión de vapor, no nuclear).

AFAIK, el agua pesada no juega ningún papel en las armas de fisión reales.

El agua pesada es la fuente de deuterio y tritio, los isótopos más pesados ​​de hidrógeno (uno y dos netrones adicionales en el núcleo, respectivamente). El tritio es la fuente más eficiente de energía de fusión, la misma energía que alimenta las bombas solares y de hidrógeno.

Naturalmente, hay agua pesada en, por ejemplo, agua de mar, pero demasiado poca para hacer una bomba, por lo que se han creado técnicas físicas para aumentar la concentración de las fracciones más pesadas, incluidas, creo, las centrífugas.

¡En el futuro, cuando la energía de fusión sea la corriente principal, obtendremos toda nuestra energía del agua de mar! *

* dijo, optimista 🙂

Un programa nuclear pacífico puede ser reorientado a las fuerzas armadas debido al uso de materiales sensibles (agua pesada (hyzone), reactores de agua pesada y material altamente enriquecido) y fases sensibles del ciclo cerrado de combustible nuclear (enriquecimiento de mineral de uranio y la separación de plutonio durante el reprocesamiento de combustible nuclear usado)

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Para el material fisionable, puede enriquecer uranio o producir plutonio mediante la construcción y el funcionamiento de un reactor nuclear.

Para construir un reactor que pueda funcionar con uranio natural no enriquecido, necesita un moderador como grafito ultra puro, agua pesada o berilio.

Se usó agua pesada (dos tipos: hidrógeno con un neutrón, o hidrógeno con dos neutrones) para disminuir la velocidad de los neutrones liberados por la desintegración radiactiva para que pudieran “quedarse” el tiempo suficiente en el material radiactivo para efectuar una división del átomo (de el material).

El agua pesada hizo más probable la escupición del átomo al desacelerar los neutrones.