¿Qué tan poderosa se puede hacer realmente una bomba nuclear? ¿Existe un límite físico para el rendimiento en megatones?

Explosivos nucleares pacíficos para defender toda la vida en la tierra
Como lo mencionaron otros buenos encuestados a esta pregunta, el dispositivo experimental termonuclear soviético ruso “Tsar Bomba” RDS-220 de 1961 que produjo un rendimiento explosivo de aproximadamente 50 megatones y fue la mayor demostración histórica de poder explosivo en la historia.

Los dispositivos experimentales de fisión pura tienen un límite de rendimiento superior práctico de aproximadamente 800 kilotones. Como resultado de los límites tecnológicos, no es posible obtener un mayor rendimiento de un dispositivo de fisión puro que eso, independientemente de la cantidad de material fisionable que coloque en el dispositivo (un dispositivo de fisión se explota a medida que explota. Maximizando el número de las fisiones producidas son clave para lograr un alto rendimiento y solo se pueden iniciar tantas fisiones en un dispositivo de fisión pura antes de que el arma de fisión pura se explote por sí sola).

Existe una tecnología termonuclear de rendimiento escalable que podría emplearse si se necesitaran dispositivos realmente grandes. No existe un límite superior práctico para el rendimiento de tales dispositivos termonucleares de etapas múltiples.

¿Existen aplicaciones reales para dispositivos realmente grandes?

(Una vista minoritaria)
La tecnología de armas nucleares tiene algún valor:
para defender toda la vida en la tierra

¿Qué pasaría si uno de los millones de asteroides en nuestro sistema solar estuviera en curso de colisión con la Tierra?

¿Qué haríamos?

¿Cómo reaccionaríamos?

Un asteroide deshonesto podría terminar con todo el desarrollo humano y extinguir toda la vida en la tierra en unos breves segundos. Si los asteroides con trayectorias que golpearán la Tierra se descubren temprano y los objetos son lo suficientemente pequeños, se pueden proponer varias estrategias de mediación no nuclear. La tecnología como los grandes láseres que orbitan en el espacio, las misiones de intercepción humana y robótica para establecer pequeños reactores nucleares para derretir la superficie del asteroide produciendo empuje, o tal vez el bombardeo de proyectiles hipercinéticos disparados desde la órbita terrestre podría usarse para romper y desviar asteroides de tamaño moderado.

Si se descubren asteroides grandes tarde cuando se acercan a la Tierra, los explosivos termonucleares podrían ser clave para defender toda la vida en el planeta Tierra. Un asteroide cercano a la Tierra detectado tarde probablemente sería el mejor y más confiablemente sería desviado de la colisión con la tierra utilizando grandes explosivos nucleares pacíficos de alto rendimiento.

¿No tendría sentido gastar un poco de esfuerzo y dedicar asignaciones muy modestas para preparar algunos dispositivos de defensa planetaria grandes y diseñar un sistema de entrega para interceptar y desviar de forma segura un asteroide asesino inminente descubierto más tarde de más de 100 metros en una trayectoria con ¿tierra?

Pistas de asteroides mapeados conocidos de más de 100 metros de tamaño que se cruzan con la órbita de la Tierra.

La tecnología explosiva nuclear pacífica real seleccionada dependería de los diseñadores, pero la fusión DD implementada en un dispositivo de fusión por fusión de fisión en varias etapas ha producido los dispositivos más grandes probados con éxito en la Tierra y probablemente sería la mejor tecnología inicial a considerar al intentar diseñe explosivos termonucleares pacíficos defensivos muy grandes para la defensa planetaria.

Una fusión secundaria iniciada por choque que inició una onda de detonación termonuclear en un cilindro roscado de líquido criodeuterio mantenido a alta presión es escalable para obtener un rendimiento en un rango muy amplio. Dichos dispositivos termonucleares de etapas múltiples podrían producir fácilmente rendimientos cientos de veces más grandes que el dispositivo termonuclear experimental más grande jamás probado en la Tierra. Imagen de un dispositivo explosivo termonuclear pacífico de dos etapas. La iniciación del primario esférico, tradicionalmente un dispositivo de fisión, produce una onda de detonación termonuclear de choque en una fusión cilíndrica secundaria de rendimiento sintonizable

(dibujo conceptual – algunos detalles técnicos significativos omitidos).

Si un gran asteroide se está hundiendo en la Tierra y solo faltan unas pocas semanas, puede que no haya tiempo para diseñar y construir explosivos nucleares especializados apropiados para contrarrestar la amenaza a toda la vida en la Tierra. Puede ser más prudente y más prudente hacer arreglos para tener preparados algunos dispositivos, pero tal vez no sea necesario usarlos en caso de que se detecte un asteroide en un camino de colisión con la tierra.

Los objetos cercanos a la Tierra (NEO) son cometas y asteroides que han sido empujados por la atracción gravitacional de los planetas cercanos en órbitas que les permiten ingresar al vecindario de la Tierra. La NASA tiene un programa para rastrear objetos que podrían chocar con la Tierra. No está claro si colectivamente nuestro mundo tiene actualmente los recursos y las medidas de ingeniería preparadas para responder al desafío de un asteroide asesino en un camino de colisión con la tierra.
NEO Enfoques cercanos a la Tierra
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Los recursos avanzados de diseño de armas son raros y se encuentran solo en unos pocos lugares del mundo. ¿No tendría sentido pedir a los diseñadores de armas de LANL y LLNL que diseñen, construyan y prueben explosivos nucleares pacíficos diseñados para defender toda la vida y prepararon una defensa planetaria efectiva y confiable contra asteroides y meteoritos deshonestos?

No existe un límite superior intrínseco para el rendimiento de un dispositivo termonuclear de etapas múltiples. La longitud de la fusión cónica secundaria puede ser arbitrariamente grande y ajustarse a las necesidades de defensa planetaria en lugar de objetivos militares.

El único límite al tamaño de una bomba termonuclear, es decir, uno cuyo rendimiento es impulsado en gran parte porque la fusión se produce debido a las altas temperaturas y presiones, está dado por la naturaleza.

Una supernova de tipo Ia es una explosión termonuclear en la que una estrella enana blanca entera, con una masa de hasta 1,44 masas solares, explota como una bomba termonuclear. Una enana blanca más pesada que esta masa, la masa Chandrasekhar, no puede ser apoyada contra su propia gravedad.

El rendimiento es completamente inimaginable en comparación con cualquier arma que los humanos hayan construido o construyan alguna vez. Está en algún lugar entre 2.4 * 10 ^ 28 y 4.8 * 10 ^ 28 megatones.

No podemos construir una estrella enana blanca.

El límite práctico para el rendimiento es la cantidad de material que se puede encontrar y armar en una configuración que puede explotar … el diseño Teller-Ulam se puede repetir para incorporar múltiples etapas de fisión / fusión / fisión si hay suficiente deuterio y tritio disponibles para la fusión .

No hay un límite teórico para el número de etapas, pero eventualmente cuando la bomba es lo suficientemente grande, la autogravitación comenzará a importar, porque el estrés gravitacional será lo suficientemente alto como para deformar la estructura.

Para la civilización basada en la Tierra, se podría decir que el límite es la aniquilación total de las personas en el planeta. Matemáticamente, el rendimiento puede ser mayor que esto, pero no habrá una segunda bomba. Entonces, lógicamente, hay una utilidad marginal decreciente. La utilidad marginal de mayor rendimiento es cero, si estamos hablando de una bomba lo suficientemente grande como para matar a todos los humanos en la Tierra.

Si bien eso suena loco, era perfectamente lógico al margen de la política de la guerra fría. Considere que estamos en el enfrentamiento de la guerra fría de dos lados. Ahora considere que un lado está ganando superioridad tecnológica sobre el otro. Si esta superioridad es suficiente para erosionar posiblemente la pretensión de la destrucción mutuamente asegurada (a través de escudos de misiles y otros), entonces un intento desesperado por restaurar el equilibrio de poder que MAD nos dio podría ser construir un dispositivo del día del juicio final. Si usted, como Unión Soviética, construye un dispositivo de este tipo, puede estar razonablemente seguro de que Estados Unidos no invadirá abiertamente su nación siempre que mantenga una probabilidad razonable de que termine la civilización. Sin embargo, esto no es preferible porque lo pone en el pie trasero. Un ejército versátil puede ejercer poder en una amplia variedad de conflictos más pequeños, pero un arma del día del juicio final solo puede darle la versión más básica de MAD.

Esto se conoce como el mecanismo de entrega del “patio trasero”. He visto pocos tratamientos del tema en Internet moderno, pero el siguiente es uno:

En busca de un boom más grande

Eso es principalmente sobre los Estados Unidos y Edward Teller. En realidad, discutió un 10 Gt (equivalente a TNT de gigaton) en un contexto de política pública. Dudo en llamar a estas discusiones “serias”, porque es difícil de creer si alguien es literalmente serio, o simplemente está tratando de ser una forma de defensor del diablo, motivando a otros a desescalar. Esto a menudo se ve hoy en la discusión de geoingeniería.

Pero incluso esa bomba probablemente no habría tenido el poder suficiente para eliminar a toda la civilización, o a todos los humanos vivos. Esto fue más una destrucción a escala continental. Sin embargo, habría implicaciones climáticas extremadamente serias y aterradoras para el resto del mundo.

Es bastante difícil construir una bomba lo suficientemente grande como para detonar en un solo lugar y matar literalmente a todos. Es mucho más probable que uno de estos mecanismos de entrega de “patio trasero” dependa de bombas “saladas”. Eso significa que rodeas la bomba en algún elemento que se hará radiactivo por la radiación de la bomba. Siempre que se asegure de que las consecuencias se mezclen lo suficiente en el sistema climático, tendrá una buena oportunidad de matar a todos. Agregue a esto una mezcla de diferentes vidas medias, y también tiene una buena oportunidad de matar a las personas que se refugiaron.

Digamos que quieres más, que esto no es suficiente. En un sentido cósmico, 10 Gt de energía en realidad no es tanto. Es:

10 Gt = 4.184 e 19 J

Esto es del orden de cuánta energía usa toda la humanidad en alrededor de un mes. Esa fue una bomba que nuestros científicos atómicos pensaron que era posible. Tenga en cuenta que de esto se deduce una conclusión muy extraña. Mientras no se necesite una fracción importante del PIB de EE. UU. Para construir una bomba de este tipo, si la construimos, probablemente constituiría la energía más barata que jamás hayamos producido. Simplemente no hay una forma segura de contenerlo en ningún lugar del planeta.

¿Pero qué hay del espacio? Pensemos en hacer pruebas “subterráneas” de estas superbombas en cuerpos astronómicos. Queremos un objeto que no tenga un núcleo fundido extremadamente activo, y donde podamos colocar la bomba en el centro. Ceres parece ser una buena primera suposición. Veamos la energía que se necesitaría para disociar el planeta enano por completo.

Energía de unión de Ceres = 7.3 e 25 J

Así que parece que podríamos probar “bajo tierra” una bomba de este tipo en el centro de Ceres, y no explotaría por completo. ¿Sería seguro? Quién sabe. Pero, ciertamente sería energía barata. Probablemente el récord mundial de energía más barata en toda la historia humana.

¿Pero por qué? ¿Por qué este usuario anónimo en Quora sigue hablando de superbombs? ¿Y por qué esta respuesta aún no ha terminado? Bueno, consideremos el arma Verne: una propuesta para lanzar cosas en órbita con un cañón. Esta idea tiene nueva viabilidad técnica si considera que se hace con armas nucleares:

La pistola Verne – KarlSchroeder.com

Con este tipo de enormes energías, podrías convertir lunas enteras en “pistolas de papa” gigantes para lanzar cargas útiles en misiones interestelares e incluso intergalácticas (!!). Las aceleraciones serían masivas, y obviamente nada biológico podría ir. El calor sería una locura, y todo el material en contacto directo con la explosión se desintegraría al menos parcialmente, pero si se diseña de abajo hacia arriba, todo es concebible. Todo esto aún se lograría colocando etapa tras etapa de combustible nuclear, que se transmuta fácilmente en nuevos elementos por la onda expansiva, y si se diseña cuidadosamente, agrega energía al fuego nuclear gigante.

Puede haber incluso más implicaciones de las superbombas de lo que jamás hayamos imaginado. ¿Qué pasa si colonizamos el sistema solar? ¿Sería posible que grupos de personas diseñaran bombas capaces de destruir la vida en múltiples planetas? Los requisitos para esto son aún mucho menores de lo que se necesita para una supernova, y podría arriesgar una gran fracción (si no toda) de civilización. Si un grupo lo suficientemente grande cree que este tipo de truco podría usarse para avanzar en su agenda política, ¿qué tipo de implicaciones tendría eso en la estabilidad de las civilizaciones avanzadas en general ?

Quizás la relativa facilidad de ampliar las armas nucleares de fusión por fisión tiene un papel importante en la explicación de la paradoja de Fermi. Tal vez defiende una forma más fuerte del argumento del fin del mundo que lo que aún se ha considerado.

Las bombas de fisión (como en Hiroshima y Nagasaki) no escalan muy bien: la más grande hasta la fecha y probablemente cerca del límite práctico es de 500 kilotones (alrededor de 25 Nagasakis). El problema es que los hace explotar ensamblando un montón de piezas que son cada una menos que una masa crítica en un todo que es más grande que una masa crítica. Entonces, cuanto más grande sea la bomba final, más piezas tendrás para comenzar. Y una vez que ha creado la masa crítica, explota, dispersando el combustible nuevamente. Por lo general, solo una fracción del combustible realmente reacciona, y luego solo si se juntan las piezas con (literalmente) fuerza explosiva, lo que se vuelve más difícil a medida que aumenta el número de piezas.

Las bombas de fusión por otro lado escalan bastante bien y probablemente podrían ser de cualquier tamaño que desee.

Primero, antes de siquiera considerar construir la bomba, ¿dónde se está construyendo? ¿Es un esfuerzo conjunto para construir la bomba por varios países con el consentimiento de los países vecinos? ¿Es el proyecto de una nación individual? ¿Por qué querrías construirlo? ¿A quién vas a bombardear? ¿Has eludido el tratado de no proliferación nuclear?

Antes de construirlo, hay muchos problemas financieros y diplomáticos que tratar. Y dado que va a tener el mayor impacto en la historia de las armas nucleares, (solo voy por armas nucleares y térmicas, ya que la pregunta especificada) puede estar seguro de que algún otro país intervendrá antes de que se pueda construir la ADM.

A continuación, sería la planificación para construirlo. ¿Cuánto tiempo tomaría eso? Maldita sea, esta es la mierda más poderosa en la historia de la humanidad y ¿estás tratando de terminarla en unas pocas semanas? Sigue soñando, hermano. La superación de las objeciones internacionales debería llevar más de unos pocos meses, y luego la planificación y la recopilación de materiales debería llevar una eternidad.

Dependiendo del material necesario para la ojiva, como Plutonio o Uranio, podría tomar una eternidad recolectar el Plutonio / Uranio necesario para construir la bomba nuclear más grande de la historia.

Después de superar los problemas para construirlo (por cierto, debería ser imposible, pero es teóricamente correcto), entonces viene la parte matemática real de planificar el radio de explosión y estimar los daños causados. Oh, espera, debería haber hecho eso de antemano …

Wikipedia:

Un arma termonuclear que pese poco más de 2,400 libras (1,100 kg) puede producir una fuerza explosiva comparable a la detonación de más de 1.2 millones de toneladas de TNT (5.0 PJ)

Un dispositivo nuclear no más grande que las bombas tradicionales puede devastar una ciudad entera por explosión, fuego y radiación.

¿Qué tan pesada es exactamente la bomba otra vez? Meh, veamos … Dependiendo de la información de la fuente, quedan alrededor de 6,000,000 de toneladas de uranio (las recuperables de todos modos); El plutonio de grado arma está disponible en alrededor de 183 toneladas en todo el mundo, sin tener en cuenta el plutonio de grado civil.

Por lo tanto, calcule el daño explosivo comparando el peso del arma con la destrucción y ahí lo tiene, armas que son completamente ficticias en la creación y dependencia que podrían reducir la mayoría de la civilización moderna a cenizas dentro de unos años de construcción y un sabotaje imposible de sobrevivir. agentes extranjeros como la CIA en los procesos de ensamblar suficientes materiales radiactivos que podrían matar a toda la población de China.

Su bomba H básica se puede ampliar a cualquier tamaño, pero no es algo eficiente si desea maximizar el daño. El radio de la explosión solo aumenta como la raíz cúbica de los megatones, lo que implica que para duplicar el área de la explosión, tienes que pasar de 1 a 4 megatones. Si en cambio hiciste dos bombas, solo necesitas dos bombas de 1 megatón. La mitad del material.

El único límite práctico es cuántas etapas podrías llegar a detonar antes de que las primeras etapas destruyan las etapas finales. En cierto momento, la onda de choque interrumpirá la geometría.