Abbiamo già detto che la bomba atomica (a fissione) si basa sul fatto che se un neutrone colpisce
un nucleo di un
materiale pesante (solitamente l'sotopo 235 dell'uranio o plutonio) che si fraziona in due
parti producendo un’enorme energia, e liberando altri due neutroni che mantengono la
reazione a catena. Nell’uranio così come questo si trova in natura, questa reazione
avviene spontaneamente ma viene frenata perché, essendo l'uranio fissile, cioè
l'uranio 235 in scarsa quantità, la reazione si ferma immediatamente e solo pochi atomi
si dividono dando energia.
Per fare avvenire un’esplosione atomica l’uranio 235 usato dev’essere
fertile, cioè sufficientemente arricchito, quindi concentrato, e deve avere un volume
abbastanza grande da tamponare la dispersione di neutroni.
Quando la massa del nostro materiale radioattivo è abbastanza grande da assicurare un
equilibrio tra le reazioni avvenute e quelle fallite si dice che la sua massa è critica,
cioè che può provocare una reazione a catena capace di far esplodere l'oggetto, a causa
delle numerosissime fissioni che avvengono nell’unità di tempo. Nelle bombe nucleari
le 2 masse subcritiche si trovano distanti tra loro e solo nel momento in cui l'ordigno
viene innescato le due parti si uniscono dando luogo a un'esplosione nucleare.
Ci sono due modi per trasformare una massa subcritica in una critica o anche ipercritica:
- Il metodo "balistico": le due metà del materiale esplosivo sono ai capi di un cilindro in mezzo al quale c'è il vuoto. Per innescare la bomba si fanno esplodere due cariche di esplosivo convenzionale che scagliano le due metà una contro l'altra. Di colpo le due meta compongono una massa ipercritica compressa che automaticamente esplode. Questo metodo è valido solo se si utilizza uranio-235. Questo è proprio il tipo di bomba usata durante la seconda guerra mondiale nella città giapponese di Hiroshima.
- Il secondo metodo si basa sul fatto che una massa subcritica, se fortemente compressa, può trasformarsi in una massa critica o ipercritica. Questo tipo di bomba è di forma sferica, nel centro di essa c'è il materiale fissile (uranio-235 o plutonio), nello strato sotto la corazza c'è invece dell'esplosivo chimico. Quando la bomba viene innescata, l'esplosivo esplode creando una onda d'urto verso il centro della bomba che comprime molto rapidamente il materiale fissile finché esso non raggiunge una massa ipercritica ed esplode.