Como funcionam as armas nucleares

Uma arma nuclear libera energia não da química, como o TNT, mas do próprio núcleo do átomo. Uma única ogiva do tamanho de uma geladeira pode liberar mais energia do que todas as bombas lançadas na Segunda Guerra Mundial juntas. Há dois mecanismos básicos: fissão e fusão.

Fissão: dividir átomos pesados

Certos isótopos pesados — urânio-235 e plutônio-239 — se partem em dois fragmentos mais leves quando atingidos por um nêutron, liberando energia e dois ou três nêutrons novos. Se houver material suficiente e compacto o bastante (uma massa crítica), esses nêutrons provocam novas fissões e a reação cresce exponencialmente: cerca de 80 gerações de duplicação acontecem em menos de um microssegundo.

O problema de engenharia é manter o material subcrítico até o instante da detonação. Duas soluções foram construídas em 1945:

• Tipo canhão: um pedaço de urânio é disparado por um cano contra outro. Simples e tão confiável que nunca foi testado por completo antes do uso — foi a Little Boy, a bomba de Hiroshima, de cerca de 15 quilotons.
• Implosão: uma esfera de plutônio é comprimida até a supercriticalidade por explosivos convencionais detonados com precisão de microssegundos. Esse projeto foi comprovado no teste Trinity e usado na Fat Man sobre Nagasaki.

Armas puramente de fissão param em algumas centenas de quilotons — a maior já testada, Ivy King, rendeu cerca de 500 kt.

Fusão: o salto termonuclear

A fusão une núcleos leves — deutério e trítio — e libera ainda mais energia por grama, mas exige temperaturas de dezenas de milhões de graus. O único “fósforo” prático é a própria bomba de fissão. No projeto em estágios de Teller–Ulam, um «primário» de fissão dispara primeiro, e seus raios X comprimem e acendem um «secundário» de fusão fisicamente separado antes que a bomba se despedace. Em princípio os estágios podem ser encadeados indefinidamente — foi assim que a União Soviética chegou a 50 megatons com a Bomba Tsar.

A maioria das ogivas modernas é de dois estágios termonucleares, normalmente reforçadas (boosted): alguns gramas de gás deutério-trítio injetados no primário elevam muito sua eficiência, o que permite ogivas pequenas, leves e seguras que ainda rendem centenas de quilotons.

Por que as ogivas modernas são «menores»

Os mísseis da Guerra Fria eram imprecisos, e as superpotências compensavam com ogivas de vários megatons. Conforme a orientação melhorou, a precisão substituiu a força bruta: uma ogiva estratégica típica em serviço hoje — como a americana W88 (455 kt) ou a ogiva do russo Topol (800 kt) — fica muito abaixo dos monstros de vários megatons dos anos 1960, e um míssil agora leva várias ogivas de alvo independente (MIRV) em vez de uma só gigante.

Veja a diferença você mesmo

A melhor forma de entender esses números é compará-los no mapa: experimente a bomba de Hiroshima, de 15 kt, depois uma ogiva moderna Topol de 800 kt sobre Washington, depois a Bomba Tsar de 50 megatons — tudo no simulador. Como a destruição de fato acontece está em efeitos de uma explosão nuclear.