En Gadget se utilizaron este tipo de lentes que se iniciaban mediante un fragmento de explosivo rápido que ocupaba toda la base, iniciándose casi por igual el lento que el rápido. A pesar de esto, la lente continuaba comportándose igual que en el modelo teórico anteriormente descrito, ya que el lapso temporal entre el inicio de la detonación del lento y el rápido varía según las características de éstos. Por otro lado, no eran conos, si no pirámides. Concretamente, 20 con base hexagonal y 12 con base pentagonal. Con esto se lograba que todas ensamblaran correctamente con sus vértices apuntando al centro. Externamente, la superficie de la esfera de lentes explosivas era idéntica a la de un balón de fútbol.

Modelo práctico de una lente explosiva. Esta es solo una variante de las muchas existentes

El desarrollo de las lentes explosivas se materializó gracias a las investigaciones de Seth Neddermeyer y John Von Newman, ambos científicos del Proyecto Manhattan. En un principio, se consideró infalible el sistema de ensamblaje de cañón y a pesar de su baja eficiencia, la guerra apremiaba y entre la producción de U-235 y Pu-239 se consideró que habría bastante material fisible. No obstante, el Pu-239 contenía un elevado porcentaje de Pu-240, lo cual vetaba su uso en tal sistema y dejaba a EEUU sin una importante fuente de material para bombas. Para aprovecharlo, el doctor Seth Neddermeyer propuso el ensamblaje de implosión e inició los experimentos (Algunos bastante rocambolescos que le hicieron ganarse la reputación de “un poco loco” dentro de Oak Ridge) sin demasiado éxito. Fue Von Newman quien ofreció la solución mediante su diseño de la lente explosiva.

Para que funcionase correctamente, las lentes debían fabricarse y ensamblarse con gran precisión ya que de otra forma no se lograría la simetría deseada. Por otro lado, la capa formada por éstas no era maciza. Las lentes formaban entre sí espacios vacíos también con forma piramidal y que servían para espaciarlas. Si se hubiesen montado sin esos espacios, la onda de choque generada por una interferiría con las que le rodean y así sucesivamente. Respecto al grado de simetría logrado, este está ligado directamente al número de lentes usadas. Si bien en Gadget se usaron un total de 32, pueden llegar a usarse mucha más, considerándose 92 lentes el máximo práctico.

Bomba de caida libre estadounidense Mk-7. Basada en el ensamblaje de implosión, usaba 92 lentes para comprimir el núcleo

Finalmente estaba el requisito de la simultaneidad. Todas y cada una de las lentes debía iniciarse en el mismo momento. Los 32 detonadores, que podían ajustarse con una precisión de 10 nanosegundos, consistían en un delgado hilo de oro o platino que se vaporizaba al circular por él un pulso de corriente ofrecido por un condensador que a su vez se cargaba con unas baterías. Para lograr la violenta vaporización del alambre se requería que la intensidad del pulso rondase los 800 amperios y los 5.000 voltios, permitiendo así iniciar una cápsula de PETN (Tetranitrato de Pentaeritrita). El PETN es capaz de iniciar por si solo el alto explosivo, pero para iniciar éste se requiere el efecto de la vaporización del alambre. Es decir, a diferencia de los clásicos fulminantes, es difícil que el PETN se inicie de forma accidental. Este sistema se mostró mucho más preciso que el tradicional, que implica que se caliente un cable para iniciar algún fulminante, llevando esto demasiado tiempo. Implosión real filmada con rayos X.

Otro modelo de detonador conocido como “slapper” reemplazó en poco tiempo al de filamento explosivo ya que era más seguro y eficaz, siendo el más extendido con diferencia en las bombas de hoy día. Consiste en proyectar mediante la detonación de una pequeña esfera de explosivo muy comprimido, una delgada chapa a muy altas velocidades contra la superficie del explosivo de la lente, iniciándose por el choque a gran velocidad.

Las lentes descritas representan el modelo más básico, principalmente por que nada parecido se había hecho antes. Con el tiempo se han desarrollado otras más evolucionadas con las que se lograba por ejemplo reducir el grosor de la capa formada por éstas. Un ejemplo sería la sustitución del explosivo lento por algún material inerte con una densidad alta pero comprimible (Espumas plásticas). De esta forma se lograría el retraso del cenit de la onda expansiva sin llegar a inhibir la explosión. Otras versiones más complejas recurren a montajes estratificados donde combinan explosivos lentos y materiales inertes que generan una onda con forma cóncava y que inicia el explosivo rápido para que sea este quien entregue la onda de choque ya con la forma deseada.

Finalmente comentar que además de las lentes se ha trabajado y trabaja en otros medios para crear unas ondas de choque con una forma determinada, adaptándose así a núcleos de material fisible con otras formas además de la esférica. Suponiendo un cilindro de material fisible, éste se rodea de alto explosivo y mediante la onda expansiva de detonaciones más pequeñas calculadas con mucha precisión, se logra que todo el explosivo ese inicie de forma simultánea. En este aspecto se han desarrollado decenas de modelos experimentales.

2.2- El escudo absorbe-neutrones/Pusher

Fatman. Nótese la diferente arquitectura de la bomba al estar basada en el ensamblaje de implosión

Teniendo en cuenta que estamos estudiando el ensamblaje de implosión desde sus capas más externas hasta su centro con el fin de explicar como se desarrolla la explosión (Con excepción del iniciador de neutrones), ahora lo correcto es estudiar el pusher (Empujador en castellano). Una explosión convencional tras elevar enormemente la presión de su entorno provoca también que decaiga al momento, y en la explosión de las lentes ocurre eso mismo. Es la onda de Taylor. Para mitigar este efecto, en contacto con los explosivos se coloca una esfera hueca de aluminio que además favorece la homogeneidad de la onda de choque. En aleación con el aluminio en bajas cantidades o en una capa aparte, se usa el boro. Este evita que escapen los neutrones del tamper de U-238. En caso de usarse una capa parte, el boro se alearía con aluminio en una concentración mayor. Es lo que se conoce como escudo absorbe-neutrones.

2.3- El tamper/reflector de neutrones

Dada la enorme velocidad a la que se comprime el núcleo de la bomba (Que no núcleo atómico), la aplicación de U-238 como reflector de neutrones y tamper no presenta inconvenientes, por lo que es usado. Dentro de la esfera hueca de aluminio y boro se encuentra el tamper que a su vez rodea al material fisible. Dado el nivel de compresión alcanzado, el U-238 participa activamente en la fisión mejorando el rendimiento al reflejar los neutrones y generando también neutrones y energía gracias a la fisión rápida la que se ve sometido. Un pequeño porcentaje de la potencia del artefacto puede ser proporcionada por el U-238 del tamper.

2.4 - Iniciador de neutrones

En el centro del núcleo de la bomba, dentro de la esfera de material fisible, se encuentra el iniciador de neutrones. En el caso de Gadget también se recurrió al sistema de Berilio/polonio, pero en este caso se trataba de algo más complejo. En una esfera hueca de berilio de unos 2 centímetros de diámetro se introdujo otra maciza también de berilio de inferior tamaño. Ambas estaban protegidas de las radiaciones mediante las capas de níquel y oro comentadas en el ensamblaje de cañón. Entre la esfera maciza y la superficie interna de la hueca se introdujo un sustrato y el polonio Po-210 de forma que sus radiaciones alfa no afectasen al berilio mientras la esfera se mantuviese en ese estado.

Una vez las lentes explosivas comprimiesen todo, la onda de choque colapsaría al iniciador mezclando en una esfera de gran densidad el polonio y el berilio iniciándose la emisión de neutrones.

No obstante, además los iniciadores comentados para Gadget y Little Boy, existe uno específico solo para ensamblajes de implosión. Ubicada también en el centro de la esfera de material fisible, puede usarse una cápsula que contenga deuterio y tritio como fuente de neutrones. En el próximo artículo donde se analizarán las bombas de fusión, se explicará más detalladamente este fenómeno. Pero para no dejar nada suelto, comentaré que bajo altas presiones y temperaturas, estos dos elementos ligeros pueden sufrir el fenómeno conocido como fusión nuclear, donde dos núcleos ligeros se unen dando lugar a uno más pesado además de emitir neutrones y energía. La onda de choque es suficiente para iniciar la fusión de estos 2 isótopos del hidrogeno y que estos a su vez inicien la reacción en cadena de la masa supercrítica.