Las bombas de hidrógeno o termonucleares utilizan la energía liberada por la fusión de isótopos de hidrógeno. Para desencadenar este proceso emplean uranio o plutonio como combustible para una pequeña bomba nuclear que oficia de detonante. Presentan por tanto una enorme dificultad para ser fabricadas. El arsenal nuclear de la mayoría de los países desarrollados contiene este tipo de bombas, que son mucho más potentes, de pequeño tamaño y livianas en comparación con las que usan otras tecnologías.
En todos los casos, de acuerdo a la ecuación de Einstein, parte de la masa nuclear se transforma en energía, y esta energía produce el enorme calor y la explosión que constituyen el descomunal poder destructivo de estas armas. Esta liberación de energía provoca entonces la destrucción y la mayoría de las muertes en forma casi inmediata en una zona muy extensa. Por otra parte, como efecto colateral, se produce una cantidad muy importante de radiación ionizante capaz de producir la muerte a más largo plazo o dejar graves secuelas en aquellas personas expuestas.
Los efectos colaterales mencionados son también importantes, ya que pueden depositar en la atmósfera y en las zonas cercanas a la explosión una cantidad significativa de elementos radioactivos, algunos de vida media muy larga. Este hecho se conoce como fallout. Si la bomba detona cerca del suelo, entonces la cantidad de polvo mezclado con residuos radioactivos es mucho mayor, lo que a largo plazo producirá un daño por radiación mucho más importante, ya que el polvo radioactivo queda en suspensión en la atmósfera y es trasladado por los vientos a grandes distancias.
Algunos de los fragmentos radioactivos peligrosos son el estroncio 90 y el cesio 137, cuyas vidas medias son de aproximadamente 30 años y, al ser de fácil incorporación a las sustancias orgánicas, potencian los efectos de la radioactividad producida por las detonaciones nucleares.
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