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Armas nucleares

Armas nucleares en el mundo

Un arma nuclear es un explosivo de alto poder que utiliza la energía nuclear. Esto incluye el vector transportador, como los misiles balísticos intercontinentales, los misiles

balísticos de lanzamiento submarino y parte de la infraestructura involucrada en su manejo y operación

La primera detonación nuclear fue la denominada Prueba Trinity realizada en la población de Alamogordo, Nuevo México, Estados Unidos el 16 de julio de 1945, como parte experimental del Proyecto Manhattan.2 Poco tiempo después otras dos atómicas de uranio y de plutonio fueron detonadas respectivamente sobre las ciudades de Hiroshima y Nagasaki, Japón. Algunos autores3señalan que las bombas nucleares no habrían sido la principal razón de la rendición japonesa y que los Estados Unidos habría tenido otros propósitos, como mostrar a la URSS la nueva arma con la que contaban para el periodo de posguerra que se iniciaba. De todas formas, provocó un gran impacto en el pueblo japonés y probablemente aceleró su rendición incondicional, dando así fin a la Segunda Guerra Mundial en el Teatro del Pacífico. Este evento dio inicio a lo que se ha denominado como «la era nuclear».

Las bombas nucleares se encuentran entre las armas con mayor poder de destrucción, por lo que comúnmente se les incluye dentro de la clasificación ABQ. Su radio de acción alcanza decenas o centenares de kilómetros a partir del punto de detonación. Aunado a ello, las armas nucleares producen daños asociados como la contaminación radiactiva y el invierno nuclear

Procesado del uranio y el plutonio

En torno al 98 % de los átomos de uranio que existen en la biosfera tiene un peso atómico de 238, mientras que el 1 % remanente contiene el isótopo 235, por lo que se requiere separarlo físicamente para reunir las cantidades necesarias para sostener una reacción nuclear en cadena, ya que el uranio 235 es el isótopo fisible. La separación de ambos isótopos exige procesos extensos, complicados y costosos. El enriquecimiento que se llevó a cabo en el Proyecto Manhattan usó dos mecanismos, uno de separación electromagnética en un Calutrón, y otro, mediante difusión gaseosa.

Potencia nuclear EE.UU. es el único país que ha utilizado alguna vez armas nucleares en la práctica, contra las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki (6 y 9 de agosto de 1945). Dispone actualmente de 534 misiles balísticos intercontinentales (ICBM) de los modelos Minuteman III y Peacekeeper; 432 misiles balísticos de lanzamiento submarino (SLBM) Trident C4 y D5 (desplegados en los 17 submarinos clase Ohio); y aproximadamente dos centenares de bombarderos nucleares de largo alcance, entre los que se cuentan 16 "invisibles" del tipoB-2. El total de cabezas nucleares desplegadas podría oscilar, según fuentes, entre 5000 y 10 000.

El diseño de la primera bomba H fue realizado por Stanislaw Ulam y Edward Taller. El diseño Teller-Ulam (que es como ha pasado a la Historia) consiste en un contenedor cilíndrico de plomo (para protección biológica) conteniendo:

En un extremo, se ubica una bomba atómica de fisión por implosión de Plutonio, de poca potencia. A esta bomba A se le llama "primario" y actúa, como hemos visto, de detonante (como si fuera una cerilla) para disparar el proceso.

Al otro extremo, un depósito cilíndrico o elipsoidal conteniendo deuteruro de litio (es decir, hidruro-2 de litio-6 o hidruro-2 de litio-7), llamado "liddy", en cuyo centro se ubica una barra o elipsoide hueco de Plutonio-239 o Uranio-235 llamado "centelleador", que tiene unos 2,5 cm de diámetro. Este depósito, conocido en el ambiente científico como el "caldero de la bruja", se conoce técnicamente como "secundario".

Este depósito está envuelto en un blindaje de algún material muy denso como acero al tungsteno o incluso uranio.

Por los bordes entre el secundario blindado y la cobertura exterior de Plomo está el llamado "canal de radiación", hecho depoliestireno. El poliestireno tiene una curiosa propiedad física: refleja los rayos X en un ángulo de 90º, lo que como se verá más adelante será muy útil.

Finalmente, entre el primario y el secundario se encuentra un escudo del mismo material que el blindaje del secundario (es de hecho un blindaje adicional del secundario), construido también en uranio, acero o tungsteno. A esto se le denomina "pusher/tamper":

Cuando explota el primario (la bomba atómica), la secuencia de acontecimientos es la siguiente:

El frente de rayos X blandos (el 80 % de la energía del primario) se escapa a la velocidad de la luz.

El frente de choque de energía termocinética se escapa mucho más despacio, a 1/300 de la velocidad de la luz.

El equilibrio térmico en la totalidad del sistema queda establecido muy rápidamente, así que la temperatura y la densidad energética se tornan uniformes en el canal de radiación.

Una parte de los rayos X emitidos por el primario entran en el canal de radiación lleno de poliestireno, rebotan en ángulo de 90º e inciden directos hacia el centro del secundario, donde se encuentra el centelleador de plutonio.

El centelleador de Plutonio, ante semejante bombardeo masivo de rayos X (no olvidemos que está a unos pocos decímetros de una bomba atómica explotando) se activa y comienza a emitir a su vez grandes dosis de rayos X. El deuteruro de litio ("liddy") se encuentra ahora entre un flujo neutrónico masivo procedente del canal de radiación que lo envuelve y otro flujo neutrónico masivo procedente de la primera fase de la detonación del centelleador. Por compresión cilíndrica, su diámetro se convierte en 1/30 del original y su densidad se multiplica por mil.

El centelleador se comprime también y deviene supercrítico, transformándose en una "segunda bomba atómica" en el centro del contenedor de liddy, lo que produce en la práctica una doble onda de choque de radiación X blanda convergente.

Mientras tanto, el pusher/tamper se vaporiza por la expansión cinético-térmica del primario. Ahora, el liddy comprimido a mucho más de 1000 veces su densidad original por la doble onda de choque es alcanzado por una dosis masiva de radiación térmica.

Se produce la fusión. Se empiezan a generar grandes cantidades de tritio por la reacción Nr 3 de las que hemos visto al principio, o por la Nr 5 y la Nr 6 mediante los neutrones producidos por la Nr 2, y cantidades enormes de energía. La temperatura sube a 300 millones de K, acelerando fuertemente las reacciones de fusión.

Antes de que el contenedor se disgregue (20 a 40 nanosegundos) el ciclo se completa, la mayor parte del liddy fusiona convirtiéndose principalmente en helio-4 (helio natural) y neutrones de alta y baja energía que han ido escapando del proceso. La energía liberada puede ascender a más de una milésima parte de la energía total de salida del Sol.

Además, si el pusher/tamper es de uranio, éste, en estado plasmático, se ve ahora atrapado entre las energías procedentes del primario y las del secundario, produciéndose en él una fisión casi perfecta, de altísima eficiencia, que puede llegar a duplicar la potencia de la bomba (proceso de fisión-fusión-fisión).

Existe un límite máximo a la potencia de una bomba así (debido a que el contenedor de liddy no puede ser demasiado grande, porque si no la hidrodinámica de la radiación en su interior se torna asimétrica y el proceso funciona mal): unos 15 megatones. Pero se puede utilizar esta bomba, a su vez, como "primario" de un "secundario" aún mayor, cuya potencia podría llegar a ser de 100 a 1000 veces superior, es decir, en torno a 15 gigatones, es decir, la potencia total de salida del sol durante 40-80 ns. Nunca se han fabricado bombas tan potentes, pero los rusos llegaron a hacer una "de tres etapas", llamada bomba del Zar, cuya potencia teórica superaba los 100 MT (reducida a 50 usando un pusher/tamper de plomo, que absorbe los rayos X y por tanto contamina la reacción, para hacer otras pruebas), y varias que llegaron a ser militarizadas en el rango de los 25 Mt. Sería teóricamente posible seguir añadiendo etapas, pero a partir de la tercera implica una serie de problemas de homogeneidad térmica y magnetohidrodinámica de muy difícil resolución.