Explosión nuclear

La primera explosión nuclear artificial ocurrió el 16 de julio de 1945 a las 5:50 a. m. en el sitio de pruebas Trinity cerca de Alamogordo, Nuevo México , en los Estados Unidos , un área ahora conocida como el Campo de Pruebas de Misiles de White Sands . ^{[ 4 ] [ 5 ]} El evento consistió en la prueba a gran escala de una bomba atómica de fisión de tipo implosión . En un memorándum al Secretario de Guerra de los Estados Unidos, el general Leslie Groves describe el rendimiento como equivalente a 15 000 a 20 000 toneladas de TNT. ^{[ 6 ]} Después de esta prueba, una bomba nuclear de tipo cañón de uranio ( Little Boy ) fue lanzada sobre la ciudad japonesa de Hiroshima el 6 de agosto de 1945, con un rendimiento de explosión de 15 kilotones; y una bomba de tipo implosión de plutonio ( Fat Man ) sobre Nagasaki el 9 de agosto de 1945, con un rendimiento de explosión de 21 kilotones. Fat Man y Little Boy son los únicos casos en la historia en los que se han utilizado armas nucleares como acto de guerra.

El 29 de agosto de 1949, la URSS se convirtió en el segundo país en probar con éxito un arma nuclear. El RDS-1 , apodado "First Lightning" por los soviéticos y "Joe-1" por los estadounidenses, produjo una explosión de 20 kilotones y era esencialmente una copia del diseño de implosión de plutonio del Fat Man estadounidense. ^{[ 7 ]}

La primera explosión que involucró fusión termonuclear fue la prueba estadounidense Greenhouse George de 1951, que utilizó una mezcla de deuterio y tritio . La primera arma termonuclear de dos etapas de Estados Unidos , Ivy Mike , fue detonada el 1 de noviembre de 1952 en el atolón de Enewetak y produjo 10 megatones de fuerza explosiva. La primera arma termonuclear probada por la URSS, RDS-6s (Joe-4), fue detonada el 12 de agosto de 1953 en el sitio de pruebas de Semipalatinsk en Kazajstán y produjo alrededor de 400 kilotones. ^{[ 8 ]} El diseño de RDS-6s, apodado Sloika, era notablemente similar a una versión diseñada para Estados Unidos por Edward Teller apodada " Despert Clock ", en el sentido de que el dispositivo nuclear era un arma de dos etapas: la primera explosión fue desencadenada por fisión y la segunda explosión más potente por fusión . El núcleo del Sloika consistía en una serie de esferas concéntricas con materiales alternos para ayudar a aumentar el rendimiento explosivo.

En los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial , ocho países realizaron pruebas nucleares con 2475 dispositivos disparados en 2120 pruebas. ^{[ 9 ]} En 1963, Estados Unidos, la Unión Soviética y el Reino Unido firmaron el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares, comprometiéndose a abstenerse de realizar pruebas de armas nucleares en la atmósfera, bajo el agua o en el espacio exterior. El tratado permitía las pruebas subterráneas. Muchas otras naciones no nucleares se adhirieron al Tratado tras su entrada en vigor; sin embargo, Francia y China (ambos estados con armas nucleares) no lo han hecho.

La principal aplicación hasta la fecha ha sido militar (es decir, armas nucleares), y el resto de las explosiones incluyen las siguientes:

• Propulsión por pulsos nucleares , incluyendo el uso de una explosión nuclear como estrategia de desviación de asteroides.
• Generación de energía; véase PACER
• explosiones nucleares pacíficas

Con la firma en 1996 del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares , cesaron los ensayos nucleares subterráneos en todo el mundo, con la excepción de los ensayos realizados por India y Pakistán en 1998.

En el siglo XXI, el único país que realiza pruebas de armas nucleares convencionales es Corea del Norte . Su programa ha llevado a cabo seis pruebas, comenzando con un dispositivo de fisión en 2006 y, más recientemente , probando un posible dispositivo de fusión de dos etapas en 2017. ^{[ 10 ]}

Además de las pruebas de bombas, se cree que en el accidente de radiación de Nyonoksa en Rusia en 2019 se produjo una explosión nuclear, es decir, una reacción en cadena de fisión .

Además, desde la década de 1970 se han producido pequeñas explosiones de fusión en diversas instalaciones de fusión por confinamiento inercial en todo el mundo. Si bien se cree que ningún Estado posee ni investiga armas de fusión pura , estos experimentos contribuyen a la gestión de los arsenales nucleares de los Estados.

Desde la prueba Trinity y excluyendo el uso en combate, los países con armas nucleares han detonado aproximadamente 1700 explosiones nucleares, todas menos seis como pruebas. De estas, seis fueron explosiones nucleares pacíficas . Las pruebas nucleares son experimentos realizados para determinar la efectividad, el rendimiento y la capacidad explosiva de las armas nucleares. A lo largo del siglo XX, la mayoría de las naciones que han desarrollado armas nucleares realizaron una prueba escenificada de las mismas. Las pruebas de armas nucleares pueden proporcionar información sobre cómo funcionan las armas, así como sobre cómo se comportan en diversas condiciones y cómo se comportan las estructuras cuando se someten a una explosión nuclear. Además, las pruebas nucleares se han utilizado a menudo como un indicador de poder científico y militar, y muchas pruebas han tenido una intención abiertamente política; la mayoría de los estados con armas nucleares declararon públicamente su estatus nuclear mediante una prueba nuclear. Se han realizado pruebas nucleares en más de 60 lugares en todo el mundo; algunos en áreas aisladas y otros más densamente poblados. ^{[ 13 ]} La detonación de armas nucleares (en una prueba o durante la guerra) libera lluvia radiactiva que preocupó al público en la década de 1950. Esto condujo al Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares de 1963, firmado por Estados Unidos, Gran Bretaña y la Unión Soviética. Este tratado prohibió los ensayos de armas nucleares en la atmósfera, el espacio ultraterrestre y bajo el agua. ^{[ 14 ]}

El Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares de 1996 prohíbe todas las explosiones nucleares por parte de todos los Estados miembros. En el contexto de la fisión nuclear, Estados Unidos impulsó esta medida como un estándar de "rendimiento cero".

El registro de las negociaciones deja claro que el CTBT no permite ningún rendimiento de las explosiones de fisión: ni un kilotón; ni una tonelada; ni un kilogramo; ni un miligramo de rendimiento de fisión. ^{[ 15 ]}

Según Garwin y Simonenko, el Tratado no fue concebido para aplicarse a ningún experimento con reactores nucleares, y por lo tanto no se aplica a dichos experimentos. Esto incluye las pruebas de accidentes con reactores rápidos , incluso con neutrones rápidos y instantáneos, como las que se realizarían en una prueba de bomba. Mientras no se obtenga ningún conocimiento ni avance en el diseño de armas nucleares, el Tratado no se aplica.

Durante los experimentos de la Instalación Nacional de Ignición se producen rendimientos de fisión muy pequeños cuando los neutrones de 14 MeV fisionan núcleos de elementos pesados, especialmente uranio empobrecido en el hohlraum . ^{[ 16 ]}

El Programa de Gestión y Administración de Reservas Nucleares de EE. UU. , establecido al final de la Guerra Fría, preveía la verificación computacional y experimental continua de la fiabilidad de las armas de fusión almacenadas . EE. UU., Reino Unido, Francia, Rusia y China han logrado realizar "disparos" de fusión por confinamiento inercial láser , pequeñas implosiones seguidas de una rápida liberación de energía de fusión, es decir, una explosión.

Un componente del Programa de Maquinaria Nuclear de Estados Unidos (US SSMP) es la Instalación Nacional de Ignición de 1997. En 1999, el Departamento de Energía de Estados Unidos , en respuesta a la preocupación del senador Tom Harkin , declaró que «los experimentos de la NIF no se consideran explosiones nucleares» y que «el gran tamaño de las instalaciones necesarias para lograr la fusión por confinamiento inercial descarta la militarización». ^{[ 17 ]} En 1998, investigadores de políticas de Princeton publicaron «La cuestión de las explosiones de fusión pura bajo el CTBT». Buscaban una prohibición de las pruebas por encima de 10 ¹⁴ neutrones y del uso de tritio , que aumenta el rendimiento aproximadamente veinte veces en comparación con las reacciones deuterio-deuterio y constituye la mayor parte del rendimiento de fusión en armas termonucleares y potenciadas. ^{[ 18 ]} Estas no fueron adoptadas y el rendimiento de fusión ha aumentado 11 000 veces desde entonces.

En 2022, el NIF alcanzó 3,15 MJ y, por primera vez, una ganancia de energía superior a uno , equivalente a la explosión química de 752 gramos de TNT, o tres barras de dinamita, y en una escala de tiempo de nanosegundos en lugar de los milisegundos de un explosivo químico. Esto generó una mayor preocupación sobre el estatus de tales experimentos en virtud del Tratado y el desarrollo de armas de fusión pura . ^{[ 17 ]}

El efecto dominante de un arma nuclear (la explosión y la radiación térmica) son los mismos mecanismos de daño físico que los explosivos convencionales , pero la energía producida por un explosivo nuclear es millones de veces mayor por gramo y las temperaturas alcanzadas están en las decenas de megakelvin . Aproximadamente la mitad de la energía liberada aparece como explosión y choque, aproximadamente un tercio como radiación térmica y el resto como radiación nuclear inmediata y residual. ^{[ 1 ]} Debido a que la radiación térmica viaja a la velocidad de la luz, el destello de calor llega a un observador varios segundos antes que la onda expansiva, y para armas grandes puede iniciar incendios y causar quemaduras de tercer grado a distancias de decenas de kilómetros. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Las armas nucleares son bastante diferentes de las armas convencionales debido a la enorme cantidad de energía explosiva que pueden producir y los diferentes tipos de efectos que hacen, como altas temperaturas y radiación ionizante.

El impacto devastador de la explosión no se detiene después de la explosión inicial, como ocurre con los explosivos convencionales. Una nube de radiación nuclear viaja desde el hipocentro de la explosión, afectando a los seres vivos incluso después de que cesen las ondas de calor. Los efectos en la salud humana derivados de las explosiones nucleares provienen de la onda expansiva inicial, la exposición a la radiación y la lluvia radiactiva. La onda expansiva inicial y la exposición a la radiación provienen de la explosión inmediata, cuyos efectos en la salud humana varían según la distancia al centro de la explosión. La onda expansiva puede reventar tímpanos y pulmones, lanzar a las personas hacia atrás y provocar el derrumbe de edificios. ^{[ 21 ]} La exposición a la radiación se produce en la explosión inicial y puede continuar durante un tiempo prolongado en forma de lluvia radiactiva. El principal efecto en la salud de la lluvia radiactiva es el cáncer y las malformaciones congénitas, ya que la radiación provoca cambios en las células que pueden matarlas o hacerlas anormales. ^{[ 22 ]} Cualquier explosión nuclear (o guerra nuclear ) tendría efectos catastróficos, de gran alcance y a largo plazo. La contaminación radiactiva causaría mutaciones genéticas y cáncer a lo largo de muchas generaciones. ^{[ 23 ]}

Otro posible efecto devastador de la guerra nuclear se denomina invierno nuclear . La idea se popularizó en la cultura popular durante la década de 1980, cuando Richard P. Turco , Owen Toon , Thomas P. Ackerman, James B. Pollack y Carl Sagan colaboraron y produjeron un estudio científico que sugería que el clima y el tiempo de la Tierra pueden verse gravemente afectados por una guerra nuclear. ^{[ 24 ]} La idea principal es que una vez que comienza un conflicto y los agresores comienzan a detonar armas nucleares, las explosiones expulsarán pequeñas partículas de la superficie terrestre a la atmósfera, así como partículas nucleares. También se supone que se producirán incendios generalizados, similares a los ocurridos en Hiroshima y Nagasaki al final de la Segunda Guerra Mundial, lo que provocará que hollín y otras partículas nocivas también se introduzcan en la atmósfera. ^{[ 25 ]} Una vez que estas partículas nocivas se elevan, los fuertes vientos de las capas superiores de la troposfera pueden transportarlas miles de kilómetros y terminar transportando lluvia radiactiva y también alterar el balance de radiación de la Tierra. Una vez que hay suficientes partículas pequeñas en la atmósfera, pueden actuar como núcleos de condensación de nubes, lo que provoca un aumento de la nubosidad global, que a su vez bloquea la insolación solar entrante e inicia un período de enfriamiento global. Esto es similar a una de las principales teorías sobre la extinción de la mayoría de las especies de dinosaurios, en la que una gran explosión expulsó pequeñas partículas a la atmósfera y resultó en una catástrofe global caracterizada por temperaturas más frías, lluvia ácida y la capa KT . ^{[ 26 ]}