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Articulo de referencia

Castillo Bravo

Coordenadas : 11°41′50″N 165°16′19″E / 11.69722°N 165.27194°E / 11.69722; 165.27194 Castle Bravo fue la primera de una serie de pruebas de diseño de armas termonucleares de alto...

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Coordenadas : 11°41′50″N 165°16′19″E / 11.69722°N 165.27194°E / 11.69722; 165.27194

Castle Bravo fue la primera de una serie de pruebas de diseño de armas termonucleares de alto rendimiento realizadas por Estados Unidos en el atolón Bikini , Islas Marshall , como parte de la Operación Castle . Detonada el 1 de marzo de 1954, la bomba sigue siendo el dispositivo nuclear más potente jamás detonado por Estados Unidos y la primera arma termonuclear alimentada con deuteruro de litio probada con el diseño Teller-Ulam . [ 1 ] [ 2 ] El rendimiento de Castle Bravo fue de 15 megatones de TNT [Mt] (63 PJ ) , 2,5 veces los 6 Mt (25 PJ) previstos , debido a reacciones adicionales imprevistas que involucraron litio-7 , [ 3 ] lo que provocó contaminación radiactiva en el área circundante. [ 4 ]   

La lluvia radiactiva nuclear , cuya mayor parte se presentó en forma de coral superficial pulverizado tras la detonación, cayó sobre los habitantes de los atolones de Rongelap y Utirik , mientras que la lluvia, más particulada y gaseosa, se extendió por todo el mundo. Los habitantes de las islas fueron evacuados tres días después y sufrieron síndrome de irradiación aguda . Veintitrés tripulantes del pesquero japonés Daigo Fukuryū Maru («Dragón de la Suerte n.º 5») también resultaron contaminados por la intensa lluvia radiactiva, sufriendo síndrome de irradiación aguda , incluido el fallecimiento seis meses después de Kuboyama Aikichi, jefe de radiotelegrafistas del barco. La explosión provocó una fuerte reacción internacional en contra de las pruebas termonucleares atmosféricas. [ 5 ]

El cráter Bravo se encuentra en 11°41′50″N 165°16′19″E / 11.69722°N 165.27194°E / 11.69722; 165.27194 . Los restos de la calzada del Castillo Bravo se encuentran en 11°42′6″N 165°17′7″E / 11.70167°N 165.28528°E / 11.70167; 165.28528 .

Diseño de bombas

Sistema primario

El dispositivo Castle Bravo estaba alojado en un cilindro que pesaba 23.500 libras (10.700 kg) y medía 179,5 pulgadas (456 cm) de largo y 53,9 pulgadas (137 cm) de diámetro. [ 3 ]   

El dispositivo primario fue una bomba atómica COBRA de deuterio-tritio impulsada por gas fabricada por el Laboratorio Científico de Los Alamos , un dispositivo MK 7 muy compacto. Este dispositivo de fisión impulsada había sido probado en el evento Upshot-Knothole Climax y produjo 61 kilotones de TNT [kt] (260 TJ) (de un rango de producción esperado de 50-70 kt). Se consideró lo suficientemente exitoso como para que la serie de operaciones planificada Domino , diseñada para explorar la misma cuestión sobre un primario adecuado para bombas termonucleares, pudiera cancelarse. [ 8 ] : 197 El sistema de implosión era bastante ligero, 900 lb (410 kg) , porque eliminó la carcasa de empuje de aluminio alrededor del manipulador [ Nota 1 ] y utilizó lentes de anillo más compactas, [ Nota 2 ] una característica de diseño compartida con los diseños Mark 5, 12, 13 y 18. El material explosivo de las cargas internas en el MK 7 se cambió al más potente Cyclotol 75/25, en lugar de la Composición B utilizada en la mayoría de las bombas almacenadas en ese momento, ya que Cyclotol 75/25 era más denso que la Composición B y, por lo tanto, podía generar la misma cantidad de fuerza explosiva en un volumen menor (proporcionaba un 13 por ciento más de energía de compresión que Comp B). [ 9 ] : 86 : 91 El núcleo compuesto de uranio-plutonio COBRA se levitaba en un pozo de tipo D. COBRA fue el producto más reciente de Los Alamos del trabajo de diseño sobre los "nuevos principios" del núcleo hueco. [ 8 ] : 196 Un revestimiento de cobre del pozo encerrado dentro de la cápsula interna de plutonio de grado armamento impedía la difusión de gas DT en el plutonio, una técnica probada por primera vez en Greenhouse Item . [ 8 ] : 258 El módulo ensamblado pesaba 1840 lb (830 kg) y medía 30,5 in (770 mm) de ancho. Estaba ubicado en el extremo del dispositivo, que, como se ve en la película desclasificada, muestra un pequeño cono que sobresale de la carcasa balística. Este cono es la parte del paraboloide que se utilizó para enfocar la radiación que emanaba del primario hacia el secundario. [ 10 ]        

Deuterio y litio

El dispositivo se llamaba SHRIMP y tenía la misma configuración básica (implosión por radiación) que el dispositivo húmedo Ivy Mike , excepto que utilizaba un tipo diferente de combustible de fusión . SHRIMP usaba deuteruro de litio (LiD), que es sólido a temperatura ambiente; Ivy Mike usaba deuterio líquido criogénico (D₂ ) , que requería un equipo de refrigeración complejo. Castle Bravo fue la primera prueba realizada por Estados Unidos de una bomba de fusión práctica y lanzable , aunque la TX-21 probada en el evento Bravo no estaba armada. La prueba exitosa dejó obsoleto el diseño criogénico utilizado por Ivy Mike y su derivado armado, el JUGHEAD , que estaba previsto que se probara como el Castle Yankee inicial . También utilizaba una carcasa balística de aluminio 7075 de 9,5 cm (3,7 pulgadas) de espesor . El aluminio se utilizó para reducir drásticamente el peso de la bomba y, al mismo tiempo, proporcionar suficiente tiempo de confinamiento de la radiación para aumentar el rendimiento, lo que supuso una diferencia con respecto a la pesada carcasa de acero inoxidable (304L o MIM 316L) empleada por otros proyectos de armas en ese momento. [ 8 ] : 54 : 237 [ 11 ]  

El SHRIMP era, al menos en teoría y en muchos aspectos críticos, idéntico en geometría a los dispositivos RUNT y RUNT II, ​​posteriormente probados en los lanzamientos Romeo y Yankee . Sobre el papel, era una versión reducida de estos dispositivos, y sus orígenes se remontan a 1953. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos señaló la importancia de armas termonucleares más ligeras para su lanzamiento mediante los bombarderos B-47 Stratojet y B-58 Hustler . El Laboratorio Nacional de Los Alamos respondió a esta indicación con una versión enriquecida del RUNT , reducida a un sistema de implosión radiactiva de 3/4 de escala llamado SHRIMP . La reducción de peso propuesta, de los 19 000 kg (42 000 libras) del TX-17 a los 11 000 kg (25 000 libras) del TX-21, proporcionaría a la Fuerza Aérea una bomba de gravedad mucho más versátil . [ 8 ] : 237 La versión final probada en Castle utilizó litio parcialmente enriquecido como combustible de fusión. El litio natural es una mezcla de isótopos de litio-6 y litio-7 (con un 7,5 % del primero). El litio enriquecido utilizado en Bravo era nominalmente un 40 % de litio-6 (el resto era el mucho más común litio-7, que se asumió incorrectamente que era inerte). Los bloques de combustible variaban en enriquecimiento de 37 a 40 % en 6 Li, y los bloques con menor enriquecimiento se colocaron al final de la cámara de combustible de fusión, lejos del primario. Los niveles más bajos de enriquecimiento de litio en los cilindros de combustible, en comparación con el ALARM CLOCK y muchas armas de hidrógeno posteriores, se debieron a la escasez de litio enriquecido en ese momento, ya que la primera de las Plantas de Desarrollo de Aleaciones (ADP) comenzó la producción a finales de 1953. [ 12 ] : 208 El volumen de combustible LiD utilizado fue aproximadamente el 60% del volumen del combustible de fusión utilizado en los dispositivos SAUSAGE húmedo y RUNT I y II secos, o alrededor de 500 litros (110 galones imperiales ; 130 galones estadounidenses ) , [ Nota 3 ] correspondientes a unos 390 kg de deuteruro de litio (ya que el LiD tiene una densidad de 0,78201 g/cm³ ) . [ 13 ] : 281 La mezcla costó alrededor de 4,54 USD        /g en ese momento. La eficiencia de la combustión de fusión era cercana al 25,1%, la mayor eficiencia alcanzada de la primera generación de armas termonucleares. Esta eficiencia está dentro de las cifras dadas en una declaración de noviembre de 1956, cuando un funcionario del DOD reveló que se habían probado dispositivos termonucleares con eficiencias que iban desde el 15% hasta aproximadamente el 40%. [ 8 ] : 39 Hans Bethe afirmó independientemente que la primera generación de armas termonucleares tenía eficiencias (de fusión) que variaban desde tan bajas como el 15% hasta aproximadamente el 25%.

La combustión termonuclear produciría (al igual que el combustible de fisión en el reactor primario) pulsaciones (generaciones) de neutrones de alta energía con una temperatura media de 14 MeV a lo largo del ciclo de Jetter.

El ciclo de Jetter

El ciclo de Jetter es una combinación de reacciones que involucran litio , deuterio y tritio . Consume litio-6 y deuterio, y en dos reacciones (con energías de 17,6  MeV y 4,8  MeV, mediadas por un neutrón y tritio) produce dos partículas alfa . [ 14 ]

La reacción produciría neutrones de alta energía de 14  MeV, y su neutronicidad se estimó en ≈0,885 (para un criterio de Lawson de ≈1,5).

Posible adición de tritio para un alto rendimiento.

Como SHRIMP , junto con RUNT I y ALARM CLOCK , iban a ser disparos de alto rendimiento necesarios para asegurar la " capacidad de emergencia " termonuclear, su combustible de fusión podría haber sido enriquecido con tritio adicional, en forma de 6 LiT. [ 12 ] : 236 En este contexto, "capacidad de emergencia" se entendía como que el sistema requeriría científicos e ingenieros capacitados para su uso, y "estaría, por lo tanto, en un estado correspondiente a las bombas Little Boy y Fat Man en el momento de su uso en la Segunda Guerra Mundial ". [ 15 ] Todos los neutrones de alta energía de 14 MeV causarían fisión en el tampón de fusión de uranio envuelto alrededor del secundario y la barra de plutonio de la bujía. Se esperaba que la proporción de átomos de deuterio (y tritio) consumidos por neutrones de 14 MeV generados por la combustión variara de 5:1 a 3:1, una estandarización derivada de Mike , [ 12 ] mientras que para estas estimaciones, la proporción de 3:1 se utilizó predominantemente en ISRINEX. La neutronicidad de las reacciones de fusión aprovechadas por el manipulador de fusión aumentaría drásticamente el rendimiento del dispositivo.

Transmisión indirecta de SHRIMP

Dispositivo Bravo SHRIMP - cabina de disparo

Adherido a la carcasa balística cilíndrica había un revestimiento de uranio natural, la carcasa de radiación, de aproximadamente 2,5  cm de espesor. Su superficie interna estaba revestida con una lámina de cobre de aproximadamente 240 μm de espesor para aumentar el albedo general del hohlraum . [ 16 ] [ 17 ] El cobre posee excelentes propiedades reflectantes y su bajo costo, en comparación con otros materiales reflectantes como el oro, lo hizo útil para armas de hidrógeno de producción masiva. El albedo del hohlraum es un parámetro de diseño muy importante para cualquier configuración de confinamiento inercial. Un albedo relativamente alto permite un mayor acoplamiento entre etapas debido a los ángulos azimutales y latitudinales más favorables de la radiación reflejada. El valor límite del albedo para materiales de alto Z se alcanza cuando el espesor es de 5 a 10  g/cm² , o de 0,5 a 1,0 trayectorias libres. Por lo tanto, un hohlraum hecho de uranio mucho más grueso que un camino libre de uranio sería innecesariamente pesado y costoso. Al mismo tiempo, la anisotropía angular aumenta a medida que se reduce el número atómico del material dispersor. Por consiguiente, los revestimientos del hohlraum requieren el uso de cobre (o, como en otros dispositivos, oro o aluminio ), ya que la probabilidad de absorción aumenta con el valor de Z eff del dispersor. Hay dos fuentes de rayos X en el hohlraum: la irradiancia del primario, que es dominante al principio y durante el ascenso del pulso; y la pared, que es importante durante la meseta de la temperatura de radiación requerida ( T r ). El primario emite radiación de manera similar a una bombilla de destello , y el secundario necesita una T r constante para implosionar correctamente. [ 18 ] Esta temperatura constante de la pared está determinada por los requisitos de presión de ablación para impulsar la compresión, que se sitúan en promedio en unos 0,4 keV (de un rango de 0,2 a 2 keV) [ Nota 4 ] , lo que corresponde a varios millones de kelvin . La temperatura de la pared dependía de la temperatura del núcleo del primario , que alcanzaba un máximo de unos 5,4 keV durante la fisión potenciada. [ 21 ] : 1–11 [ 19 ] : 9 La temperatura final de la pared, que corresponde a la energía de los rayos X re-radiados por la pared hacia el impulsor del secundario, también disminuye debido a las pérdidas del propio material del hohlraum. [ 16 ] [ Nota 5 ] Uranio naturalClavos revestidos hasta la punta de cobre unían la carcasa de radiación a la carcasa balística. Los clavos estaban atornillados en filas verticales con una configuración de doble cizallamiento para distribuir mejor las cargas de cizallamiento. Este método de unión se utilizó con éxito por primera vez en el dispositivo Ivy Mike . La carcasa de radiación tenía un extremo parabólico, que albergaba el reactor primario COBRA empleado para crear las condiciones necesarias para iniciar la reacción de fusión, y su otro extremo era un cilindro , como se observa en la película desclasificada de Bravo.

El espacio entre el tamper de fusión de uranio , [ Nota 6 ] y la carcasa formaba un canal de radiación para conducir rayos X desde el conjunto primario al secundario; la etapa intermedia. Es uno de los secretos mejor guardados de un arma termonuclear multietapa. La implosión del conjunto secundario se impulsa indirectamente, y las técnicas utilizadas en la etapa intermedia para suavizar el perfil espacial (es decir, reducir la coherencia y las no uniformidades) de la irradiancia del primario son de suma importancia. Esto se hizo con la introducción del relleno del canal , un elemento óptico utilizado como medio refractivo, [ 22 ] : 279 también encontrado como placa de fase aleatoria en los conjuntos láser de ICF. Este medio era un relleno de espuma plástica de poliestireno, extruido o impregnado con un hidrocarburo de bajo peso molecular (posiblemente gas metano), que se convertía en un plasma de bajo Z a partir de los rayos X, y junto con la radiación de canalización modulaba el frente de ablación en las superficies de alto Z; Esto "comprimió" [ Nota 7 ] el efecto de pulverización catódica que, de otro modo, "estrangularía" la radiación impidiendo la compresión del secundario. [ Nota 8 ] Los rayos X reemitidos por la carcasa de radiación deben depositarse uniformemente en las paredes exteriores del compresor del secundario y ablacionarlo externamente, impulsando la cápsula de combustible termonuclear (aumentando la densidad y la temperatura del combustible de fusión) hasta el punto necesario para mantener una reacción termonuclear. [ 24 ] : 438–454 (véase Diseño de armas nucleares ). Este punto está por encima del umbral en el que el combustible de fusión se volvería opaco a su radiación emisora, según lo determinado por su opacidad de Rosseland , lo que significa que la energía generada equilibra la energía perdida en las proximidades del combustible (como radiación, pérdidas de partículas). Después de todo, para que cualquier sistema de armas de hidrógeno funcione, este equilibrio energético debe mantenerse a través del equilibrio de compresión entre el compresor de fusión y la bujía (véase más adelante), de ahí su nombre de supercompresores de equilibrio . [ 25 ] : 185

Dispositivo SHRIMP entregado por camión, pendiente de instalación.

Dado que el proceso de ablación tiene lugar en ambas paredes del canal de radiación, una estimación numérica realizada con ISRINEX (un programa de simulación de explosiones termonucleares) sugirió que el tampón de uranio también tenía un espesor de 2,5  cm, de modo que se aplicaría una presión igual a ambas paredes del hohlraum . El efecto cohete en la superficie de la pared del tampón, creado por la ablación de sus diversas capas superficiales, forzaría una masa igual de uranio que se encontraba en el resto del tampón a acelerarse hacia adentro, implosionando así el núcleo termonuclear. Al mismo tiempo, el efecto cohete en la superficie del hohlraum forzaría la carcasa de radiación a acelerarse hacia afuera. La carcasa balística confinaría la carcasa de radiación en explosión durante el tiempo necesario. El hecho de que el material del tampón fuera uranio enriquecido en 235U se basa principalmente en los fragmentos de la reacción de fisión final detectados en el análisis radioquímico, que demostró de forma concluyente la presencia de 237U , hallado por los japoneses en los restos de la explosión. [ 26 ] : 282 Las armas termonucleares de primera generación (MK-14, 16, 17, 21, 22 y 24) utilizaron todos uranio enriquecido al 37,5 % de 235 U. [ 26 ] : 16 La excepción a esto fue el MK-15 ZOMBIE que utilizó una camisa de fisión enriquecida al 93,5 %.

El ensamblaje secundario

Bola de fuego secundaria Bravo
De manera similar a los tubos anteriores llenos de helio a presión parcial , como los utilizados en la prueba Ivy Mike de 1952, la prueba Castle Bravo de 1954 también estuvo fuertemente instrumentada con tubos de línea de visión (LOS) , para definir y cuantificar mejor el tiempo y las energías de los rayos X y neutrones producidos por estos primeros dispositivos termonucleares. [ 27 ] [ 28 ] Uno de los resultados de este trabajo de diagnóstico fue esta representación gráfica del transporte de rayos X y neutrones energéticos a través de una línea de vacío, de unos 2,3 km de longitud, donde calentó materia sólida en el búnker de la "estación 1200" y generó así una bola de fuego secundaria. [ 29 ] [ 30 ]

El conjunto secundario era el componente SHRIMP propiamente dicho del arma. El arma, como la mayoría de las armas termonucleares contemporáneas de la época, llevaba el mismo nombre en clave que el componente secundario. Este se ubicaba en el extremo cilíndrico del dispositivo, donde su extremo se fijaba a la carcasa de radiación mediante una junta de espiga y mortaja . El hohlraum, en su extremo cilíndrico, presentaba una proyección interna que alojaba el secundario y le proporcionaba mayor resistencia estructural para soportar el conjunto secundario, que constituía la mayor parte de la masa del dispositivo. Esto se puede visualizar como una tapa (el secundario) encajada en un cono (la proyección de la carcasa de radiación). Cualquier otra estructura de soporte importante habría producido interferencias en la transferencia de radiación del primario al secundario y un comportamiento vibracional complejo. Gracias a esta forma de junta, que soportaba la mayor parte de las cargas estructurales del secundario, este último y el conjunto hohlraum-carcasa balística se comportaban como una sola masa que compartía modos propios comunes. Para reducir la carga excesiva de la articulación, especialmente durante el despliegue del arma, la sección delantera del secundario (es decir, el escudo térmico/de explosión térmica) se ancló a la carcasa de radiación mediante un conjunto de cables delgados, que también alineaban la línea central del secundario con el primario, ya que disminuían las cargas de flexión y torsión en el secundario, otra técnica adoptada del SAUSAGE . [ 24 ] : 438–454 El conjunto secundario era un cono truncado alargado. Desde su parte delantera (excluyendo el escudo térmico/de explosión) hasta su sección trasera, tenía una forma cónica pronunciada. La forma cónica se utilizó por dos razones. Primero, la radiación cae por el cuadrado de la distancia, por lo que el acoplamiento de radiación es relativamente pobre en las secciones más posteriores del secundario. Esto hizo que el uso de una mayor masa de combustible de fusión en el extremo posterior del conjunto secundario fuera ineficaz y el diseño general un desperdicio. Esta fue también la razón por la que los lingotes de combustible de fusión menos enriquecidos se colocaron muy atrás de la cápsula de combustible. En segundo lugar, dado que el primario no podía iluminar toda la superficie del hohlraum, en parte debido a la gran longitud axial del secundario, ángulos sólidos relativamente pequeños serían efectivos para comprimir el secundario, lo que llevaría a un enfoque de radiación deficiente. Al estrechar el secundario, el hohlraum podía tener forma de cilindro en su sección posterior, lo que evitaba la necesidad de mecanizar la carcasa de radiación en forma de parábola en ambos extremos. Esto optimizó el enfoque de radiación y permitió una línea de producción simplificada, ya que era más barato, rápido y fácil fabricar una carcasa de radiación con un solo extremo parabólico. El estrechamiento en este diseño era mucho más pronunciado que en sus primos, los dispositivos RUNT y ALARM CLOCK .El estrechamiento y su montaje en el hohlraum aparentemente hicieron que todo el conjunto secundario se asemejara al cuerpo de un camarón . La longitud del secundario está definida por los dos pares de tubos de punto caliente de diagnóstico de color oscuro unidos a la sección central e izquierda del dispositivo. [ Nota 9 ] Estas secciones de tubo tenían 8 + 5⁄8 pulgadas (220 mm ) de diámetro y 40 pies (12 m) de largo y estaban soldadas a tope extremo con extremo a la caja balística que conduce a la parte superior de la cabina de disparo. Transportarían la luz de la reacción inicial hasta el conjunto de 12 torres de espejos construidas en un arco en la isla artificial de 1 acre (0,40 ha) creada para el evento. Desde esos tubos, unos espejos reflejarían la luz inicial de la bomba, proveniente de la carcasa, hacia una serie de cámaras remotas de alta velocidad, permitiendo así a Los Alamos determinar tanto la simultaneidad del diseño (es decir, el intervalo de tiempo entre el disparo del primario y la ignición del secundario) como la tasa de combustión termonuclear en estas dos áreas cruciales del dispositivo secundario. [ 8 ] : 63 : 229   

Este dispositivo de ensamblaje secundario contenía el combustible de fusión de deuteruro de litio en un contenedor de acero inoxidable. En el centro del secundario se encontraba una  varilla cilíndrica hueca de plutonio de 1,3 cm de espesor , alojada en el contenedor de acero. Esta era la bujía , un dispositivo de fisión potenciado con tritio. Estaba hecha de anillos de plutonio y tenía un volumen hueco en su interior de aproximadamente 0,5  cm de diámetro. Este volumen central estaba revestido de cobre, que, al igual que el revestimiento del núcleo fisionable del primario, impedía la difusión de gas DT en el plutonio. La carga de refuerzo de la bujía contenía aproximadamente 4 gramos de tritio y, al implosionar junto con la compresión del secundario, detonaba con las primeras generaciones de neutrones provenientes del primario. El momento de la detonación se definió por las características geométricas de la bujía (su radio anular sin comprimir), que detonaba cuando su criticidad, o k eff , superaba 1. Su propósito era comprimir el material de fusión a su alrededor desde su interior, aplicando la misma presión que el compactador. El factor de compresión del combustible de fusión y su energía de compresión adiabática determinaron la energía mínima requerida para que la bujía contrarrestara la compresión del combustible de fusión y el momento del compactador. La bujía pesaba aproximadamente 18  kg, y su disparo inicial produjo 0,6 kilotones de TNT (2,5 TJ) . Luego, se fisionaría completamente por los neutrones de fusión, contribuyendo con aproximadamente 330 kilotones de TNT (1400 TJ) al rendimiento total. La energía requerida por la bujía para contrarrestar la compresión del combustible de fusión fue menor que el rendimiento del primario porque el acoplamiento de la energía del primario en el hohlraum se acompaña de pérdidas debido a la diferencia entre las temperaturas de la bola de fuego de rayos X y del hohlraum. [ 19 ] Los neutrones entraron al conjunto por un pequeño orificio [ Nota 10 ] a través del escudo térmico de explosión de 238 U de ≈28 cm de espesor . Estaba posicionado frente al conjunto secundario, frente al primario. De manera similar al conjunto de la cápsula de fusión de manipulación, el escudo tenía forma de tronco circular, con su diámetro pequeño frente al lado del primario y con su diámetro grande bloqueado por un tipo de junta de espiga y mortaja al resto del conjunto secundario. El conjunto escudo-manipulación puede visualizarse como un bifrustum circular . Todas las partes de la manipulación estaban bloqueadas de manera similar para proporcionar soporte estructural y rigidez al conjunto secundario. Rodeando el conjunto combustible de fusión-bujía estaba la manipulación de uranio.   con un espacio de aire separado de aproximadamente 0,9  cm de ancho que debía aumentar el impulso del compactador, una técnica de levitación utilizada ya en la Operación Sandstone y descrita por el físico Ted Taylor como impacto de martillo sobre clavo . Dado que también existían preocupaciones técnicas de que el material compactador de alto Z se mezclara rápidamente con el combustible de fusión de densidad relativamente baja, lo que provocaría pérdidas de radiación inaceptablemente grandes, el espacio separado también actuaba como amortiguador para mitigar la inevitable e indeseable mezcla de Taylor .

Uso del boro

El boro se utilizó en muchos lugares de este sistema seco; tiene una sección transversal alta para la absorción de neutrones lentos, que fisionan 235 U y 239 Pu, pero una sección transversal baja para la absorción de neutrones rápidos, que fisionan 238 U. Debido a esta característica, el 10 B depositado en la superficie de la etapa secundaria evitaría la predetonación del bujía por neutrones errantes de la primaria sin interferir con la fisión posterior del 238 U del tamper de fusión que envuelve la secundaria. El boro también desempeñó un papel en el aumento de la presión de plasma compresiva alrededor de la secundaria al bloquear el efecto de pulverización catódica, lo que conduce a una mayor eficiencia termonuclear. Debido a que la espuma estructural que mantiene la secundaria en su lugar dentro de la carcasa estaba dopada con 10 B, [ 8 ] : 179 la secundaria se comprimió más, a costa de algunos neutrones radiados. Por el contrario, el dispositivo Castle Koon MORGENSTERN no utilizó 10 B en su diseño; Como resultado, el intenso flujo de neutrones de su primario RACER IV predetonó la bujía de fisión esférica, que a su vez "cocinó" el combustible de fusión, lo que provocó una compresión deficiente en general. [ 8 ] : 317 El bajo peso molecular del plástico es incapaz de implosionar la masa del secundario. Su presión de plasma está confinada en las secciones evaporadas del tamper y la carcasa de radiación, de modo que el material de ninguna de estas dos paredes puede entrar en el canal de radiación que debe estar abierto para el tránsito de la radiación. [ 12 ]

Detonación

El dispositivo estaba instalado en una cabina de análisis de imágenes en una isla artificial construida sobre un arrecife frente a la isla Namu, en el atolón Bikini . Una amplia gama de instrumentos de diagnóstico estaban apuntando hacia él, incluyendo cámaras de alta velocidad que atravesaban un arco de torres de espejos alrededor de la cabina.

La detonación tuvo lugar a las 06:45 del 1 de marzo de 1954, hora local (18:45 del 28 de febrero GMT ). [ 3 ]

Cuando Bravo detonó, en un segundo formó una bola de fuego de casi 7,2 km de diámetro. Esta bola de fuego fue visible en el atolón de Kwajalein a más de 400 km de distancia. La explosión dejó un cráter de 2000 m de diámetro y 76 m de profundidad. La nube en forma de hongo alcanzó una altura de 14 000 m y un diámetro de 11 km en aproximadamente un minuto, una altura de 40 000 m y un diámetro de 100 km en menos de 10 minutos, y se expandía a más de 580 km /h . Como resultado de la explosión, la nube contaminó más de 7000 millas cuadradas (18 000 km² ) del océano Pacífico circundante, incluidas algunas de las pequeñas islas cercanas como Rongerik , Rongelap y Utirik . [ 32 ]            

Nube en forma de hongo del Castillo Bravo pocos segundos después de la detonación.

En términos de energía liberada (generalmente medida en equivalentes de TNT ), Castle Bravo fue aproximadamente 1000 veces más potente que la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima durante la Segunda Guerra Mundial . Castle Bravo es la sexta explosión nuclear más grande de la historia, superada por las pruebas soviéticas de Tsar Bomba con aproximadamente 50 Mt, la prueba 219 con 24,2 Mt y otras tres ( prueba 147 , prueba 173 y prueba 174 ) de aproximadamente 20 Mt, pruebas soviéticas realizadas en 1962 en Novaya Zemlya .

Alto rendimiento

Diagrama del bono de tritio proporcionado por el isótopo litio-7

El rendimiento de 15 (± 5) Mt [ 33 ] fue el triple de los 5 Mt predichos por sus diseñadores. [ 3 ] [ 24 ] : 541 La causa del mayor rendimiento fue un error cometido por los diseñadores del dispositivo en el Laboratorio Nacional de Los Alamos . Consideraron que solo el isótopo litio-6 en el secundario de deuteruro de litio era reactivo; se asumió que el isótopo litio-7, que representa el 60% del contenido de litio, participaba en reacciones que eran demasiado lentas para contribuir al rendimiento. [ 24 ] : 541 Se esperaba correctamente que el isótopo litio-6 absorbería un neutrón del plutonio fisionable y emitiría una partícula alfa y tritio en el proceso, de los cuales este último se fusionaría con el deuterio y aumentaría el rendimiento de la manera predicha.

Se asumió que el litio-7 absorbería un neutrón, produciendo litio-8, que se desintegra (mediante desintegración beta en berilio-8 ) en un par de partículas alfa en una escala de tiempo de casi un segundo, mucho mayor que la de una detonación nuclear. [ 34 ] Sin embargo, cuando el litio-7 es bombardeado con neutrones energéticos con una energía superior a 2,47 MeV, en lugar de simplemente absorber un neutrón, sufre fisión nuclear en una partícula alfa, un núcleo de tritio y otro neutrón. [ 34 ] Como resultado, se produjo mucho más tritio del esperado, el cual se fusionó con deuterio y produjo un neutrón adicional. El neutrón adicional producido por fusión y el neutrón adicional liberado directamente por la desintegración del litio-7 produjeron un flujo de neutrones mucho mayor . El resultado fue una fisión mucho mayor del núcleo de uranio y un mayor rendimiento. [ 34 ]

En resumen, las reacciones que involucran litio-6 dan como resultado alguna combinación de las dos siguientes reacciones netas:

1 norte + 6 Li → 3 H + 4 He + 4,783 MeV
6 Li + 2 H → 2 4 He + 22,373 MeV

Pero cuando está presente el litio-7, también se producen en cierta cantidad las dos reacciones netas siguientes:

7 Li + 1 norte → 3 H + 4 Él + 1 norte
7 Li + 2 H → 2 4 He + 1 n + 15,123 MeV

Este combustible adicional resultante (tanto litio-6 como litio-7) contribuyó enormemente a las reacciones de fusión y a la producción de neutrones, incrementando así considerablemente la potencia explosiva del dispositivo. La prueba empleó litio con un alto porcentaje de litio-7 únicamente porque el litio-6 era entonces escaso y caro; la posterior prueba de Castle Union utilizó litio-6 casi puro. Si se hubiera dispuesto de suficiente litio-6, es posible que no se hubiera descubierto la utilidad del litio-7 común.

La potencia inesperadamente alta del dispositivo dañó gravemente muchos de los edificios permanentes de la isla donde se ubicaba el centro de control, en el otro extremo del atolón. Se recogieron pocos datos de diagnóstico sobre la explosión; muchos instrumentos diseñados para transmitir sus datos antes de ser destruidos por la explosión se vaporizaron instantáneamente, mientras que la mayoría de los instrumentos que se esperaba recuperar para la obtención de datos fueron destruidos por la explosión.

En otro suceso inesperado, aunque de mucha menor trascendencia, los rayos X que viajaban a través de tuberías con línea de visión directa (LOS) provocaron una pequeña segunda bola de fuego en la Estación 1200 con una potencia de 1 kilotón de TNT (4,2 TJ) . 

Altos niveles de lluvia radiactiva

La nube radiactiva de Bravo extendió niveles peligrosos de radiactividad sobre un área de más de 450 km (280 millas) de longitud, incluyendo islas habitadas. Las líneas de contorno muestran la exposición acumulada a la radiación en roentgens (R) durante las primeras 96 horas posteriores a la prueba. [ 35 ] [ 36 ] Aunque ampliamente publicado, este mapa de lluvia radiactiva no es del todo correcto. [ 37 ] 

Las reacciones de fisión del reactor de uranio natural fueron bastante sucias, produciendo una gran cantidad de lluvia radiactiva . Esto, sumado a un rendimiento mayor de lo esperado y un cambio importante en la dirección del viento, tuvo consecuencias muy graves para quienes se encontraban en la zona afectada. En la película desclasificada Operación Castillo , el comandante del grupo de trabajo, el general de división Percy Clarkson, señaló un diagrama que indicaba que el cambio en la dirección del viento aún se encontraba dentro del rango de "lluvia radiactiva aceptable", aunque por muy poco.

La decisión de llevar a cabo la prueba Bravo con los vientos predominantes fue tomada por el Dr. Alvin C. Graves , Director Científico de la Operación Castle. Graves tenía autoridad total sobre la detonación del arma, por encima de la del comandante militar de la Operación Castle. Graves aparece en la película ampliamente disponible de la prueba anterior de 1952, "Ivy Mike", que examina las decisiones de último minuto sobre la lluvia radiactiva. El narrador, el actor de westerns Reed Hadley , es filmado a bordo del barco de control en esa película, mostrando la conferencia final. Hadley señala que 20.000 personas viven en el área potencial de la lluvia radiactiva. Pregunta al científico del panel de control si la prueba puede abortarse y se le responde que sí, pero que arruinaría todos sus preparativos para la instalación de instrumentos de medición cronometrados. En Mike, la lluvia radiactiva cayó correctamente al norte del área habitada, pero, en la prueba Bravo de 1954, hubo una gran cantidad de cizalladura del viento , y el viento que soplaba hacia el norte el día anterior a la prueba viró gradualmente hacia el este.

Islas habitadas afectadas

La lluvia radiactiva se extendió hacia el este sobre los atolones habitados de Rongelap y Rongerik , que fueron evacuados [ 38 ] 48 horas después de la detonación. [ 39 ] En 1957, la Comisión de Energía Atómica consideró que Rongelap era seguro para regresar y permitió que 82 habitantes volvieran a la isla. A su regreso, descubrieron que sus alimentos básicos anteriores , incluyendo arrurruz , makmok y pescado, habían desaparecido o causaban a los residentes diversas enfermedades, [ 40 ] y fueron retirados nuevamente. [ 41 ] Finalmente, 15 islas y atolones fueron contaminados, y para 1963 los nativos de las Islas Marshall comenzaron a sufrir tumores de tiroides, incluyendo 20 de los 29 niños de Rongelap en el momento de Bravo, y se reportaron muchos defectos de nacimiento . Los isleños recibieron compensación del gobierno de los Estados Unidos, en proporción a la cantidad de contaminación que recibieron, a partir de 1956; En 1995, el Tribunal de Reclamaciones Nucleares informó que había otorgado 43,2 millones de dólares, casi la totalidad de su fondo, a 1196 reclamantes por 1311 enfermedades. [ 39 ] Un estudio médico, denominado Proyecto 4.1 , estudió los efectos de la lluvia radiactiva en los isleños. [ 39 ]

Mapa que muestra los puntos (X) donde se capturaron peces contaminados o donde se detectó un nivel excesivo de radiactividad en el mar. B = "zona de peligro" original alrededor de Bikini, anunciada por el gobierno estadounidense. W = "zona de peligro" extendida posteriormente. xF = posición del barco pesquero Lucky Dragon . NE, EC y SE  son corrientes ecuatoriales.

Aunque la columna de lluvia radiactiva atmosférica se desplazó hacia el este, una vez que la lluvia radiactiva tocó el agua, fue transportada en varias direcciones por las corrientes oceánicas, incluyendo el noroeste y el suroeste. [ 42 ]

barcos de pesca

Un barco pesquero japonés, el Daigo Fukuryū Maru (Dragón de la Suerte n.° 5), entró en contacto directo con la lluvia radiactiva, lo que provocó que muchos miembros de la tripulación enfermaran por síndrome de irradiación aguda. Un miembro murió de una infección secundaria seis meses después de la exposición aguda a la radiación, y otro tuvo un hijo que nació muerto y con malformaciones. [ 43 ] Esto resultó en un incidente internacional y reavivó las preocupaciones japonesas sobre la radiación, especialmente porque los ciudadanos japoneses se vieron afectados una vez más por las armas nucleares estadounidenses. [ 24 ] : 542 La posición oficial de Estados Unidos había sido que el aumento en la potencia de las bombas atómicas no estuvo acompañado por un aumento equivalente en la radiactividad liberada, y negaron que la tripulación se viera afectada por la lluvia radiactiva, a pesar de que los datos del barco pesquero japonés y otras fuentes internacionales mostraban lo contrario. [ 43 ]

Sir Joseph Rotblat , que trabajaba en el Hospital St. Bartholomew de Londres, demostró que la contaminación causada por la lluvia radiactiva de la prueba era mucho mayor que la declarada oficialmente. Rotblat dedujo que la bomba tenía tres etapas y demostró que la fase de fisión al final de la explosión aumentaba la cantidad de radiactividad mil veces. El artículo de Rotblat fue recogido por los medios de comunicación, y la protesta en Japón alcanzó tal nivel que las relaciones diplomáticas se tensaron e incluso el incidente fue apodado por algunos como un "segundo Hiroshima". [ 44 ] No obstante, los gobiernos japonés y estadounidense alcanzaron rápidamente un acuerdo político, con la transferencia a Japón de 15,3 millones de dólares como compensación, [ 45 ] y las víctimas supervivientes recibieron aproximadamente 2  millones de yenes cada una (5.550 dólares en 1954, o unos 66.500 dólares en 2025 ). [ 46 ] También se acordó que a las víctimas no se les otorgaría el estatus de Hibakusha .

En 2016, 45 pescadores japoneses de otros barcos demandaron a su gobierno por no revelar los registros sobre su exposición a la lluvia radiactiva de la Operación Castle. Los registros publicados en 2014 reconocen que las tripulaciones de 10 barcos estuvieron expuestas, pero a niveles que no resultaron perjudiciales para la salud. [ 47 ] En 2018, el Tribunal de Distrito de Kochi rechazó la demanda, reconociendo la exposición a la radiación de los pescadores, pero sin poder concluir que el Estado hubiera renunciado persistentemente a brindar apoyo y realizar estudios de salud para ocultar dicha exposición. [ 48 ]

El equipo de disparo del dispositivo estaba ubicado en la isla Enyu, también escrita como isla Eneu, tal como se muestra aquí.

El personal que realiza las pruebas de bombas se refugia.

La lluvia radiactiva imprevista y la radiación emitida por ella también afectaron a muchos de los buques y al personal involucrado en la prueba, en algunos casos obligándolos a refugiarse en búnkeres durante varias horas. [ 49 ] A diferencia de la tripulación del Lucky Dragon No. 5 , que no anticipó el peligro y, por lo tanto, no se refugió en la bodega de su barco ni se abstuvo de inhalar el polvo radiactivo, [ 50 ] el equipo de disparo que activó la explosión se refugió de forma segura en su puesto de disparo cuando notaron que el viento estaba llevando la lluvia radiactiva en la dirección imprevista hacia la isla de Enyu en el atolón Bikini donde se encontraban, y el equipo de bomberos se refugió en el lugar ("se abrochó") durante varias horas hasta que la radiación exterior disminuyó a niveles más seguros. Se registraron "25 roentgens por hora" sobre el búnker. [ 49 ] [ 51 ]

Buques de la Armada de EE. UU. afectados

El buque cisterna de la Armada de los Estados Unidos, USS Patapsco,  se encontraba en el atolón de Enewetak a finales de febrero de 1954. El Patapsco carecía de un sistema de lavado para la descontaminación, por lo que el 27 de febrero se le ordenó regresar a Pearl Harbor a la máxima velocidad posible. [ 52 ] Una avería en sus sistemas de motor, concretamente una fisura en la camisa de un cilindro, redujo la velocidad del Patapsco a un tercio de su velocidad máxima, y ​​cuando tuvo lugar la detonación de Castle Bravo, todavía se encontraba a unas 180 a 195 millas náuticas al este de Bikini. [ 52 ] El Patapsco estaba dentro del alcance de la lluvia radiactiva, que comenzó a caer sobre el barco a media tarde del 2 de marzo. Para entonces, el Patapsco se encontraba a 565 a 586 millas náuticas del epicentro. En un principio se pensó que la lluvia radiactiva era inofensiva y no había detectores de radiación a bordo, por lo que no se tomaron medidas de descontaminación. Las mediciones tomadas después de que el Patapsco regresara a Pearl Harbor sugirieron un rango de exposición de 0,18 a 0,62 R/h . [ 52 ] Las estimaciones de exposición total varían de 3,3 R a 18 R de radiación de cuerpo entero, teniendo en cuenta los efectos del lavado natural por la lluvia y las variaciones entre la exposición en cubierta y en el interior. [ 52 ]

Incidente internacional

La lluvia radiactiva dispersó rastros de material radiactivo hasta Australia, India y Japón, e incluso Estados Unidos y partes de Europa. Aunque se organizó como una prueba secreta, Castle Bravo se convirtió rápidamente en un incidente internacional, lo que provocó llamamientos para prohibir las pruebas atmosféricas de dispositivos termonucleares. [ 53 ]

Se estableció una red mundial de estaciones de película adhesiva para monitorear la lluvia radiactiva tras la Operación Castle. Aunque los datos meteorológicos eran escasos, se evidenció una relación general entre los patrones de flujo troposférico y la lluvia radiactiva observada. Existía una tendencia a que la lluvia radiactiva y los escombros permanecieran en latitudes tropicales , con incursiones en las regiones templadas asociadas a perturbaciones meteorológicas del flujo predominantemente zonal. Fuera de los trópicos , el suroeste de Estados Unidos recibió la mayor cantidad total de lluvia radiactiva, aproximadamente cinco veces mayor que la recibida en Japón. [ 54 ]

Las partículas de estroncio-90 procedentes de la estratosfera, generadas durante la prueba, fueron capturadas posteriormente con filtros de aire transportados por globos , utilizados para muestrear el aire a altitudes estratosféricas. La investigación ( Proyecto Ashcan ) se llevó a cabo para comprender mejor la estratosfera y los tiempos de precipitación radiactiva, y obtener modelos meteorológicos más precisos tras la retrospectiva . [ 55 ]

Las consecuencias de Castle Bravo y otras pruebas en el atolón también afectaron a los isleños que habían habitado previamente el atolón y que regresaron algún tiempo después de las pruebas. Esto se debió a la presencia de cesio-137 radiactivo en la leche de coco cultivada localmente. Las plantas y los árboles absorben potasio como parte del proceso biológico normal, pero también absorben fácilmente el cesio si está presente, ya que pertenecen al mismo grupo en la tabla periódica y, por lo tanto, son químicamente muy similares. [ 56 ] Se descubrió que los isleños que consumían leche de coco contaminada tenían concentraciones anormalmente altas de cesio en sus cuerpos y, por lo tanto, tuvieron que ser evacuados del atolón por segunda vez.

La revista estadounidense Consumer Reports advirtió sobre la contaminación de la leche con estroncio-90. [ 57 ]

Impacto en la política estadounidense

La prueba provocó una reevaluación de las políticas estadounidenses hacia las armas nucleares y la energía, con el fin de hacer frente a la masiva reacción internacional que declaró el desastre "intolerable". El Manifiesto Russell-Einstein del año siguiente se centró explícitamente en la amenaza que la bomba de hidrógeno representaba para la existencia humana, demostrada por la prueba.

Sin duda, en una guerra con bombas de hidrógeno, grandes ciudades quedarían arrasadas... Si todos los habitantes de Londres, Nueva York y Moscú fueran exterminados, el mundo podría, en el transcurso de unos siglos, recuperarse del golpe. Pero ahora sabemos, especialmente desde la prueba de Bikini , que las bombas nucleares pueden extender gradualmente la destrucción sobre un área mucho más amplia de lo que se suponía. Se afirma, con fuentes muy fiables, que ahora se puede fabricar una bomba 2500 veces más potente (37,5 megatones) que la que destruyó Hiroshima (15 kilotones). Si una bomba de este tipo explota cerca del suelo o bajo el agua, libera partículas radiactivas a la atmósfera superior . Estas se hunden gradualmente y alcanzan la superficie terrestre en forma de polvo o lluvia letal . Fue este polvo el que infectó a los pescadores japoneses y a sus capturas.

— Manifiesto Russell-Einstein, 9 de julio de 1955

En la reunión del Consejo de Seguridad Nacional de mayo de 1954 , el presidente Dwight D. Eisenhower dijo: «Todo el mundo parece pensar que somos unos cobardes, unos bravucones y unos belicistas». El secretario de Estado John Foster Dulles dijo: «Ahora se están haciendo comparaciones entre nuestra maquinaria militar y la de Hitler ». [ 58 ]

Los intentos por mejorar esta imagen incluyeron la limitación del rendimiento y la lluvia radiactiva de todas las pruebas futuras, y un énfasis en la producción pacífica de energía nuclear, tanto a partir de plantas de reactores de fisión incipientes como de instalaciones especulativas de implosión de fusión.

Políticas de ensayos nucleares

Presupuestos energéticos de rendimiento total y rendimiento de fisión

Tras los rendimientos superiores a los esperados durante la Operación Castle (48,2 Mt de rendimiento total frente a los 23 Mt previstos), la política estadounidense sobre las pruebas termonucleares en el Pacífico cambió. En 1956, la Operación Redwing se llevó a cabo con un "presupuesto energético", limitando el rendimiento total de las pruebas a 20 Mt, y limitando específicamente el rendimiento de fisión, que se dividió de forma controvertida entre el Laboratorio Científico de Los Alamos y el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California en Livermore . [ 59 ] Si bien se probaron algunas armas de fisión muy "contaminantes", esto también dio inicio al uso del "método de sustitución de materiales", en el que el manipulador de uranio-238 que producía lluvia radiactiva de productos de fisión fue reemplazado por un manipulador de plomo "limpio", a costa de reducir el rendimiento a la mitad.

Estándar de rendimiento de 15 megatones

En 1958, durante la preparación de la Operación Hardtack I , la segunda ronda de pruebas termonucleares desde Castle, el presidente Eisenhower estableció una regla no escrita de que ninguna prueba estadounidense podía exceder el rendimiento de 15 Mt de Castle Bravo. Su sucesor, John F. Kennedy , se adhirió a este estándar, incluso después de la prueba soviética Tsar Bomba de 50 Mt en 1961 y la presión del Departamento de Defensa , la Comisión de Energía Atómica y el laboratorio de Livermore. [ 60 ] Tras el Tratado de Prohibición Parcial de Pruebas Nucleares de 1963 contra las pruebas no subterráneas, las pruebas estadounidenses continuaron bajo tierra, con el mayor rendimiento en la prueba Grommet Cannikin de 1971 a 5 Mt.

Impacto en la dirección científica

energía de fisión

Los intentos del gobierno estadounidense por controlar los daños en materia de relaciones públicas se centraron en el lenguaje existente de la iniciativa Átomos para la Paz, lanzada cuatro meses antes, ampliándolo al concepto del "átomo termonuclear pacífico". En una conferencia celebrada seis meses después, Lewis Strauss , presidente de la Comisión de Energía Atómica y figura clave en el programa acelerado de desarrollo de la bomba de hidrógeno, prometió una era pacífica de energía nuclear.

No es mucho esperar que nuestros hijos disfruten en sus hogares de energía eléctrica tan barata que no necesiten contador , que conozcan las grandes hambrunas regionales periódicas del mundo solo como un hecho histórico, que viajen sin esfuerzo por mar, bajo el agua y por aire con un mínimo de peligro y a gran velocidad, y que vivan mucho más que nosotros, a medida que las enfermedades remitan y el ser humano comprenda las causas del envejecimiento. Este es el pronóstico para una era de paz.

— Lewis Strauss , Discurso ante la Asociación Nacional de Escritores Científicos , septiembre de 1954

La Unión Soviética ya había anunciado la conexión a la red eléctrica de la central nuclear de Obninsk el 27 de junio. Estados Unidos lo lograría brevemente con el reactor BORAX-III en 1955 y de forma permanente con la central nuclear de Shippingport en 1957.

energía de fusión

Energía procedente de cultivos convencionales

En 1957, Edward Teller, arquitecto de la bomba de hidrógeno , y otros científicos de armamento de Livermore propusieron una planta eléctrica de nivel gigavatio, basada en la generación de vapor a partir de bombas de 1 megatón lanzadas cada 12 horas en una  cavidad de 305 metros de profundidad. La investigación estadounidense sobre este tipo de plantas continuó durante toda la Guerra Fría.

Energía a partir de rendimientos mínimos

El científico de Livermore, John Nuckolls, creó un "grupo de hectotones" (100 toneladas) en el laboratorio, investigando formas de eliminar el primario de fisión e inventando el concepto de implosiones de bajo rendimiento de pastillas de deuterio-tritio, es decir, fusión por confinamiento inercial . [ 58 ]

Historia de las armas

La Unión Soviética ya había utilizado deuteruro de litio en su diseño Sloika (conocido como " Joe-4 " en Estados Unidos) en 1953. No se trataba de una verdadera bomba de hidrógeno; la fusión proporcionaba solo entre el 15 % y el 20 % de su potencia, procediendo la mayor parte de reacciones de fisión potenciadas . Su potencia era de 400 kilotones y no podía ampliarse indefinidamente, como ocurre con un dispositivo termonuclear propiamente dicho.

El dispositivo "Ivy Mike", basado en Teller-Ulam, tuvo un rendimiento mucho mayor de 10,4 Mt , pero la mayor parte de este también provino de la fisión: el 77% del total provino de la fisión rápida de su material de manipulación de uranio natural. 

Castle Bravo tuvo el mayor rendimiento de cualquier prueba nuclear estadounidense, 15  Mt, aunque, nuevamente, una fracción sustancial provino de la fisión. En el diseño Teller-Ulam, las etapas de fisión y fusión se mantuvieron físicamente separadas en una cavidad reflectante. La radiación de la explosión del primario de fisión llevó el combustible del secundario de fusión a una densidad y presión críticas, desencadenando reacciones en cadena termonucleares (de fusión), que a su vez desencadenaron una fisión terciaria del condensador de fusión 238U y la carcasa de la bomba. En consecuencia, este tipo de bomba también se conoce como dispositivo de "fisión-fusión-fisión". Los investigadores soviéticos, liderados por Andrei Sakharov , desarrollaron y probaron su primer dispositivo Teller-Ulam en 1955.

La publicación del análisis de la lluvia radiactiva de Bravo fue un asunto militarmente sensible, y Joseph Rotblat posiblemente dedujo la naturaleza de la fase del dispositivo Castle Bravo estudiando la proporción y presencia de isótopos reveladores, a saber, uranio-237 , presentes en la lluvia radiactiva. [ 61 ] Esta información podría revelar potencialmente los medios por los cuales los dispositivos nucleares de rendimiento de megatones logran su rendimiento. [ 62 ] El científico soviético Andrei Sakharov dio con lo que la Unión Soviética consideró " la tercera idea de Sakharov " durante el mes posterior a la prueba de Castle Bravo, la pieza final del rompecabezas fue la idea de que la compresión del secundario puede lograrse mediante los rayos X del primario antes de que comenzara la fusión.

El diseño del dispositivo Shrimp evolucionó posteriormente hasta convertirse en la bomba nuclear Mark 21 , de la cual se produjeron 275 unidades, con un peso de 8000 kg y una longitud de 3,8 m y un diámetro de 1,5 m . Esta bomba de 18 megatones se produjo hasta julio de 1956. [ 63 ] En 1957, se transformó en la bomba nuclear Mark 36 y se volvió a producir.   

Impactos en la salud

Página 36 del informe final del Proyecto 4.1, que muestra cuatro fotografías de habitantes de las Islas Marshall expuestos. Los rostros han sido censurados por motivos de privacidad.

Tras la prueba, el Departamento de Energía de los Estados Unidos estimó que 253 habitantes de las Islas Marshall se vieron afectados por la lluvia radiactiva. [ 64 ] Esta única prueba expuso a las poblaciones circundantes a distintos niveles de radiación. Los niveles de lluvia radiactiva atribuidos a la prueba de Castle Bravo son los más altos de la historia. [ 65 ] Las poblaciones vecinas al lugar de la prueba estuvieron expuestas a altos niveles de radiación, lo que provocó que muchos sufrieran síntomas leves de enfermedad por radiación (náuseas, vómitos, diarrea). La inesperada fuerza de la detonación, combinada con cambios en los patrones del viento, envió parte de la lluvia radiactiva sobre los atolones habitados de Rongelap y Utrik . En 52 horas, las 86 personas de Rongelap y las 167 de Utrik fueron evacuadas a Kwajalein para recibir atención médica. [ 66 ] Varias semanas después, muchas personas comenzaron a sufrir alopecia (pérdida de cabello) y lesiones cutáneas. [ 67 ]

La exposición a la lluvia radiactiva se ha relacionado con un aumento en la probabilidad de varios tipos de cáncer, como la leucemia y el cáncer de tiroides . [ 68 ] [ 69 ] La relación entre los niveles de yodo-131 y el cáncer de tiroides aún se está investigando. También existen correlaciones entre los niveles de exposición a la lluvia radiactiva y enfermedades como el hipotiroidismo . Las poblaciones de las Islas Marshall que recibieron una exposición significativa a radionúclidos tienen un riesgo mucho mayor de desarrollar cáncer. [ 69 ]

Existe una presunta asociación entre los niveles de radiación y el funcionamiento del sistema reproductivo femenino. [ 70 ]

La detonación de Castle Bravo y el posterior envenenamiento de la tripulación a bordo del Daigo Fukuryū Maru provocaron un aumento de las protestas antinucleares en Japón. Se comparó con los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki , y la prueba de Castle Bravo formó parte frecuentemente de las tramas de numerosos medios japoneses, especialmente en relación con el ícono mediático más reconocido de Japón, Godzilla . [ 71 ] En la película de 2019 Godzilla: Rey de los Monstruos , Castle Bravo se convierte en el indicativo de llamada del Puesto Avanzado Monarch 54 ubicado en el Océano Atlántico, cerca de las Bermudas .

La canción "Memorabilia" de Donald Fagen , perteneciente a su álbum Sunken Condos de 2012 , menciona tanto las pruebas nucleares de Castle Bravo como las de Ivy King . [ 72 ]

En 2013, la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa publicó Castle Bravo: Cincuenta años de leyenda y tradición . [ 37 ] El informe es una guía sobre exposiciones a la radiación fuera del sitio, una historia narrativa y una guía de referencias históricas primarias sobre la prueba Castle Bravo. [ 37 ] El informe se centra en las circunstancias que dieron lugar a la exposición radiactiva de los atolones deshabitados y no intenta abordar en detalle los efectos en el atolón Bikini o sus alrededores. [ 37 ]

Véase también

Referencias

Notas
  1. ↑ En el sistema Mark 7 HE, las irregularidades en el frente de implosión eran relativamente pequeñas, lo que hacía innecesario el componente de empuje. [ 9 ] : 60
  2. ↑ Se utilizaron lentes anulares junto con detonadores de alambre puente tipo 1E23. Estas lentes redujeron el diámetro externo del arma al adelgazar la capa de alto explosivo, y la simultaneidad de la emergencia de la onda de choque fue considerablemente mayor en comparación con las lentes hiperboloides anteriores, lo que permitió una compresión mejor y más precisa (LA-1632, tabla 4.1). Al mismo tiempo, dado que la capa de alto explosivo era más delgada, era menos opaca a los rayos X emitidos por el cráter. [ 9 ] : 86 : 98
  3. ↑ Tanto SAUSAGE como los dos RUNT (versiones "litiadas" de SAUSAGE) tenían volúmenes de combustible de fusión de 840 litros . SAUSAGE utilizó una versión de 840 litros de un recipiente criogénico desarrollado para el comité PANDA (PANDA era el nombre no clasificado de SAUSAGE) y en parte por la Oficina Nacional de Estándares (véase más información aquí ). Este recipiente coincide con la descripción de Richard Rhodes en Dark Sun (p. 490) y con el volumen de combustible de fusión de Mike asumido por Andre Gsponer y Jean-Pierre Hurni en su artículo "Los principios físicos de los explosivos termonucleares, la fusión por confinamiento inercial y la búsqueda de armas nucleares de cuarta generación", p. 68.
  4. ↑ Este rango de temperatura es compatible con un relleno de hohlraum hecho de un material de bajo Z porque el manipulador, el empujador y las lentes de alto explosivo de la bomba de fisión, así como la espuma plástica de la etapa intermedia, atenúan fuertemente la radiación emitida por el núcleo. Por lo tanto, los rayos X depositados en el revestimiento del hohlraum desde la interfaz del primario con la etapa intermedia (es decir, la superficie exterior del primario) eran "más fríos" que la temperatura máxima de un dispositivo de fisión. [ 19 ] : 25 [ 20 ]
  5. ↑ Estas pérdidas se asociaron con propiedades del material como la retrodispersión, el efecto túnel cuántico , la excitabilidad , etc. [ 16 ]
  6. ↑ El tamper es el revestimiento metálico que encierra el secundario, y también se le denomina empujador ; ambos términos se pueden usar indistintamente.
  7. ↑ No confundir con la función del manipulador de fusión
  8. ↑ La pulverización catódica es la manifestación de la corona de plasma subdensa del hohlraum de ablación y las superficies de manipulación. [ 23 ] Es un problema que también comparten los reactores de fusión como los tokamaks , que tiene que ver con las partículas pesadas ablacionadas; para un arma de hidrógeno, estas partículas son partículas granulares de alto Z desprendidas(hechas de uranio o eutéctico Pb-Bi; el material seleccionado depende del "cóctel" o mezcla de elementos de alto Z del diseño del hohlraum para ajustar su opacidad), que vuelan dentro del canal de radiación y absorben o reflejan la radiación, dificultando la "conductación" de la radiación. [ 22 ] : 279
  9. ↑ Tanto la caja balística como el hohlraum fueron perforados en estos puntos para que la luz que emanaba de los componentes nucleares pudiera viajar sin obstáculos a la estación de registro. Se esperaba una ligera disminución en el rendimiento debido a esas aberturas, muy similar a laprueba Mike . [ 24 ] Las aberturas de punto caliente, similares a los diagnósticos de "explosión estelar" en hohlraums utilizados enexperimentos de impulso indirecto de fusión por confinamiento inercial (ICF), [ 31 ] causaron desacoplamiento de radiación local y, por lo tanto, mala reflexión de radiación por el hohlraum. El desacoplamiento de radiación a su vez redujo localmente la eficiencia del proceso de ablación en la superficie del tamper del secundario, desestabilizando la implosión en un pequeño grado. Sin embargo, incluso las inestabilidades menores durante la ablación amplificaron la ya temida mezcla de Taylor.
  10. ↑ El orificio cilíndrico se tapó con cera de parafina dopada con 10 B para cronometrar la llegada de los neutrones. [ 8 ]
Citas
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  • El cortometraje Military Effects Studies Operation Castle (1954) está disponible para su visualización y descarga gratuitas en Internet Archive .
  • El cortometraje Nuclear Test Film – Operation Castle (1954) está disponible para su visualización y descarga gratuitas en Internet Archive .
  • Estados Unidos prueba una bomba de hidrógeno en Bikini ( BBC News )
  • Artículo en primera persona sobre la realización de la prueba.
  • Historia del Comando Aéreo Estratégico – Desarrollo de las armas atómicas (1956)