Armas nucleares. Tipos

Introducción

Hasta ahora se han tratado los aspectos teóricos de los tipos básicos de armas nucleares, las de fisión y las de fusión. No obstante, estos eran modelos teóricos o experimentales que destacaban por su simpleza. En los arsenales nucleares existen una gran variedad de estas armas que distan bastante en cuanto a su complejidad de esos modelos, a los que se les han incluido todo tipo de “mejoras” con el fin de hacerlos más eficaces en su misión, que no siempre es la máxima destrucción.

Para lograr uniformidad, nos guiaremos a través del arsenal nuclear estadounidense, uno de los más prolíficos en cuanto a tipos de armas nucleares y también uno de los más transparentes, lo que nos permitirá analizar un mayor abanico de detalles. A pesar de ello no debemos olvidar que muchos aspectos de éste tema son considerados alto secreto, por lo cual algunos datos no podrán ser afinados demasiado.

No obstante, antes de continuar, recomiendo encarecidamente la lectura de los artículos Armas nucleares de fisión y Armas nucleares de fusión para una correcta comprensión de éste.

ARMAS NUCLEARES DE FISION

Estas fueron las primeras armas nucleares debido a su relativa simpleza y conocimientos físicos de la época (1945). Su funcionamiento gira en torno a transformar una (O varias) masa subcrítica de material fisible (U-235 ó Pu-239) en una masa supercrítica donde se pueda iniciar la reacción en cadena que libere la energía de la explosión.

A pesar de su longevidad, han perdurado hasta nuestros días en cometidos donde son irremplazables. Tal es el caso de las encargadas de actuar como etapa primaria (Detonador) de las armas de fusión. O bien siguen cumpliendo funciones para las cuales se muestran más aptas que las armas de fusión. Veamos su tipología.

Armas de fisión de propósito general

Su principal labor es la destrucción de un gran área (Una ciudad pequeña, un puerto, una base aérea, etc…) mediante las altas temperaturas y una poderosa onda expansiva. Se podría comparar con una gran bomba de explosivo convencional (Salvando las distancias en cuanto a potencia) excepto por el hecho de que en las explosiones de fisión se generan potentes radiaciones altamente nocivas para la vida y dejan como residuo una gran contaminación radiológica.

Vista de la ciudad de Hiroshima tras el ataque nuclear con la bomba Little Boy que desarrolló 15 Kt

Son la forma más básica de este tipo de armas. Su potencia dependerá de la cantidad de material fisible que contengan y su eficiencia puede aumentarse de diversas formas.

Esto es aplicable a las basadas en fisión pura cuya potencia, dentro del abanico de bombas de fisión convencionales, varía entre los 1-2 Kt y los 200 Kt (1 Kt o kilotón equivale a 1000 toneladas de TNT). No obstante, desde el descubrimiento de la fisión intensificada (Boosting), las bombas de fisión pura solo han existido de forma aislada. Esta consiste en colocar una pequeña cápsula con deuterio y tritio en el centro del núcleo del material fisible con el fin de que éstos se fusionen y generen gran cantidad de neutrones que incrementen la reacción en cadena. Así se logra duplicar la potencia del arma.

La primera de estas armas (Fisión pura) fue Gadget, que se detonó en la prueba Trinity, (16 de Julio de 1945, Desierto de la Jornada del Muerto en Alamogordo, Nuevo México). Se basaba en el ensamblaje de implosión, el que ha perdurado hasta nuestros días para las bombas de fisión de propósito general. Esto se debe a su rendimiento (Porcentaje de material fisible fisionado en la explosión), que ronda el 20% en las de fisión pura y el 40% en las de fisión intensificada. La otra variante era el ensamblaje de cañón. Debido a su bajo rendimiento (En torno al 1-2 %, hasta un 7-8% en caso de fisión intensificada), su uso ha quedado relegado a labores muy concretas.

En sus inicios (1945-1950), su potencia rondaba los 20-50 Kt (23 Kt la Mk-III, modelo de producción de Fatman, la bomba lanzada sobre Nagasaki). A principios de la década de los 50, ésta se incrementó hasta el centenar de kilotones (La Mk-5 con 120 Kt). Hay que señalar que nos referimos a la potencia máxima, ya que se continuaron fabricando diferentes modelos de potencias inferiores.

Su uso más habitual era el de la bomba lanzable desde bombardero, como la Mk-6 de 160 Kt, desarrollada en 1951, aunque también equipaban a simples cohetes de artillería como el Honest John, que desde 1959 podía portar la W-31, de hasta 40 Kt.

Cohete Honest John en su lanzador

En 1954, dos años después de la primera detonación de un dispositivo de fusión, las armas termonucleares pasaron a formar parte del arsenal nuclear estadounidense, lo que hizo innecesario el desarrollo de mayor potencia en las de fisión. La llegada de éstas hizo desaparecer gradualmente las armas de fisión de propósito general. Eran más eficaces y económicas, por lo que por encima de algunas decenas o el centenar de kilotones (Según país y época) sustituyeron a las de fisión, que a partir de entonces, se diseñaron por lo general con potencias que variaban entre el kilotón y las pocas decenas de éstos. De hecho, a día de hoy en el arsenal estadounidense, no está operativa ningún arma de fisión.

Además de lo ya comentado, cabe tener en cuenta los dos extremos de este tipo de armas;

Armas de fisión de alta potencia

Antes de la llegada de las bombas de fusión, en las cuales no existía límite teórico en la potencia, se realizaron investigaciones para aumentar el poder destructivo en las armas de fisión. Manteniendo la cantidad de material fisible, la potencia podía incrementarse en pequeños porcentajes mejorando el sistema de implosión y rodeando al núcleo de diferentes materiales. Por otra parte, la fisión intensificada logró doblar de golpe la potencia de éstas armas. No obstante, a partir de estas mejoras solo quedaba aumentar la cantidad de material fisible para incrementar la potencia.

Si aumentamos demasiado la cantidad de U-235 o Pu-239 podemos sobrepasar la masa crítica, lo cual no es viable. Por ello el único diseño posible para estas armas de alta potencia era el de núcleo levitado. Haciendo del núcleo una esfera hueca, la cantidad de material fisible puede ser mucho mayor sin alcanzar la masa crítica. Por otro lado así se mejora la eficiencia.

El problema reside en que durante el proceso de implosión, la masa pasará a ser crítica antes de haberse colapsado del todo en el centro. Si la emisión fortuita de neutrones del propio material fisible es muy alta, existe el riego de predetonación. Esto es que la reacción en cadena se inicia antes de que el material esté totalmente comprimido y provoca que la eficiencia descienda.

El Pu-239 tiene una tasa de emisión de neutrones bastante alta, lo cual le limita a bombas de fisión de algo más de 100 Kt como máximo (La cabeza nuclear francesa MR-31 es la bomba de plutonio más potente con 120 Kt). Por contra, no existe tal problema con el uranio altamente enriquecido, que permite bombas de más de 1 Mt (1 Mt o megatón equivale a 1000 kT). No obstante, la mayor bomba de fisión de EEUU era la Mk-18 con una potencia de 500 Kt. Era apodada la SOB (Super Oralloy Bomb). Oralloy era el nombre que recibía el uranio enriquecido con un porcentaje de U-235 del 93,5%, la abreviatura de Oak Ridge Alloy (Aleación de Oak Ridge. Oak Ridge era la planta en la que se enriquecía el uranio para el proyecto Manhattan).

La Mk-18 contenía más de 60 kilogramos de uranio altamente enriquecido en forma de una esfera hueca y otra maciza en el interior. En otras palabras, entre 4 y 5 masas críticas. Mientras todo se mantuviese en su sitio no había nada que temer, pero con semejante cantidad de material fisible, cualquier alteración en la disposición física de este podía dar lugar a que se iniciase la reacción en cadena. Por ejemplo, si la esfera maciza se depositase sobre la superficie interna de la hueca, en el punto de contacto y sus proximidades podría darse una masa supercrítica. También si por ejemplo se detonasen los explosivos de forma accidental (No es necesario que fuese la explosión simétrica que se presentó como vital en las armas de fisión normales). Por todo ello, con este tipo de bombas las medidas de seguridad se extremaban hasta el punto de mantener separado parte del material fisible hasta justo antes del lanzamiento. Otra opción más viable era rellenar el espacio vacío entre ambas esferas con cadenas de boro y aluminio que absorbiesen neutrones cuya retirada se hacía justo antes del lanzamiento.

El 15 de noviembre de 1952 se efectuó el lanzamiento de una Mk-18 desde un bombardero B-36H cerca de la isla Kwajalein en lo que fue el test Ivy King. Realmente se trataba de un prototipo fabricado a partir de una Mk-6D modificada entre otras cosas con el sistema de lentes explosivas de la Mk-13 (En total 92 lentes, necesarias para abarcar la gran superficie de la esfera).

Ivy King, la mayor detonaci�n de fisión pura

Armas de fisión de baja potencia

Las armas nucleares son armas políticas. Independientemente de su potencia, su uso supone unas consecuencias que nada tienen que ver con el uso de cualquier otro armamento (Salvo quizás el biológico y en menor medida el químico). Esto es algo que actualmente es aceptado por la sociedad. Por otra parte, desde la disolución de la URSS, las posibilidades de un conflicto nuclear global se han reducido drásticamente. Por todo ello, podemos resumir que si se llegasen a usar estas armas, sería bajo unas condiciones muy especiales que se escapan del tema de este artículo.

En cambio, durante la Guerra Fría, la posibilidad de ese conflicto nuclear global era mucho mayor, y puesto que se iban a usar armas nucleares, cuantas más se lanzasen contra el enemigo, mejor. Esto dio lugar a un gran número de cabezas nucleares de baja potencia adaptadas a diferentes plataformas de uso. El término “cabeza nuclear” se refiere al dispositivo nuclear en si, que puede ser adaptado a una bomba lanzable, un misil, un torpedo, etc…

Es fácil percatarse que en estas armas de baja potencia, el peso y el tamaño son magnitudes que conviene reducir. Por ello se recurren a los sistemas de implosión más eficientes, dejando de lado el sistema de núcleo levitado (Ocupa un espacio salvable a pesar de la pérdida de eficiencia) y utilizando materiales fisibles en sus fases más densas (Pu-239 en fase Alfa). Otra opción para minimizar el peso es la inclusión de una capa de berilio que incremente el volumen del núcleo lo necesario sin aumentar mucho el peso. Esto se debe a que en estas bombas, la cantidad de material fisible es muy reducida, acorde con la potencia desarrollada.