Armas nucleares de potencia variable

Una cabeza nuclear requería mucho trabajo en su diseño y gran precisión en la fabricación. Su producción en serie reduciría notablemente el costo de éstas, pero su enorme rango en cuanto a potencia de destrucción dificultaba reducir el inventario a una gran cantidad de unidades pero unos pocos modelos, lo que habría facilitado también el aspecto logístico. Este problema resaltaba en las bombas para aplicaciones especiales anteriormente comentadas. Por ejemplo, si se desea detener el avance de unas tropas que se nos echan encima no podemos usar una bomba de 30 Kt ya que la detonación nos alcanzaría. Necesitaríamos un modelo de menor potencia.

La solución al problema era lograr bombas de potencia variable. Hay dos vías para lograrlo;

Como ya hemos visto, existen diferentes métodos para incrementar la potencia tanto de los dispositivos de fisión como los de fusión a partir de sus diseños básicos. Algunos de ellos son tan simples como agregar o sustituir piezas de un determinado material al conjunto, como puede ser cambiar el tamper de plomo de la etapa de fusión de una bomba por uranio empobrecido o incluso retirar el propio tamper. De esto se deduce que las cabezas nucleares se fabrican para una determinada potencia máxima y relaizando modificaciones de este tipo podrá reducirse a otros niveles fijos. Estas modificaciones de tipo mecánico son relativamente complicadas, por lo que no se pueden realizar sobre la marcha ni estando las cabezas nucleares montadas ya en el vector de ataque (Hablando en términos generales).

Montaje de cabezas W-87 en un ICBM Peacekeeper

La otra opción se conoce como “dial-a-yield” y supone un mecanismo que mediante un simple botón permite ajustar diferentes potencias entre un máximo y un mínimo. Esto se logra actuando principalmente sobre el sistema de boosting. Recordemos que esto consistía en introducir en el núcleo del dispositivo de fisión una mezcla gaseosa de deuterio y tritio de forma que la reacción de fusión que producirían generaría neutrones para incrementar la reacción en cadena del material fisible. La cantidad de mezcla gaseosa introducida si es algo muy sencillo de controlar (Tanto como abrir más o menos la llave del gas de la cocina) y cuanto menor sea ésta, menor será la potencia resultante. En armas de fisión, el efecto será directo, y en las de fusión, una menor potencia del primario redundará de igual forma en la de la fase de fusión y por tanto en la potencia total. Aparte de la evidente ventaja que supone frente a las modificaciones mecánicas por la sencillez que implica, también hay que valorar el hecho de que permite mucho más ajuste. Por ejemplo, en la ya comentada cabeza nuclear W-87, se podía configurar para 2 potencias únicamente, 300 Kt o 475 Kt, según se aplicasen o no los anillos de uranio enriquecido. Por contra, la bomba táctica aerolanzable B-61 en su modelo 3 puede variar su potencia entre 0,3 Kt, 1,5 Kt, 60 Kt y 170 Kt. Con ajustar un simple botón, un cazabombardero como el F-16 podía pasar de lanzar el equivalente a 300 toneladas de alto explosivo a arrasar una ciudad con 170.000 toneladas.

B-61

Despertador/Sloika

Los modelos comentados pertenecen a la categoría de armas de implosión por radiación también conocidas como diseños de Teller-Ulam, en honor a sus creadores. Este es el sistema más extendido. No obstante, tras el inicio de la era nuclear, se barajaban diferentes sistemas para lograr un arma de fusión.

En EEUU, Stanislaw Ulam ideó el sistema de un dispositivo de fisión que iniciaba la etapa de fusión. Este es el concepto básico del arma termonuclear. No obstante, no especificaba como aplicar la energía de la primera a la segunda. Fue Edward Teller quien lo ideó, y para tomar consciencia de la importancia del sistema que propuso, señalar que se le considera el padre de la Bomba H (Por Hidrógeno, elemento de un solo protón del que se derivan los isótopos Deuterio y Tritio) en EEUU.

Como ya se vió en el artículo sobre armas de fusión, el sistema es algo complicado y cabe pensar que previamente se puedieron utilizar otros. Efectivamente, así fue en la URSS y Reino Unido.

Para iniciar la reacción de fusión hay que aplicar la energía liberada por la detonación de un dispositivo de fisión al combustible de fusión (Deuterio y Tritio). En el diseño de Teller-Ulam, esto se hace de forma de forma indirecta, pero sería mucho más sencillo hacerlo de forma directa. A saber; Partiendo de un dispositivo de fisión basado en el ensamblaje de implosion, obtenemos el núcleo de material fisible con el iniciador de neutrones en su centro. Luego se le puede rodear opcionalmente con un tamper (Uranio empobrecido por ejemplo) y rodear la esfera resultante con el combustible de fusión. Todo se encapsula nuevamente en otro tamper y se rodea con las lentes explosivas. Tras la detonación de éstas, se inicia la reacción de fisión que libera la energía necesaria para el inicio de la fusión. Asimismo, los neutrones lentos de la fisión generan más tritio a partir del deuterio y los rápidos de la fusión dan lugar a la fisión rápida de los tampers de uranio empobrecido (Como ocurre en las armas de fisión-fusión-fisión). En cualquier caso, este sistema ofrecía rendimientos demasiado bajos, en torno al 16-20 % y necesita de primarios de fisión muy potentes, si bien permite obtener cabezas nucleares de un peso reducido.

Es por esto que Teller, que la bautizó como diseño de Despertador, desechó su uso a pesar de haberla ideado, considerando mejor el sistema de implosión por radiación. No pensaron así Andrei Sakharov y Vitalii Ginzburg en la Unión soviética que bautizaron el diseño como Sloika (Un pastel ruso de capas) y que tuvieron listo el 12 de agosto de 1953 que detonaron bajo la denominación RDS-6 (Joe-4 según la denominación occidental por ser la cuarta detonación soviética). Desarrolló 400 Kt. No fue hasta el 22 de noviembre de 1955 cuando tuvieron a punto la primera bomba de implosión por radiación (Detonación RDS-37) que desarrolló 1,6 megatones utilizando solo un primario y una etapa de fusión y habiendo reemplazado en esta parte del combustible de fusión por material inerte. De ahí su reducida potencia comparada con la de Ivy Mike.

RDS-6

Por su parte, Reino Unido también llevó a cabo este diseño con la detonación Orange Herald Small dentro de la operación Grapple el 31 de mayo de 1957 desarrollando 720 Kt. Previa a esta detonación, el día 15 de ese mismo mes se efectuó la de Short Granite, un dispositivo de implosión por radiación que falló al desarrollar en torno al 20-30% de la potencia que había sido prevista, 1 Mt. Un segundo intento llegó el 19 de junio en la detonación Purple Granite para la que se predijo nuevamente 1 Mt y que en este caso solo llegó al 15% de esa estimación. Estas armas de implosión por radiación eran las que debían dar lugar a las Yellow Sun, las armas termonucleares que equiparían a las fuerzas nucleares británicas. Por tanto, se retrasó el programa y mientras tanto su lugar lo ocuparon las Violet Club, basadas en el diseño que atañe a este epígrafe. Como anécdota, cabe comentar el dispositivo de seguridad de estas bombas. Su núcleo era hueco, y para evitar una detonación nuclear en caso de que las lentes explosivas se iniciasen accidentalmente, éste se rellenaba con bolas de rodamientos, que evitaban que se colapsase sobre si mismo y alcanzase la masa supercrítica. Antes de ser lanzada, estos rodamientos se drenaban por un orificio practicado en la parte baja de la bomba.

Dispositivo Orange Herald Small

Es posible que Israel también haya fabricado bombas basándose en ese diseño según declaró Mordejái Vanunu, el que fuese ingeniero nuclear israelí. Tras trabajar en el programa nuclear de ese país, fue despedido del mismo en 1985 y en septiembre de 1986 desveló al mundo todo lo que sabía de éste. Por ello, fue raptado por el Mossad, trasladado a Israel y juzgado por traición y espionaje. Condenado a 18 años de prisión, fue liberado en 2004.

Bombas nucleares penetradoras

Los bunkers siempre fueron el refugio natural contra los bombardeos. Su principio es simple, protegerse de las bombas construyendo habitáculos a varios metros o decenas de metros bajo tierra. Una explosión en la superficie, por potente que sea, tendrá un efecto casi inapreciable en un bunker profundo. No obstante, si esa misma explosión se produce bajo tierra, el efecto será diferente. Por un lado, ésta se da más cerca de su objetivo, y por otro, la onda de choque generada es muy intensa. Es por esto que se diseñaron un gran número de bombas convencionales orientadas a este fin.

Por supuesto, este era un campo muy apto para las armas nucleares, sobre todo por la potencia que se requiere para garantizar la destrucción del bunker. Por otro lado, aparecieron un nuevo tipo de instalaciones subterráneas que suponían un interesante objetivo para estas armas, los silos de misiles. No obstante, una misión como es la de penetrar capas de tierra y rocas a varias decenas de metros requiere un diseño especial. La bomba debe ser alargada y delgada, de forma que su avance en materiales tan densos sea lo menos forzado posible. Por otro lado, ha de ser pesada y su velocidad en el momento del impacto alta, para maximizar su energía cinética. Los 2 primeros requisitos se logran recurriendo al ensamblaje de cañón, por las características ya comentadas en su aplicación a proyectiles de artillería. Estas son las aplicaciones que le han hecho sobrevivir hasta tiempos recientes (Los últimos proyectiles nucleares de artillería fueron retirados del arsenal estadounidense en 1992).

En lo referente a la velocidad, depende de la configuración aerodinámica de la bomba. Es importante que esta caiga lo más vertical posible por un lado para maximizar su velocidad y por otro para alcanzar la máxima profundidad con la mínima distancia recorrida (Una entrada diagonal resultaría menos eficiente). Finalmente, la carcasa ha de ser gruesa y resistente para soportar el impacto y mantener la integridad de la bomba tras el mismo y durante el avance subterráneo.

Un ejemplo de este tipo de bombas sería la Mk-8 de hasta 30 Kt, que usaba el ensamblaje de cañón. No obstante, la reducción en el tamaño de los dispositivos de fusión ha posibilitado su inserción en las carcasas destinadas a penetración terrestre que han terminado por sustituirlas. Además de las ventajas ya comentadas, el uso de armas de fusión sobre las de fisión en este ámbito posee otro importante aliciente, como es el hecho de dejar pocos restos de material fisible sin fisionar en un área concreta de territorio enemigo. Esto es por que en las detonaciones subterráneas, los restos de la explosión se concentran considerablemente y su recuperación no entrañaría demasiadas dificultades mediante técnicas mineras convencionales. En otras palabras, de otra forma, supondría regalarle al enemigo material fisible ya procesado y listo para ensamblar bombas.

Mk-8

A día de hoy, la encargada de esta labor es la bomba nuclear táctica B-61 (Fusión) en su modelo 11. Para ello se le ha suprimido el paracaídas de frenado, incluido unas aletas estabilizadoras que maximizan su velocidad y ángulo de impacto y se le ha encastrado en una carcasa de acero de alta resistencia con un morro endurecido especial. No obstante, solo es capaz de penetrar 6 metros antes de la detonación, lo cual es suficiente para causar una onda de choque considerable.

Anexo 1

La clasificación de armas nucleares expuesta en este artículo se basa en su diseño y misión básicas. Se han expuesto algunos ejemplos reales, y se han comentado otros tantos supuestos, pero las diferentes combinaciones de diseños y aplicaciones dan lugar a una variedad mucho mayor. Un ejemplo sería la aplicación de la radiación gamma generada para producir pulsos electromagnéticos que provocasen la inutilización de equipos electrónicos y cortes en las comunicaciones en grandes áreas. Estos serán temas de artículos futuros. No obstante, creo conveniente la inclusión de este anexo donde se contempla otra clasificación bastante extendida que se basa en el nivel tecnológico siguiendo la evolución habitual que sufren estas armas cuando una nación se embarca en su desarrollo. Nuevamente lo veremos según el programa nuclear estadounidense indicando entre paréntesis un exponente en forma de arma funcional y el año en que se alcanzó este nivel tecnológico (Siempre es previo a su materialización en el arma indicada);

- Generación cero: Corresponde a los primitivos ensamblajes de cañón que destacan por su simpleza. Tanto es así que EEUU lo utilizó en Hiroshima sin haberlo probado primero. Su sencilla construcción las hace atractivas para países con escaso nivel tecnológico o grupos terroristas. Como desventaja presentan su baja eficiencia y la dificultad que supone su uso como arma práctica. (Bomba de Hiroshima - 1945)
1ª generación: Bombas basada en el ensamblaje de implosión básico, es decir, sin mejoras como el núcleo levitado ni complejos sistemas de implosión como el slapper o la inclusión de materiales inertes en las lentes explosivas. También mejoras en el ensamblaje de cañón para aplicaciones especiales como los proyectiles de artillería. (Mk-3 - 1945)

- 2ª generación: Mejoras aplicadas a las anteriores. Máximo incremento de la potencia en fisión pura. (Mk-6 - 1950)

- 3ª generación: Aplicación del principio de boosting o fisión intensificada que permite doblar la potencia de las bombas. (W-31 - 1951)

- 4ª generación: Armas de fusión básica. Comprenden un primario de fisión y tantas etapas de fusión como se desee además de un tamper de material fisible (Uranio empobrecido) para incrementar la potencia. (Mk-17 - 1952)

- 5ª generación: Diversificación de las armas de fusión con mejoras como el dial-a-yield o la reducción de peso y tamaño y especialización en diferentes misiones como son las bombas limpias o de neutrones. (W-80 - 1965)

- 6ª generación: Mejoras en la construcción y uso de nuevos materiales que permiten una gran reducción del tamaño y una elevada eficiencia. (Con la finalización de la Guerra Fría se detuvo la fabricación de nuevos modelos, si bien existen diseños experimentales representativos de esta generación. - 1990)