Grande, más grande, la más grande: la progresión nuclear de Corea del Norte

A estas alturas, y a falta de posibles análisis de radioisótopos escapados tras la última prueba nuclear de Corea del Norte, sólo hay una cosa segura: al país ha superado la fase de las bombas de fisión pura. Los cálculos de la potencia del arma detonada a partir de sus resultados geológicos indican que con seguridad la explosión superó el centenar de kilotones, una capacidad destructiva fuera del alcance de armas como las de Hiroshima o Nagasaki.

Estos dos científicos son los responsables del 'salto nuclear' de Corea del Norte

Daniel Iriarte

Pero hay dos tipos de armas que entran en la categoría de ‘termonuclear’, al hacer uso de energía de fisión para aumentar su potencia; para distinguirlas harán falta más datos que los terremotos causados por la explosión y el subsecuente colapso de la cavidad creada. La estratosfera cercana al norte de la península coreana, a sotavento del lugar de la detonación, va a ser un lugar muy concurrido en las próximas semanas.

Por un lado todas las bombas atómicas son iguales y tienen los mismos efectos, en política internacional por ejemplo; ascienden a quienes las poseen a otra categoría en la diplomacia mundial, que tiene que tomar en consideración su presencia. Pero en otro sentido, más literal, hay diversos tipos y su potencia y capacidad destructiva es muy diferente, como lo es el conjunto de tecnologías que hace falta dominar para conseguir que funcionen. De ahí la importancia de saber cuál es el tipo de arma nuclear que Corea del Norte ha puesto a prueba: sabemos que es más potente que una de fisión pura, pero no si se trata de un arma de fisión amplificada o de una verdadera bomba termonuclear.

El modelo más sencillo de arma atómica de fisión es una bomba de uranio 235 en la configuración denominada ‘de cañón’. Se trata simplemente de juntar dos piezas de uranio del isótopo fisible 235 de tal modo que sumadas superen la masa crítica de este elemento, lo cual dispara una reacción descontrolada en cadena que se convierte en una explosión.

La arquitectura de una bomba atómica

La masa crítica de este elemento necesaria para la explosión es de 52 kg, purificados a más del 90%, lo cual implica la separación isotópica de muchas toneladas de uranio natural ya que el U235 representa tan sólo el 0,72%. En la configuración de cañón se dispara mediante explosivos químicos una pieza de U235 contra otra pieza mayor de modo que la unión de las dos supere la masa crítica en pocos milisegundos.

Esta es la arquitectura de la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima, Little Boy, y su construcción se consideró tan segura y eficiente que ni siquiera se realizaron pruebas previas. Se sabe que otras potencias nucleares usaron esta configuración, incluyendo Sudáfrica, que llegó a poseer media docena de ellas. Su simplicidad y la seguridad de su funcionamiento la hacen atractiva. Sin embargo tiene inconvenientes: la cantidad de U235 es muy elevada, sobre todo teniendo en cuenta la dificultad de la separación isotópica.

Además cuando se produce la detonación dentro de la masa crítica ésta empieza a dispersarse, por lo que la reacción en cadena se detiene muy pronto y la eficiencia en la conversión energética es baja: buena parte del uranio simplemente se esparce. Por eso este tipo de armas tienen una potencia máxima relativamente baja, entre 11 y 25 kilotones, y un tamaño y peso elevados lo que dificulta su uso como armas.

La segunda configuración dentro de las armas de fisión pura es la llamada de implosión, que puede usarse con U235 o bien con Plutonio 239, un material que no se encuentra en la naturaleza y es necesario fabricar irradiando Uranio 238 (uranio empobrecido) en reactores nucleares. El Pu 239 tiene varias ventajas: su masa crítica es muy reducida, de tan sólo 11,5 kg, y se puede fabricar de manera sencilla en forma casi pura y en grandes cantidades en los reactores adecuados. La técnica de implosión consiste en crear una cáscara esférica de explosivos alrededor de una esfera central del material fisible con una cantidad inferior a la masa crítica.

La detonación de los explosivos envía una onda de presión a la espera de material fisible provocando un cambio de su densidad, lo que hace que entre en estado supercrítico y provoca la explosión. Usando los explosivos, lentes y reflectores de neutrones y la geometría adecuada es posible reducir la masa crítica a casi la mitad: con poco más de 6 kg de Pu 239 que contenga menos del 7% del isótopo no fisible Pu 240 se puede crear una bomba.

Fat Man, la bomba arrojada sobre Nagasaki en agosto de 1945 pertenecía a esta categoría, como también el primer artefacto nuclear jamás detonado, la Prueba Trinity en Alamogordo en julio de ese año. La prueba se efectuó para comprobar que el complicado sistema funcionaba. Este es el principal inconveniente de esta configuración:; su complicación, ya que la manufactura de los adecuados bloques de explosivos, las lentes y reflectores y la circuitería eléctrica necesaria para hacerlos detonar es difícil. Una explosión irregular puede provocar que la onda de choque no sea del todo esférica, lo que causa una detonación atómica parcial y desperdicia el valioso plutonio. Evitarlo no es fácil, pero a cambio se pueden fabricar armas muy pequeñas, compactas y seguras.

Que no se detenga la reacción en cadena

Aunque de nuevo la dispersión de los elementos de la masa crítica en el inicio de la explosión limita la potencia máxima que se puede conseguir; hasta unos 45 kilotones en su versión más primitiva y un máximo de 200 kt en sus versiones más avanzadas. Se cree que las armas pakistaníes son de este último tipo.

Para evitar que la reacción en cadena se detenga por falta de neutrones y aumentar así la potencia del artefacto se pueden añadir neutrones a la reacción con un truco: colocar elementos ligeros para que el inicial pulso de rayos X provoque su fusión, lo que que libera más neutrones que fisionan más átomos de plutonio. Es lo que se llama un arma de fisión amplificada con fusión (fussion-boosted), y resulta ser más eficiente: con ellas se pueden alcanzar fácilmente los 500 kilotones (medio megatón) de potencia.

Hay dos configuraciones: en una de ellas los elementos ligeros se colocan en forma de gas en el centro de la esfera de plutonio, lo que multiplica por hasta 5 la potencia del arma; en la segunda los elementos ligeros están en forma sólida alrededor del plutonio y con ella se puede alcanzar mucha mayor potencia explosiva. Los elementos ligeros (deuterio, tritio, litio 6 y 7) aportan poca o ninguna energía: su papel es mejorar el rendimiento de la explosión del plutonio. Las armas que Israel nunca ha reconocido oficialmente se piensa que son de este tipo, y Corea del Norte anunció el año pasado que una de sus pruebas nucleares era un artefacto de este tipo. Pocos observadores lo creyeron entonces.

Lo más grande: armas de fusión

Las armas nucleares más potentes, destructivas y complejas son las de fusión, que extraen su energía de la reacción de núcleos de átomos ligeros al unirse para formar otros más pesados; por cuestiones de operatividad militar se suele usar como combustible el deuterio. La clave de la reacción de fusión es que su inicio necesita temperaturas muy elevadas, del orden de decenas de millones de grados Kelvin, por lo que se usa como ‘cerilla’ una bomba atómica de fisión.

Este núcleo o ‘primario’ crea las condiciones para iniciar la fusión de la carga principal o ‘secundario’ de tal modo que según la cantidad de material fusionable y la geometría y potencia del primario en la práctica no hay límite superior al tamaño de la explosión. La URSS llegó a construir una bomba capaz de alcanzar los 100 megatones, la llamada ‘Zar de las Bombas’, aunque limitó su potencia a la mitad en la única prueba que efectuó (la mayor detonación realizada jamás por la Humanidad).

Incluso el arma de fusión más sencilla precisa de una ingeniería química, metalúrgica y nuclear muy sofisticada, así como de capacidades industriales avanzadas para purificar hasta grados extremos elementos como el deuterio, el tritio o el litio 6 y 7. Para usarla como primario hace falta una bomba de fisión pequeña y eficiente, pero esto es sólo el principio; para que los rayos X y gamma de su explosión alcancen el secundario en el momento y con la geometría adecuadas hacen falta lentes y espejos que deben cumplir su función literalmente en medio de una explosión nuclear. A cambio y en un tamaño relativamente pequeño se puede crear un dispositivo de entre medio y varios megatones, con potencia ajustable.

Técnicamente se trata de armas de fisión-fusión-fisión en las que los espejos que concentran la radiación en el secundario están hechos de material fisible como uranio 238, que al recibir los neutrones de la fusión se fisiona a su vez añadiendo aún más potencia. Si se suman sucesivas etapas la potencia puede crecer casi sin límites. Tienen forma asimétrica 'de cacahuete' (la llamada configuración o proceso Teller-Ullam) con un primario esférico y un secundario más estrecho como las fotos mostradas por Pyongyang; una forma similar a las cabezas nucleares de potencias como los EE UU. Se cree que las armas nucleares de la India pertenecen a esta categoría.

Las armas de países como Francia, el Reino Unido o la mayor parte del arsenal chino estarían en esta generación. Los diseños más avanzados que existen hoy son de tamaño hiperreducido, usan muy poco plutonio y tienen potencia limitada que se compensa con la mayor precisión de los vehículos de lanzamiento. Se construyen con materiales no metálicos como plásticos y cerámicas para reducir su peso y su eco radar, y son fiables y seguras para su uso a largo plazo. Las armas más avanzadas de fusión están sólo al alcance de potencias como EE UU, Rusia y (parcialmente) China.

El tipo de reacción nuclear

A juzgar por las ondas sísmicas la prueba nuclear norcoreana podría estar entre un arma de fisión amplificada y una verdadera bomba H de primera generación con arquitectura Teller-Ulam. La única forma de distinguirlas es analizar los isótopos que puedan haber escapado a la atmósfera tras la explosión y el subsiguiente colapso de la cavidad que provocó; la presencia de diferentes materiales y sus proporciones permiten diferenciar el tipo de reacción nuclear.

El ensayo nuclear de Pyongyang causa uno de los mayores terremotos de este verano

Antonio Villarreal

Por eso aviones especializados en la captura de radionucleidos a grandes altitudes están estos días patrullando los cielos a sotavento de la península coreana, tratando de capturar esta información vital. Aunque las imágenes publicadas por el régimen de Pyongyang y el hecho de que durante el periodo de Kim Jong-un el país ha cumplido exactamente con lo que anunciaba hacen sospechar que en efecto,. Corea del Norte dispone de armas termonucleares. Sumado al éxito de su prueba de misil ICBM el único elemento que aún podría faltar para que dispongan de un sistema efectivo de armas es un vehículo de reentrada, una tecnología que no tardará mucho en conseguir. El mundo tendrá que aceptar la idea de una Corea del Norte nuclear, con todo lo que ello implica.