La Operación Castle fue una serie de pruebas nucleares de alto rendimiento ( alta energía) realizadas por la Fuerza de Tarea Conjunta 7 (JTF-7) en el atolón Bikini que comenzaron en marzo de 1954. Siguió a la Operación Upshot-Knothole y precedió a la Operación Teapot .
La operación , que se llevó a cabo en colaboración con la Comisión de Energía Atómica (AEC) y el Departamento de Defensa (DoD), tenía como objetivo final probar diseños de armas termonucleares que pudieran lanzarse desde aeronaves . Todos los dispositivos probados, cuyo peso oscilaba entre 6.520 y 39.600 libras (2.960 y 17.960 kg), estaban diseñados para ser lanzados desde aeronaves. Sin embargo, se les tendrían que colocar carcasas balísticas, aletas y sistemas de detonación. [1]
Los funcionarios del gobierno consideraron que la Operación Castle fue un éxito, ya que demostró la viabilidad de los diseños de combustible "seco" desplegables para armas termonucleares . Hubo dificultades técnicas con algunas de las pruebas: un dispositivo tuvo un rendimiento mucho menor que el previsto (un " fracaso "), mientras que otras dos bombas detonaron con más del doble de sus rendimientos previstos. Una prueba en particular, Castle Bravo , resultó en una extensa contaminación radiológica. La lluvia radiactiva afectó a las islas cercanas, incluidos los habitantes y los soldados estadounidenses estacionados allí, así como a un barco pesquero japonés cercano (el Daigo Fukuryū Maru ), lo que resultó en una muerte directa y problemas de salud continuos para muchos de los expuestos. La reacción pública a las pruebas y la conciencia de los efectos a largo plazo de la lluvia radiactiva se han atribuido como parte de la motivación para el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares de 1963.
El atolón Bikini ya había sido sede de pruebas nucleares en 1946 como parte de la Operación Crossroads , en la que se detonaron la cuarta y la quinta armas atómicas del mundo en la laguna Bikini. Desde entonces, las pruebas de armas nucleares estadounidenses se habían trasladado al atolón Enewetak para aprovechar las islas generalmente más grandes y las aguas más profundas. Ambos atolones formaban parte del American Pacific Proving Grounds .
El altísimo rendimiento de las armas del Castle provocó preocupación en la AEC por el posible daño a la limitada infraestructura ya establecida en Enewetak, lo que retrasaría otras operaciones. Además, se esperaba que la formación de cráteres de las armas del Castle fuera comparable a la de Ivy Mike , un dispositivo de 10,4 megatones de TNT (Mt) probado en Enewetak en 1952, que dejó un cráter de aproximadamente 1 milla (1,6 km) de diámetro que marcaba la ubicación de la isla de pruebas destruida Elugelab . [2]
La prueba Ivy Mike fue la primera "bomba de hidrógeno" del mundo, que produjo una explosión termonuclear o de fusión a gran escala . El dispositivo Ivy Mike utilizó deuterio líquido , un isótopo del hidrógeno , lo que lo convirtió en una bomba "húmeda". Los complejos mecanismos de dewar necesarios para almacenar el deuterio líquido a temperaturas criogénicas hicieron que el dispositivo tuviera tres pisos de altura y 82 toneladas de peso total, demasiado pesado y voluminoso para ser un arma utilizable. [3] Con el éxito de Ivy Mike como prueba del concepto de bomba Teller-Ulam , comenzó la investigación sobre el uso de un combustible "seco" para fabricar un arma de fusión práctica para que Estados Unidos pudiera comenzar la producción y el despliegue de armas termonucleares en cantidad. El resultado final incorporó deuteruro de litio como combustible de fusión en el diseño Teller-Ulam, reduciendo enormemente el tamaño y el peso y simplificando el diseño general. La Operación Castle fue planificada para probar cuatro diseños de combustible seco, dos bombas húmedas y un dispositivo más pequeño. La aprobación para la Operación Castle fue emitida a la JTF-7 por el mayor general Kenneth D. Nichols , director general de la AEC, el 21 de enero de 1954.
La Operación Castle se organizó en siete experimentos, todos menos uno de los cuales se llevarían a cabo en el atolón Bikini. A continuación se muestra el programa de pruebas original (a febrero de 1954). [4]
La prueba Echo se canceló debido a que el diseño de combustible líquido se volvió obsoleto con el éxito del Bravo de combustible seco , como se mencionó anteriormente. El Yankee también se consideró obsoleto y el dispositivo Jughead fue reemplazado por un dispositivo "Runt II" (similar al dispositivo Union ), que se completó rápidamente en Los Álamos y se envió por avión a Bikini. Con esta revisión, ambos dispositivos de combustible húmedo se eliminaron del programa de pruebas.
La Operación Castle tenía como objetivo probar el deuteruro de litio (LiD) como combustible de fusión termonuclear. Si funcionaba, un sólido a temperatura ambiente, el LiD, sería mucho más práctico que el combustible de deuterio líquido criogénico del dispositivo Ivy Mike. Se utilizaría el mismo principio de Teller-Ulam que en el dispositivo llamado "Salchicha" de Ivy Mike , pero las reacciones de fusión serían diferentes. Ivy Mike fusionaba deuterio con deuterio, pero los dispositivos LiD fusionaban deuterio con tritio. El tritio se produjo durante la explosión irradiando el litio con neutrones rápidos .
Bravo , Yankee (II) y Union utilizaron litio enriquecido en el isótopo Li-6 ( Bravo y Yankee utilizaron litio enriquecido al 40% de Li-6, mientras que el litio utilizado en Union estaba enriquecido al 95% de Li-6), mientras que Romeo y Koon se alimentaron con litio natural (92% Li-7, 7,5% Li-6). El uso de litio natural sería importante para la capacidad de los EE. UU. de expandir rápidamente su arsenal nuclear durante la carrera armamentista nuclear de la Guerra Fría, ya que las llamadas "plantas de desarrollo de aleaciones" estaban en una etapa temprana en el momento en que se llevó a cabo Castle . La primera planta comenzó a producir a fines de 1953.
Como medida de protección, el desarrollo de armas de deuterio líquido continuó en paralelo. Aunque eran mucho menos prácticas debido a los problemas logísticos relacionados con el transporte, la manipulación y el almacenamiento de un dispositivo criogénico, la carrera armamentística de la Guerra Fría impulsó la demanda de un arma de fusión viable. Los dispositivos "Ramrod" y "Jughead" eran diseños de combustible líquido muy reducidos en tamaño y peso en comparación con su predecesor, el llamado "Sausage". El dispositivo "Jughead" finalmente se convirtió en arma y tuvo un uso limitado por parte de la Fuerza Aérea de los EE. UU. hasta que las bombas H de combustible "seco" se volvieron comunes.
Nectar no era un arma de fusión en el mismo sentido que el resto de la serie Castle . Aunque utilizaba combustible de litio para impulsar la fisión , el principal material de reacción en la segunda etapa era uranio y plutonio. De manera similar a la configuración Teller-Ulam, se utilizó una explosión de fisión nuclear para crear altas temperaturas y presiones para comprimir una segunda masa fisionable . De lo contrario, esta habría sido demasiado grande para sostener una reacción eficiente si se hubiera activado con explosivos convencionales. Este experimento tenía como objetivo desarrollar armas de rendimiento intermedio para expandir el inventario (alrededor de 1-2 Mt frente a 4-8).
Muchas armas de fusión o termonucleares generan gran parte, o incluso la mayor parte, de su energía a partir de la fisión. Aunque el isótopo U-238 del uranio no puede sostener una reacción en cadena, se fisiona cuando es irradiado por el intenso flujo de neutrones rápidos de una explosión de fusión. Como el U-238 es abundante y no tiene masa crítica , se puede añadir en cantidades (en teoría) casi ilimitadas como agente de manipulación alrededor de una bomba de fusión, ayudando a contener la reacción de fusión y aportando su propia energía de fisión. Por ejemplo, la fisión rápida del agente de manipulación U-238 contribuyó en un 77% (8,0 megatones) a la energía de la explosión de 10,4 Mt de Ivy Mike .
El evento más notable de la Operación Castle fue la prueba Castle Bravo . El combustible seco para Bravo fue 40% Li-6 y 60% Li-7. Se esperaba que solo el Li-6 generara tritio para la reacción de fusión deuterio-tritio; se esperaba que el Li-7 fuera inerte. Sin embargo, J. Carson Mark , el jefe de la División de Diseño Teórico de Los Álamos, había especulado que Bravo podría "ir a lo grande", estimando que el dispositivo podría producir un rendimiento explosivo hasta un 20% más de lo que se había calculado originalmente. [5] Se descubrió, debido al rendimiento inesperadamente mayor, que el Li-7 en el dispositivo también experimenta una reproducción que produce tritio. En la práctica, Bravo superó las expectativas en un 150%, produciendo 15 Mt, aproximadamente 1.000 veces más potente que el arma Little Boy utilizada en Hiroshima . Castle Bravo sigue siendo, hasta el día de hoy, la mayor detonación jamás realizada en cualquier lugar por los Estados Unidos y la quinta mayor detonación de bomba H en el mundo.
Debido a que el Castle Bravo superó ampliamente su rendimiento esperado, el JTF-7 fue tomado por sorpresa. Gran parte de la infraestructura permanente en el atolón de Bikini resultó gravemente dañada. El intenso destello térmico provocó un incendio a una distancia de 20 millas náuticas (37 km) en la isla de Eneu (isla base del atolón de Bikini). [6] La lluvia radiactiva resultante contaminó todo el atolón, tanto que el JTF-7 no pudo acercarse a él durante las 24 horas posteriores a la prueba, e incluso entonces, los tiempos de exposición fueron limitados. [7] A medida que la lluvia radiactiva se extendió a favor del viento hacia el este, más atolones fueron contaminados por cenizas de calcio radiactivas de los bancos de coral submarinos incinerados. Aunque los atolones fueron evacuados poco después de la prueba, 239 marshaleses en los atolones Utirik , Rongelap y Ailinginae fueron sometidos a niveles significativos de radiación. 28 estadounidenses estacionados en el atolón Rongerik también estuvieron expuestos. Los estudios de seguimiento de las personas contaminadas comenzaron poco después de la explosión como Proyecto 4.1 , y aunque los efectos a corto plazo de la exposición a la radiación para la mayoría de los habitantes de las Islas Marshall fueron leves y/o difíciles de correlacionar, los efectos a largo plazo fueron pronunciados. Además, 23 pescadores japoneses a bordo del Daigo Fukuryū Maru también estuvieron expuestos a altos niveles de radiación. Sufrieron síntomas de envenenamiento por radiación y un miembro de la tripulación murió en septiembre de 1954.
La fuerte contaminación y los daños cuantiosos causados por el Bravo retrasaron el resto de la serie. El 14 de abril de 1954 se publicó oficialmente un programa de pruebas revisado. [8] Las pruebas de Castle Romeo y Koon ya habían finalizado cuando se publicó esta revisión.
A medida que avanzaba la Operación Castle , el aumento de la producción y la lluvia radiactiva hicieron que se reevaluaran las ubicaciones de las pruebas. Si bien la mayoría de las pruebas se planificaron para barcazas cerca de la lengua de arena de Iroij, algunas se trasladaron a los cráteres de Bravo y Union . Además, Castle Nectar se trasladó del atolón de Bikini al cráter de Ivy Mike en Eniwetok por conveniencia, ya que Bikini todavía estaba muy contaminado por las pruebas anteriores. [9]
La prueba final de la Operación Castillo tuvo lugar el 14 de mayo de 1954.
La Operación Castle fue un éxito rotundo en la implementación de dispositivos de combustible seco. El diseño Bravo se convirtió rápidamente en arma y se sospecha que es el progenitor de la bomba de gravedad Mk-21 . El proyecto de diseño Mk-21 comenzó el 26 de marzo de 1954 (apenas tres semanas después de Bravo ), con la producción de 275 armas a partir de fines de 1955. Romeo , que dependía del litio natural, se convirtió rápidamente en la bomba Mk-17 , la primera arma termonuclear desplegable de EE. UU. , [15] y estuvo disponible para las fuerzas estratégicas como arma de capacidad de emergencia a mediados de 1954. La mayoría de los dispositivos de combustible seco Castle finalmente aparecieron en el inventario y, en última instancia, heredaron la mayoría de las configuraciones termonucleares.
En cambio, el Koon diseñado por Livermore fue un fracaso. Utilizando litio natural y una configuración Teller-Ulam muy modificada , la prueba produjo sólo 110 kilotones de un rendimiento esperado de 1,5 megatones. Aunque los ingenieros del Laboratorio de Radiación habían esperado que condujera a un prometedor nuevo campo de armas, finalmente se determinó que el diseño permitía un calentamiento prematuro del combustible de litio, lo que alteraba las delicadas condiciones de fusión.
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