Las explosiones nucleares pacíficas ( PNE ) son explosiones nucleares realizadas con fines no militares. Los usos propuestos incluyen excavaciones para la construcción de canales y puertos , generación eléctrica, uso de explosiones nucleares para impulsar naves espaciales y como forma de fracking en áreas amplias . Las ENP fueron un área de algunas investigaciones desde finales de los años 1950 hasta los años 1980, principalmente en los Estados Unidos y la Unión Soviética .
En Estados Unidos se llevaron a cabo una serie de pruebas en el marco del Proyecto Plowshare . Algunas de las ideas consideradas incluyeron la voladura de un nuevo Canal de Panamá , la construcción del propuesto Canal de Nicaragua , el uso de explosiones subterráneas para generar electricidad ( Proyecto PACER ) y una variedad de estudios mineros, geológicos y de radionúclidos . La mayor de las pruebas de excavación se llevó a cabo en la prueba nuclear Sedan en 1962, que liberó grandes cantidades de gas radiactivo al aire. A finales de la década de 1960, la oposición pública a Ploughshare estaba aumentando, y un estudio de la década de 1970 sobre la economía de los conceptos sugirió que no tenían ningún uso práctico. Ploughshare experimentó una disminución del interés a partir de la década de 1960 y se canceló oficialmente en 1977.
El programa soviético comenzó unos años después de los esfuerzos de Estados Unidos y exploró muchos de los mismos conceptos en su programa Explosiones nucleares para la economía nacional . El programa fue más extenso y finalmente realizó 239 explosiones nucleares. Algunas de estas pruebas también liberaron radiactividad, incluida una importante liberación de plutonio en las aguas subterráneas y la contaminación de una zona cercana al río Volga . Una parte importante del programa en las décadas de 1970 y 1980 fue el uso de bombas muy pequeñas para producir ondas de choque como herramienta de medición sísmica, y como parte de estos experimentos, se utilizaron con éxito dos bombas para sellar pozos de petróleo destruidos. El programa terminó oficialmente en 1988.
Como parte de los esfuerzos en curso de control de armas , ambos programas pasaron a estar controlados por una variedad de acuerdos. El más notable de ellos es el Tratado sobre Explosiones Nucleares Subterráneas con Fines Pacíficos (Tratado PNE) de 1976. [1] [2] El Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares de 1996 prohíbe todas las explosiones nucleares, independientemente de si tienen fines pacíficos o no. Desde entonces, el tema se ha planteado varias veces, a menudo como método para evitar impactos de asteroides .
En el Tratado PNE, los signatarios acordaron: no realizar ninguna explosión nuclear individual con un rendimiento superior a 150 kilotones equivalentes a TNT ; no realizar ninguna explosión grupal (compuesta de varias explosiones individuales) cuyo rendimiento total exceda de 1.500 kilotones; y no llevar a cabo ninguna explosión grupal que tenga un rendimiento agregado superior a 150 kilotones a menos que las explosiones individuales en el grupo puedan identificarse y medirse mediante procedimientos de verificación acordados. Las partes también reafirmaron sus obligaciones de cumplir plenamente con el Tratado de Prohibición Limitada de Ensayos Nucleares de 1963.
Las partes se reservan el derecho de llevar a cabo explosiones nucleares con fines pacíficos en el territorio de otro país si así se les solicita, pero sólo en pleno cumplimiento de las limitaciones de rendimiento y otras disposiciones del Tratado PNE y de acuerdo con el Tratado de No Proliferación. .
Los artículos IV y V del Tratado PNE establecen los acuerdos de verificación acordados. Además del uso de medios técnicos nacionales, el tratado establece que cada parte proporcionará información y acceso a los lugares de las explosiones, e incluye el compromiso de no interferir con los medios y procedimientos de verificación.
El protocolo del Tratado PNE establece los acuerdos específicos acordados para garantizar que no se obtengan beneficios relacionados con armas excluidos por el Tratado de Prohibición Umbral de Ensayos Nucleares mediante la realización de una explosión nuclear utilizada con fines pacíficos, incluidas disposiciones para el uso del método de medición del rendimiento hidrodinámico . , monitoreo sísmico e inspección en sitio.
La declaración acordada que acompaña al tratado especifica que una "aplicación pacífica" de una explosión nuclear subterránea no incluiría las pruebas de desarrollo de ningún explosivo nuclear. [3]
Operación Plowshare fue el nombre del programa estadounidense para el desarrollo de técnicas para utilizar explosivos nucleares con fines pacíficos. El nombre fue acuñado en 1961, tomado de Miqueas 4:3 ("Y juzgará entre las naciones, y reprenderá a muchos pueblos; y convertirán sus espadas en rejas de arado , y sus lanzas en hoces; la nación no alzará espada contra nación, ni aprenderán más la guerra"). Entre 1961 y 1973 se detonaron veintiocho explosiones nucleares.
Una de las primeras propuestas estadounidenses de explosiones nucleares pacíficas que estuvo a punto de llevarse a cabo fue el Proyecto Chariot , que habría utilizado varias bombas de hidrógeno para crear un puerto artificial en Cabo Thompson , Alaska. Nunca se llevó a cabo debido a preocupaciones por las poblaciones nativas y al hecho de que había poco uso potencial para el puerto que justificara su riesgo y gasto. También se habló de utilizar explosiones nucleares para excavar un segundo Canal de Panamá , [4] así como una alternativa al Canal de Suez . [5] [6]
El mayor experimento de excavación tuvo lugar en 1962 en el sitio de pruebas de Nevada del Departamento de Energía . La prueba nuclear Sedan llevada a cabo como parte de la Operación Storax desplazó 12 millones de toneladas de tierra, creando el cráter creado por el hombre más grande del mundo, generando una gran lluvia nuclear sobre Nevada y Utah . Se realizaron tres pruebas para estimular la producción de gas natural , pero el esfuerzo se abandonó por considerarlo poco práctico debido al costo y la contaminación radiactiva del gas. [7] [8]
Hubo muchos impactos negativos de las 27 explosiones nucleares del Proyecto Ploughshare. Por ejemplo, el sitio del Proyecto Gasbuggy , [8] ubicado a 89 kilómetros (55 millas) al este de Farmington , Nuevo México, todavía contiene contaminación nuclear de una sola explosión subterránea en 1967. [9] Otras consecuencias incluyeron tierras arruinadas, comunidades reubicadas, tritio. -agua contaminada, radioactividad y lluvia radiactiva de escombros arrojados a la atmósfera. Estos fueron ignorados y minimizados hasta que el programa fue cancelado en 1977, debido en gran parte a la oposición pública, después de que se gastaran 770 millones de dólares en el proyecto. [10] [ se necesita una mejor fuente ]
La Unión Soviética llevó a cabo un programa mucho más vigoroso de 239 pruebas nucleares, algunas con múltiples dispositivos, entre 1965 y 1988 bajo los auspicios del Programa No. 6—Empleo de tecnologías explosivas nucleares en interés de la economía nacional y el Programa No. 7— Nuclear. Explosiones para la Economía Nacional .
El programa inicial se basó en la versión estadounidense y se estudiaron los mismos conceptos básicos. Una prueba, la prueba de Chagan en enero de 1965, ha sido descrita como un "casi clon" del disparo del Sedan estadounidense. Al igual que Sedan, Chagan también provocó una enorme columna de material radiactivo que fue lanzado a la atmósfera, con aproximadamente el 20% de los productos de fisión consigo. La detección de la columna de humo sobre Japón dio lugar a acusaciones por parte de Estados Unidos de que los soviéticos habían llevado a cabo una prueba en la superficie en violación del Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares , pero estas acusaciones fueron posteriormente retiradas.
El programa posterior, y más extenso, "Sondeo sísmico profundo" se centró en el uso de explosiones mucho más pequeñas para diversos usos geológicos. Algunas de estas pruebas se consideran operativas, no puramente experimentales. [11] Estos incluyeron el uso de explosiones nucleares pacíficas para crear perfiles sísmicos profundos . En comparación con el uso de explosivos convencionales o métodos mecánicos, las explosiones nucleares permiten obtener perfiles sísmicos más largos (de hasta varios miles de kilómetros). [12]
Alexey Yablokov ha declarado que todas las tecnologías de ENP tienen alternativas no nucleares y que muchas ENP de hecho provocaron desastres nucleares. [13]
Los informes sobre el exitoso uso soviético de explosiones nucleares para extinguir incendios fuera de control en pozos de gas fueron ampliamente citados en las discusiones políticas de Estados Unidos sobre opciones para detener el derrame de petróleo de Deepwater Horizon en el Golfo de México en 2010 . [14] [15]
Alemania alguna vez consideró fabricar explosivos nucleares con fines de ingeniería civil. A principios de la década de 1970 se llevó a cabo un estudio de viabilidad para un proyecto para construir un canal desde el mar Mediterráneo hasta la depresión de Qattara en el desierto occidental de Egipto mediante demolición nuclear. Este proyecto proponía utilizar 213 dispositivos, con rendimientos de 1 a 1,5 megatones, detonados a profundidades de 100 a 500 m (330 a 1640 pies) para construir este canal con el fin de producir energía hidroeléctrica. [16] [17] [18]
El Buda Sonriente , el primer artefacto nuclear explosivo de la India , fue descrito por el Gobierno indio como una explosión nuclear pacífica. [19]
En Australia se propuso la explosión nuclear como método para extraer mineral de hierro en Pilbara . [20]
Aparte de su uso como armas, los explosivos nucleares han sido probados y utilizados, de manera similar a los explosivos químicos de alta potencia , para diversos usos no militares. Entre ellas figuran los movimientos de tierras a gran escala, la producción de isótopos y la estimulación y cierre del flujo de gas natural .
En el apogeo de la Era Atómica , Estados Unidos inició la Operación Plowshare , que implicaba "explosiones nucleares pacíficas". El presidente de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos anunció que el proyecto Ploughshare tenía por objeto "destacar las aplicaciones pacíficas de los dispositivos explosivos nucleares y crear así un clima de opinión mundial más favorable al desarrollo y los ensayos de armas". [25] [26] [ necesita una cita para verificar ] El programa Operación Ploughshare incluyó 27 pruebas nucleares diseñadas para investigar estos usos no armamentísticos desde 1961 hasta 1973. Debido a la incapacidad de los físicos estadounidenses para reducir la fracción de fisión de los materiales de bajo rendimiento (aproximadamente 1 kilotón) que habrían sido necesarios para muchos proyectos de ingeniería civil , cuando se incluían en el costo los costos de salud y limpieza a largo plazo de los productos de fisión , prácticamente no había ninguna ventaja económica sobre los explosivos convencionales, excepto por la potencial proyectos muy grandes. [27] [28]
El Proyecto de la Depresión de Qattara fue desarrollado por el Profesor Friedrich Bassler durante su nombramiento en el Ministerio de Economía de Alemania Occidental en 1968. Presentó un plan para crear un lago sahariano y una central hidroeléctrica mediante la voladura de un túnel entre el Mar Mediterráneo y la Depresión de Qattara en Egipto, una zona que se encuentra bajo el nivel del mar. El problema central de todo el proyecto fue el suministro de agua a la depresión. Los cálculos de Bassler mostraron que cavar un canal o túnel sería demasiado costoso, por lo que Bassler determinó que el uso de dispositivos explosivos nucleares, para excavar el canal o túnel, sería lo más económico. El gobierno egipcio se negó a seguir adelante con la idea. [29]
La Unión Soviética llevó a cabo un programa mucho más exhaustivo que Plowshare, con 239 pruebas nucleares entre 1965 y 1988. Además, muchas de las "pruebas" se consideraron aplicaciones económicas, no pruebas, en el programa de Explosiones Nucleares para la Economía Nacional . [30]
Estos incluyeron una explosión de 30 kilotones que se utilizó para cerrar el pozo de gas uzbeko Urtabulak en 1966 y que había estado explotando desde 1963, y unos meses más tarde se utilizó un explosivo de 47 kilotones para sellar una explosión de mayor presión en el cercano campo de gas de Pamuk . [31] (Para obtener más detalles, consulte Reventón (perforación de pozos)#Uso de explosiones nucleares .)
Los dispositivos que produjeron la mayor proporción de su rendimiento a través de reacciones de fusión son posiblemente las explosiones nucleares pacíficas soviéticas de la Taiga de la década de 1970. Sus registros públicos indican que el 98% de su potencia explosiva de 15 kilotones se derivó de reacciones de fusión, por lo que sólo 0,3 kilotones se derivaron de la fisión. [32] [33]
La detonación repetida de dispositivos nucleares bajo tierra en domos de sal , de manera algo análoga a las explosiones que impulsan el motor de combustión interna de un automóvil (en el sentido de que sería un motor térmico ), también se ha propuesto como medio de energía de fusión en lo que es denominado PACER . [34] [35] Otros usos investigados de las explosiones nucleares pacíficas de bajo rendimiento fueron las detonaciones subterráneas para estimular, mediante un proceso análogo al fracking , el flujo de petróleo y gas natural en formaciones estrechas ; esto se desarrolló principalmente en la Unión Soviética, y se informó de un aumento en la producción de muchas cabezas de pozo . [31]
En 2015, el empresario multimillonario Elon Musk popularizó un enfoque en el que el frío planeta Marte podría ser terraformado mediante la detonación de dispositivos termonucleares de alta fusión sobre los casquetes polares del planeta, en su mayoría de hielo seco . [36] El plan específico de Musk no sería muy factible dentro de las limitaciones energéticas de los dispositivos nucleares fabricados históricamente (que van en kilotones de equivalente a TNT), por lo que requeriría un avance importante para que sea considerado. En parte debido a estos problemas, el físico Michio Kaku (quien inicialmente propuso el concepto) sugiere utilizar reactores nucleares al modo típico de calefacción urbana terrestre para crear biomas tropicales aislados en la superficie marciana. [36]
Alternativamente, como las detonaciones nucleares actualmente son algo limitadas en términos de rendimiento demostrable alcanzable, se podría emplear un dispositivo explosivo nuclear comercial para "empujar" a un cometa que roza Marte hacia un polo del planeta. El impacto sería un esquema mucho más eficiente para entregar la energía requerida, vapor de agua, gases de efecto invernadero y otros volátiles biológicamente significativos que podrían comenzar a terraformar rápidamente Marte. Una de esas oportunidades para esto ocurrió en octubre de 2014, cuando un cometa "que ocurre una vez cada millón de años" (designado como C/2013 A1 , también conocido como cometa "Siding Spring") se acercó a 140 000 km ( 87 000 millas) de la atmósfera marciana . [37] [38]
El descubrimiento y síntesis de nuevos elementos químicos mediante transmutación nuclear , y su producción en las cantidades necesarias para permitir el estudio de sus propiedades, se llevó a cabo en los ensayos de artefactos explosivos nucleares. Por ejemplo, el descubrimiento del einstenio y el fermio de vida corta , ambos creados en el intenso entorno de flujo de neutrones dentro de explosiones termonucleares, siguió a la primera prueba del dispositivo termonuclear Teller-Ulam: Ivy Mike . La rápida captura de tantos neutrones necesarios en la síntesis de einstenio proporcionaría la necesaria confirmación experimental directa del llamado proceso r , las múltiples absorciones de neutrones necesarias para explicar la nucleosíntesis (producción) cósmica de todos los elementos químicos más pesados que el níquel en la tabla periódica en las explosiones de supernovas , antes de la desintegración beta , y el proceso r explica la existencia de muchos elementos estables en el universo. [40]
La presencia mundial de nuevos isótopos procedentes de pruebas atmosféricas que comenzaron en la década de 1950 llevó al desarrollo en 2008 de una forma fiable de detectar falsificaciones de arte. Las pinturas creadas después de ese período pueden contener trazas de cesio-137 y estroncio-90 , isótopos que no existían en la naturaleza antes de 1945. [41] [42] ( Los productos de fisión se produjeron en el reactor de fisión nuclear natural de Oklo hace unos 1.700 millones de años. hace, pero estos decayeron antes de la pintura humana más antigua conocida.) [43]
Tanto la climatología como, en particular , la ciencia de los aerosoles , un subcampo de la ciencia atmosférica , se crearon en gran medida para responder a la pregunta de hasta dónde llegaría la lluvia radiactiva. De manera similar a los trazadores radiactivos utilizados en hidrología y pruebas de materiales, la lluvia radiactiva y la activación neutrónica del gas nitrógeno sirvieron como un trazador radiactivo que se usó para medir y luego ayudar a modelar las circulaciones globales en la atmósfera siguiendo los movimientos de los aerosoles de la lluvia radiactiva . [44] [45]
Después de que en 1958 se descubrieran los cinturones de Van Allen que rodean la Tierra, James Van Allen sugirió que una detonación nuclear sería una forma de investigar el fenómeno magnético. Los datos obtenidos de las pruebas de tiro del Proyecto Argus de agosto de 1958, una investigación de explosión nuclear a gran altitud , fueron vitales para la comprensión temprana de la magnetosfera de la Tierra . [46] [47]
El físico nuclear soviético y premio Nobel de la paz Andrei Sakharov también propuso la idea de que se podrían mitigar los terremotos y se podrían fabricar aceleradores de partículas utilizando explosiones nucleares, [48] [49] y esta última se crearía conectando un dispositivo explosivo nuclear con otro de sus inventos, el generador de compresión de flujo bombeado explosivamente , [50] para acelerar los protones para que colisionen entre sí para sondear su funcionamiento interno, un esfuerzo que ahora se realiza a niveles de energía mucho más bajos con imanes superconductores no explosivos en el CERN . Sajarov sugirió reemplazar la bobina de cobre de sus generadores MK por un gran solenoide superconductor para comprimir y enfocar magnéticamente las explosiones nucleares subterráneas en un efecto de carga con forma . Teorizó que esto podría enfocar 10 23 protones cargados positivamente por segundo en una superficie de 1 mm 2 , luego imaginó hacer que dos de esos haces colisionaran en forma de un supercolisionador . [51]
Los datos de explosivos nucleares subterráneos obtenidos de disparos de prueba de explosiones nucleares pacíficas se han utilizado para investigar la composición del manto terrestre , de forma análoga a la práctica de exploración geofísica de la prospección de minerales con explosivos químicos en la sismología de reflexión de " sondeo sísmico profundo " . [52] [53] [54]
Proyecto A119 , propuesto en los años 1960, que según explicó el científico del Apolo Gary Latham, habría consistido en la detonación de un "pequeño" dispositivo nuclear en la Luna para facilitar la investigación sobre su composición geológica. [55] Análoga en concepto a la explosión de rendimiento comparativamente bajo creada por la misión del satélite de detección y observación del cráter lunar de prospección de agua (LCROSS) , que se lanzó en 2009 y liberó el impactador de energía cinética "Centaur" , un impactador con una masa de 2.305 kg. (5.081 libras), y una velocidad de impacto de aproximadamente 9.000 km/h (5.600 mph), [56] liberando la energía cinética equivalente a detonar aproximadamente 2 toneladas de TNT (8,86 GJ ).
El primer examen preliminar de los efectos de las detonaciones nucleares sobre diversos materiales metálicos y no metálicos, ocurrió en 1955 con la Operación Tetera , donde una cadena de esferas de material del tamaño aproximado de una pelota de baloncesto, estaban dispuestas a distancias aéreas fijas, descendiendo desde la torre de tiro. [57] En lo que entonces fue una observación experimental sorprendente, todas menos las esferas directamente dentro de la torre de disparo sobrevivieron, observándose la mayor ablación en la esfera de aluminio ubicada a 18 metros (60 pies) del punto de detonación, con poco más de 25 milímetros ( 1 pulgada) de material de superficie ausente tras la recuperación. [57] Estas esferas a menudo se denominan " bolas de Lew Allen ", en honor al director del proyecto durante los experimentos. [58]
Los datos de ablación recopilados para diversos materiales y las distancias a las que se impulsaron las esferas sirven como base para el estudio de propulsión por impulsos nucleares, el Proyecto Orión . [58] El uso directo de explosivos nucleares, mediante el impacto del plasma propulsor extirpado de una carga con forma nuclear que actúa sobre la placa de empuje trasera de un barco, fue y continúa siendo seriamente estudiado como un posible mecanismo de propulsión .
Aunque probablemente nunca alcanzó la órbita debido a la resistencia aerodinámica , el primer objeto macroscópico que obtuvo la velocidad orbital de la Tierra fue una "tapa de alcantarilla de 900 kg" impulsada por la detonación algo enfocada del disparo de prueba Pascal-B en agosto de 1957. El uso de un pozo subterráneo y energía nuclear Desde entonces, el dispositivo para impulsar un objeto para escapar de la velocidad se ha denominado "pozo del trueno". [59]
En la década de 1970, Edward Teller , en Estados Unidos, popularizó el concepto de utilizar una detonación nuclear para alimentar un láser de rayos X blando bombeado explosivamente como componente de un escudo de defensa contra misiles balísticos conocido como Proyecto Excalibur . Esto creó docenas de haces de rayos X altamente enfocados que provocarían que el misil se rompiera debido a la ablación con láser .
La ablación por láser es uno de los mecanismos de daño de un arma láser , pero también es uno de los métodos investigados detrás de la propulsión por láser pulsado destinada a naves espaciales, aunque generalmente impulsada por medio de conjuntos de láser bombeados convencionalmente. Por ejemplo, las pruebas de vuelo en tierra realizadas por el profesor Leik Myrabo, utilizando un banco de pruebas de láser pulsado no nuclear y de propulsión convencional , elevaron con éxito una nave ligera a 72 metros de altitud mediante un método similar a la propulsión láser ablativa en 2000. [60]
Se ha calculado que un potente sistema solar basado en rayos X suaves o rayos ultravioleta es capaz de propulsar una nave espacial interestelar , según el principio de la vela ligera , al 11% de la velocidad de la luz . [63] En 1972 también se calculó que un láser de rayos X de 1 teravatio y 1 km de diámetro con una longitud de onda de 1 angstrom que incidiera sobre una vela de 1 km de diámetro podría impulsar una nave espacial a Alfa Centauri en 10 años. [64]
Un medio propuesto para evitar que un asteroide impacte con la Tierra, suponiendo tiempos cortos entre la detección y el impacto con la Tierra , es detonar uno o una serie de dispositivos explosivos nucleares, en , en , o en una orientación de proximidad con el asteroide. , [65] y este último método se produce lo suficientemente lejos de la amenaza entrante para evitar la posible fractura del objeto cercano a la Tierra , pero aún lo suficientemente cerca como para generar un efecto de ablación con láser de alto empuje . [66]
Un análisis de la NASA de 2007 sobre estrategias para evitar impactos utilizando diversas tecnologías declaró: [67]
Se estima que las explosiones nucleares son entre 10 y 100 veces más efectivas que las alternativas no nucleares analizadas en este estudio. Otras técnicas que implican el uso de explosivos nucleares en la superficie o el subsuelo pueden ser más eficientes, pero corren un mayor riesgo de fracturar el objeto objetivo cercano a la Tierra. También conllevan mayores riesgos de desarrollo y operaciones.
La recopilación de datos se completó sustancialmente en la Ruta 17 en Panamá, una de las rutas consideradas para excavaciones nucleares... La Comisión de Energía Atómica ha realizado recientemente las dos primeras de las Serie planificada de experimentos de excavación nuclear diseñados para determinar la viabilidad de la excavación nuclear de un canal a nivel del mar.
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