La Operación Castle fue una serie estadounidense de pruebas nucleares de alto rendimiento (alta energía) realizadas por la Fuerza de Tarea Conjunta 7 (JTF-7) en el atolón Bikini a partir de marzo de 1954. Siguió a la Operación Upshot-Knothole y precedió a la Operación Tetera .
Realizada como una empresa conjunta entre la Comisión de Energía Atómica (AEC) y el Departamento de Defensa (DoD), el objetivo final de la operación era probar diseños de un arma termonuclear que se pueda lanzar desde un avión. Todos los dispositivos probados, cuyo peso oscilaba entre 6.520 y 39.600 libras (2.960 y 17.960 kg), fueron construidos para ser lanzados desde aviones. Sin embargo, habría que colocar carcasas balísticas, aletas y sistemas de espoleta. [1]
Los funcionarios del gobierno consideraron que la Operación Castle fue un éxito, ya que demostró la viabilidad de diseños de combustible "seco" desplegables para armas termonucleares . Hubo dificultades técnicas con algunas de las pruebas: un dispositivo tuvo un rendimiento mucho menor de lo previsto (un " fracaso "), mientras que otras dos bombas detonaron con más del doble de rendimiento previsto. Una prueba en particular, Castle Bravo , resultó en una extensa contaminación radiológica. Las consecuencias afectaron 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 provocó una muerte directa y continuos problemas de salud para muchos de los expuestos. Se ha atribuido a la reacción pública a las pruebas y la conciencia de los efectos a largo plazo de la lluvia nuclear como parte de la motivación para el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos de 1963.
El atolón Bikini había albergado previamente pruebas nucleares en 1946 como parte de la Operación Crossroads , donde se detonaron la cuarta y quinta armas atómicas del mundo en la laguna Bikini. Desde entonces, las pruebas de armas nucleares estadounidenses se habían trasladado al atolón de Enewetak para aprovechar islas generalmente más grandes y aguas más profundas. Ambos atolones formaban parte del American Pacific Proving Grounds .
Los rendimientos extremadamente altos de las armas Castle causaron preocupación dentro de la AEC de que un daño potencial a la infraestructura limitada ya establecida en Enewetak retrasaría otras operaciones. Además, se esperaba que los cráteres de las armas Castle fueran comparables a los 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 marca la ubicación del "Isla de prueba destruida Elugelab" . [2]
La prueba de Ivy Mike fue la primera "bomba de hidrógeno" del mundo y produjo una explosión termonuclear o de fusión a gran escala . El dispositivo Ivy Mike utilizaba deuterio líquido , un isótopo del hidrógeno , lo que la convertía en una bomba "húmeda". Los complejos mecanismos 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 , se inició 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 de Teller-Ulam, reduciendo enormemente el tamaño y el peso y simplificando el diseño general. La Operación Castle se trazó para probar cuatro diseños de combustible seco, dos bombas húmedas y un dispositivo más pequeño. La aprobación para la Operación Castle fue otorgada a la JTF-7 por el General de División Kenneth D. Nichols , Gerente General de la AEC, el 21 de enero de 1954.
La Operación Castillo se organizó en siete experimentos, todos menos uno de los cuales se llevarían a cabo en el atolón Bikini. A continuación se muestra el calendario de pruebas original (a partir de febrero de 1954). [4]
La prueba Echo fue cancelada debido a que el diseño de combustible líquido quedó obsoleto con el éxito del Bravo de combustible seco, como se señaló anteriormente. Yankee también fue considerado obsoleto, y el dispositivo Jughead fue reemplazado por un dispositivo "Runt II" (similar al dispositivo Union ), que se completó apresuradamente en Los Alamos y se trasladó en avión a Bikini. Con esta revisión, ambos dispositivos de combustible húmedo fueron eliminados del programa de pruebas.
La Operación Castle tenía como objetivo probar el deuteruro de litio (LiD) como combustible de fusión termonuclear. Un sólido a temperatura ambiente, el LiD, si funcionara, 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 fueron diferentes. Ivy Mike fusionó deuterio con deuterio, pero los dispositivos LiD fusionarían 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% Li-6, mientras que el litio utilizado en Union se enriqueció al 95% Li-6), mientras que Romeo y Koon fueron alimentados con litio natural (92% Li-7, 7,5% Li-6). El uso de litio natural sería importante para la capacidad de Estados Unidos de expandir rápidamente su arsenal nuclear durante la carrera armamentista nuclear de la Guerra Fría, ya que las llamadas "Plantas de Desarrollo de Aleaciones" se encontraban en una etapa temprana en el momento en que se llevó a cabo Castle . La primera planta entró en producción a finales de 1953.
Como medida preventiva, el desarrollo de armas de deuterio líquido continuó en paralelo. Aunque eran mucho menos prácticos debido a los problemas logísticos relacionados con el transporte, manipulación y almacenamiento de un dispositivo criogénico, la carrera armamentista 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 con respecto a su predecesor llamado "Sausage". El dispositivo "Jughead" finalmente se convirtió en arma y la Fuerza Aérea de los EE. UU. lo utilizó de manera limitada 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 utilizó combustible de litio para impulsar la fisión , el principal material de reacción en la segunda etapa fue 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, 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 ampliar el inventario (alrededor de 1-2 Mt frente a 4-8).
Muchas armas termonucleares o de fusión generan gran parte, o incluso la mayor parte, de su rendimiento a partir de la fisión. Aunque el isótopo de uranio U-238 no sufrirá una reacción en cadena, aún así se fisiona cuando es irradiado por el intenso flujo de neutrones rápidos de una explosión de fusión. Debido a que el U-238 es abundante y no tiene masa crítica , se puede agregar (en teoría) en cantidades casi ilimitadas como forma de manipulación alrededor de una bomba de fusión, ayudando a contener la reacción de fusión y contribuyendo con su propia energía de fisión. Por ejemplo, la fisión rápida del pisón U-238 contribuyó en un 77% (8,0 megatones) al rendimiento de la explosión de 10,4 Mt del Ivy Mike .
El evento más notable de la Operación Castle fue la prueba Castle Bravo . El combustible seco del Bravo era 40% Li-6 y 60% Li-7. Se esperaba que sólo 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 , 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% mayor de lo que se había calculado originalmente. [5] Se descubrió, debido al inesperado mayor rendimiento, que el Li-7 en el dispositivo también se somete a una reproducción que produce tritio. En la práctica, Bravo superó las expectativas en un 150%, con un rendimiento de 15 Mt, unas 1.000 veces más potente que el arma Little Boy utilizada en Hiroshima . Castle Bravo sigue siendo, hasta el día de hoy, la detonación más grande jamás realizada por Estados Unidos y la quinta detonación de bomba H más grande del mundo.
Debido a que Castle Bravo superó con creces su rendimiento esperado, la JTF-7 fue tomada desprevenida. Gran parte de la infraestructura permanente del atolón Bikini sufrió graves daños. 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 Bikini). [6] La lluvia radiactiva resultante contaminó todo el atolón, hasta el punto de que la JTF-7 no pudo acercarse a él durante 24 horas después de 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 radiactivo de los bancos de coral submarinos incinerados. Aunque los atolones fueron evacuados poco después de la prueba, 239 marshaleses en los atolones de Utirik , Rongelap y Ailinginae fueron sometidos a niveles significativos de radiación. También quedaron expuestos 28 estadounidenses estacionados en el atolón Rongerik . 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 marshaleses 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 grandes daños de Bravo retrasaron el resto de la serie. El 14 de abril de 1954 se publicó oficialmente un calendario de pruebas revisado. [8] Las pruebas de Castle Romeo y Koon estaban completas cuando se publicó esta revisión.
A medida que avanzaba la Operación Castle , el aumento de los rendimientos y las consecuencias provocaron que se reevaluaran los lugares de prueba. Si bien la mayoría de las pruebas estaban previstas en barcazas cerca de la lengua de arena de Iroij, algunas se trasladaron a los cráteres de Bravo y Unión . Además, Castle Nectar fue trasladado del atolón 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 Castillo fue un éxito rotundo para la implementación de dispositivos de combustible seco. El diseño Bravo fue rápidamente convertido en arma y se sospecha que es el progenitor de la bomba de gravedad Mk-21 . El proyecto de diseño del Mk-21 comenzó el 26 de marzo de 1954 (sólo tres semanas después de Bravo ), y la producción de 275 armas comenzó a finales de 1955. Romeo , que dependía del litio natural, se convirtió rápidamente en la bomba Mk-17 , la primera bomba desplegable. Arma termonuclear estadounidense , [15] y estaba disponible para las fuerzas estratégicas como arma de capacidad de emergencia a mediados de 1954. La mayoría de los dispositivos de combustible seco de Castle finalmente aparecieron en el inventario y finalmente excluyeron la mayoría de las configuraciones termonucleares.
Por el contrario, 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. Si bien los ingenieros del Laboratorio de Radiación esperaban que condujera a un nuevo y prometedor campo de armas, finalmente se determinó que el diseño permitía el calentamiento prematuro del combustible de litio, alterando así las delicadas condiciones de fusión.
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