jueves, 17 de noviembre de 2011

Usos pacíficos de las explosiones nucleares


Cuando pensamos en fines pacíficos de la energía nuclear, lo primero que nos viene a la mente son las centrales nucleares para producción de energía, en las que se hace uso de reacciones controladas de fisión nuclear. Aunque parezca extraño, las explosiones nucleares, esto es, reacciones incontroladas de fisión o fusión nuclear, han sido también utilizadas con fines pacíficos. Lo cierto es que un par de centenares de las más de 2000 detonaciones nucleares producidas el pasado siglo no tuvieron fines militares, habiendo sido diseñadas con objetivos científicos o ingenieriles.

1. EXPERIMENTOS CIENTÍFICOS

Las propuestas de uso pacífico de las explosiones nucleares son tan antiguas como las propias bombas. Ya en el Proyecto Manhattan, cuna de los artefactos nucleares que explotarían sobre Japón, el físico vienés Otto Robert Frisch propuso que se podría hacer uso de los neutrones producidos en las detonaciones nucleares para experimentos en física de partículas y nuclear.

Un ejemplo es la producción de elementos más pesados que el Uranio, no disponibles en la naturaleza. Su producción requiere un gran flujo de partículas (por ejemplo, neutrones) que "engorden" los núcleos naturales. 5 experimentos de este tipo se llevaron a cabo en Estados Unidos, recuperándose más de 100 veces la cantidad de $^{257}_{100}Fm$ obtenido hasta la fecha por otros métodos.

Además de replicar los experimentos de obtención de trasuránidos, la Unión Soviética utilizó bombas nucleares para estudios de geología. Un total de 39 detonaciones nucleares subterráneas sirvieron para estudiar perfiles geológicos a profundidades de hasta 200 o 300 km. Esto va mucho más allá de lo que se puede obtener con explosivos convencionales, que habitualmente no pueden explorar más allá de la discontinuidad de Mohorovičić (que marca la transición entre el manto y la corteza terrestre, a unos 35 km de profundidad).

2. INGENIERÍA.


La gran potencia de una detonación nuclear hace de éstas una muy importante herramienta en grandes obras de ingeniería. Por ejemplo, en Estados Unidos se propusieron estos métodos para ensanchar o construir un nuevo Canal de Panamá, construir un puerto artificial en Alaska, carreteras en áreas montañosas, en minería, o en la formación de depósitos subterráneos de agua, petróleo o gas.

Pese a las numerosas pruebas de concepto (como Sedan, la explosión de 104 kTon que produjo en Nevada en 1962 el mayor cráter artificial de la historia), el único proyecto que llegó a la fase de ejecución fue la de estimulación de la producción de gas natural en suelos de baja permeabilidad. Entre 1967 y 1973, cinco explosiones nucleares subterráneas produjeron un aumento considerable de la producción de gas natural en tres yacimientos diferentes (operaciones Gasbuggy, Rulison y Rio Blanco).



El correspondiente programa soviético, denominado Programa Nº7, fue mucho más extenso. Comenzó en 1965 con una explosión subterránea de 135 kTons y, aparentemente cual Fraga en Palomares, fue el ministro soviético Efrim P. Slavskly el primero en bañarse en el lago artificial resultante, demostrando así su confianza en el proyecto. Desgraciadamente, los desechos nucleares producidos no quedaron confinados, y hoy en día el lago Chagan tiene niveles de radiactividad 100 veces superiores a los normales. Otras 4 detonaciones nucleares tuvieron como objetivo la creación de depósitos de agua similares, y dos la construcción de diques.

Tres explosiones se llevaron a cabo como prueba de la construcción del canal Kama-Pechora (proyecto "Taiga"), un proyecto de trasvase de 112 km desde la cuenca ártica al Volga. La construcción de este canal, que hubiese involucrado el uso de varios centenares de bombas nucleares con una potencia total de más de 3000 kTon, sería finalmente abandonada por su alto coste.

La Unión Soviética utilizó también con éxito explosiones nucleares para formar cavidades subterráneas. En suelo salino, es un procedimiento bastante seguro que permite crear cavidades estancas: los desechos nucleares, quedan atrapados en la sal derretida en el suelo de la oquedad, evitando cualquier escape. En total, la Unión Soviética produjo 23 cavidades, aunque 6 de ellas no pudieron ser utilizadas por culpa de filtraciones de agua. En ellas, se pudo almacenar hasta 400 000 toneladas de gas natural. Otras dos explosiones nucleares (proyecto Kama) fueron utilizadas para fragmentar terreno en la construcción de depósitos subterráneos para desechos tóxicos industriales.

Se llevaron a cabo en la URSS seis proyectos de estimulación de yacimientos de gas y petróleo involucrando un total de 20 explosiones nucleares. Otras dos explosiones se utilizaron para romper una veta de apatito en la mina Kuel’por (península de Kola), usando una técnica especial que consiguió mantener los residuos nucleares confinados lejos de la veta.



Uno de los mayores éxitos del Programa Nº7 fue la extinción de incendios en pozos de extracción de gas. A finales de 1966, el campo de gas de Urtabulak (Uzbekistan) llevaba 3 años ardiendo descontroladamente, perdiendo 2 millones de metros cúbicos de gas al día. Durante ese tiempo, todo tipo de estrategias habían sido puestas en práctica para intentar su extinción, sin ningún éxito. Finalmente, las autoridades dieron luz verde a la solución nuclear. Se excavó un túnel que llegaría a unos 35 m del que estaba descontrolado, a una profundidad de 1450 m. La explosión en ese punto de una bomba nuclear de 30 kTon, fabricada especialmente para la ocasión, estranguló el túnel descontrolado, extinguiéndose el incendio 23 segundos después. El mismo procedimiento fue utilizado con éxito para extinguir otros cuatro pozos de gas, sin reportarse ninguna fuga radiactiva.

La disolución de la Unión Soviética puso fin al desarrollo de nuevos proyectos. Sin embargo, muchas de las estructuras creadas mediante el Programa Nº7 se siguen utilizando hoy en día.

3. EL ESPACIO.

El uso de armas nucleares para desviar asteroides en ruta de colisión con la Tierra se ha discutido en muchas ocasiones. Sin embargo, la aplicación más sorprendente de una deflagración nuclear en el espacio podría haber sido la de propulsar una nave espacial.

Fuente

A finales de los años 50 se empezó a estudiar seriamente esta opción. Las bombas nucleares (llamadas unidades de propulsión) irían explotando sucesivamente detrás de la nave, impulsando la placa propulsora, unida al resto de la nave por un sistema de amortiguadores. Pronto quedó claro que este tipo de propulsión tendría potencialmente un impulso específico decenas o centenares de veces mayor que los motores cohete más eficientes disponibles actualmente.

El proyecto estadounidense Orión sirvió para demostrar la viabilidad del proyecto, presentando el diseño de una nave que podría haber llegado a Saturno con un viaje de sólo 5 años de duración, todo ello con tecnología disponible a finales de los años 60 y un coste similar al proyecto Apollo. Sin embargo, la prohibición de explosiones nucleares en el espacio, firmado entre la Unión Soviética y Estados Unidos en 1963, supuso el comienzo del fin para el proyecto.

Fuentes:

USSR Nuclear Weapons Tests and Peaceful Nuclear Explosions. 1949 through 1990
M. D. Nordyke "The Soviet Program for Peaceful Uses of Nuclear Explosions" U.S. Department of Energy (2000)
Popular Science Sep 1958
"Peaceful Nuclear Explosions" World Nuclear Association
Eureka: Orión, la nave imposible

Esta entrada participa en el Carnaval de la Tecnología, que este mes organiza Eureka Blog.

1 comentario:

Anónimo dijo...

Sobre el proyecto estaodounidense Orión, tengo entendido que fracasó, pero que el ruso si tuvo éxito.