Primero dejemos de lado la diferencia obvia: un reactor nuclear genera electricidad que puede alimentar el mundo que nos rodea. Un arma nuclear, bueno, sabemos bastante sobre el daño que uno de estos dispositivos puede causar.
Sin embargo, esto lleva a una pregunta interesante: ¿Qué impide que una central eléctrica se convierta en un arma nuclear (y viceversa)? Para entender esto, debemos observar la física que sustenta ambos procesos y dónde varían. Básicamente, ambos escenarios se basan en una reacción en cadena conocida como fisión. La fisión libera la energía encerrada dentro de toda masa, como afirma la famosa ecuación de Albert Einstein, “E=MC²”. Tanto en armas como en reactores, esto implica dividir los átomos de uranio golpeándolos con partículas subatómicas llamadas neutrones. Un impacto exitoso divide el uranio y produce más neutrones. Estos neutrones chocan contra más átomos y listo: una reacción en cadena de fisión.
En un reactor nuclear, esta reacción está altamente controlada. El tipo más común de reactor nuclear utiliza dos circuitos de agua; uno para enfriar el reactor y otro para generar energía. El primero asegura que se produzca la fisión suficiente para calentar el segundo, lo que produce el vapor que impulsa las turbinas y, en última instancia, genera electricidad. Las armas nucleares, por otra parte, pretenden hacer que esta reacción en cadena sea lo más agresiva posible. En otras palabras, la diferencia definitoria es: los reactores nucleares dependen de la fisión controlada, mientras que las armas nucleares requieren una reacción incontrolada.
Reacciones en cadena controladas versus no controladas
Como se señaló, tanto los reactores como las armas dependen en gran medida del uranio, más específicamente del isótopo fisionable uranio-235 (U-235), aunque ambos también pueden usar plutonio. Sin embargo, la mayor parte del uranio no es U-235; en cambio, el 99,3% del uranio extraído es uranio-238 (U-238), y esta forma bruta no es adecuada en ninguna de las dos situaciones. Por tanto, es necesario enriquecer el uranio. Esto tiene lugar en centrifugadoras avanzadas, que hacen girar el uranio sin refinar tan rápido que los átomos más pesados de U-238 se mueven hacia el exterior de la masa. En pocas palabras, cuanto más giras, mayor es la densidad del U-235.
Para que el uranio sea útil en las centrales nucleares, es necesario enriquecerlo desde aproximadamente un 0,7% de U-235 hasta aproximadamente entre un 3 y un 5%. Esto se considera uranio poco enriquecido (UPE) y está por debajo de la masa crítica necesaria para crear una explosión nuclear. En otras palabras, la cantidad de LEU necesaria para permitir una reacción en cadena incontrolada es demasiado grande para hacer una propuesta viable.
La solución para las armas, entonces, es meter más material fisionable en un volumen más pequeño. Aquí es donde se necesita uranio altamente enriquecido. Aunque esto se aplica a cualquier nivel de uranio-235 del 20% o más, el uranio apto para armas generalmente se enriquece a más del 90%. Sin embargo, llamarlo “apto para armas” es un nombre poco apropiado, ya que tiene algunas aplicaciones específicas más allá de las municiones. Entre ellos se incluyen los reactores navales, razón en parte por la que se necesitan años para reabastecer de combustible a un portaaviones de propulsión nuclear.
En qué se diferencian las consecuencias de las armas y los reactores nucleares
Si bien la energía nuclear generalmente se considera limpia, los accidentes graves pueden ser catastróficos. Sin embargo, la lluvia radiactiva causada por tales accidentes difiere de la de las explosiones nucleares. La propia naturaleza de una explosión de armas nucleares significa que la gran mayoría de los productos de fisión radiactiva se producen en el momento de la explosión. La mayoría de ellos son de corta duración y tienden a descomponerse rápidamente. Como norma general, al cabo de 48 horas, la cantidad de radiactividad residual habrá descendido hasta aproximadamente el 1% del nivel presente una hora después de la explosión. Sin embargo, esto puede variar dependiendo de cómo se detona el dispositivo.
Por ejemplo, las explosiones en la superficie pueden enviar radionucleidos a 80 kilómetros de profundidad en la atmósfera. En estos casos, las partículas más pesadas tienden a sedimentarse cerca del lugar de la explosión, mientras que las partículas más ligeras son elevadas a la atmósfera superior y pueden permanecer allí durante años antes de asentarse. La cantidad de estos en la atmósfera desde el fin de los ensayos nucleares en la década de 1980 ha caído por debajo de niveles mensurables. Sin embargo, los sitios de pruebas nucleares como el atolón Bikini todavía tienen altos niveles de radiación en las aguas subterráneas y la vegetación. Vale la pena señalar que la mayoría de las pruebas nucleares se llevaron a cabo bajo tierra y, en estos casos, la lluvia radiactiva generalmente se contuvo, a menos que la explosión liberara desechos radiactivos a la atmósfera.
En los reactores, estos productos de fisión de vida corta se desintegran continuamente. Sin embargo, como un reactor puede funcionar hasta dos años sin repostar, hay tiempo para que se acumulen dentro del reactor productos de fisión más antiguos y de larga vida. Esto significa que, en los raros casos de accidentes catastróficos, isótopos de vida más larga como el estroncio-90 podrían contaminar el medio ambiente durante miles de años, como es el caso de Chernóbil.
