Hora cero: explosión nuclear sobre Santiago
( Publicado en Revista Creces, Noviembre 1983 )
¿Qué sucedería si sobre la Torre Entel, en el corazón de la capital, se hiciera estallar una bomba de fisión de un megatón? Es lo que tratamos de imaginarnos en este artículo, a la luz de la fatídica experiencia que el mundo ya conoce y que la ciencia ha calculado.
En agosto de 1983 se recordó el 38 aniversario de las explosiones nucleares en Hiroshima y Nagasaki, donde 150.000 japoneses perdieron la vida y miles de sobrevivientes aun sufren los efectos de la radiación recibida. En nuestros días, el arsenal nuclear de cada una de las dos grandes potencias sobrepasa al equivalente de 200.000 bombas de Hiroshima. Conocer las propiedades de un arma nuclear y los efectos que su utilización causa, es el primer paso en la comprensión de la magnitud de esta amenaza para la humanidad entera.
La energía producida en las explosiones de la Segunda Guerra Mundial se originó en la fisión de núcleos pesados. El combustible para una de ellas fue el isótopo de uranio de peso 234, y para la otra, el elemento plutonio. Existen también bombas nucleares, comunmente llamadas de hidrógeno, que utilizan el proceso de fusión de núcleos livianos. La cantidad de energía generada por una bomba nuclear se mide en términos de la cantidad de explosivo químico necesario para liberar una cantidad de energía equivalente. Se dice que una bomba tiene un poder de un kilotón (mil toneladas) o de un megatón -un millón de toneladas- de TNT, el trinitrotolueno. El tamaño de una bomba nuclear puede ser cercano a un metro. La energía es generada por las reacciones nucleares en una fracción de microsegundo, produciéndose entonces una región con dimensiones del orden de un metro, calentada a temperaturas que sobrepasan los 10 millones de grados.
Radiación inmediata
Como resultado de las reacciones nucleares, durante el primer segundo de la explosión se producen diversos tipos de radiaciones. Los productos de reacción que estén cargados - protones, electrones o fragmentos de fisión - permanecerán entre los restos del material que constituía la bomba. En cambio, parte de la radiación eléctricamente neutra podrá penetrar en la atmósfera. Es así como neutrones y rayos gama se dispersan por el aire con una intensidad que disminuye rápidamente a medida que aumenta la distancia al centro de la explosión.
Onda explosiva
La inmensa cantidad de energía generada por las reacciones nucleares durante la explosión de la bomba hace aumentar su temperatura a más de 107 grados antes que alcance a expandirse. Esto quiere decir que el material se encuentra a gran presión, ejerce una gran fuerza sobre las capas de aire adyacentes y sufre una expansión a gran velocidad. Imaginemos que la explosión ocurre a unos miles de metros sobre la superficie. La velocidad de expansión de la onda de presión es mayor que la velocidad del sonido en aire, por lo que se produce una onda de choque consistente en una "pared" de aire comprimido que se expande esféricamente a partir del centro de la explosión. Las estructuras por las que pasa el frente de choque, edificios, puentes, casas, gente, árboles, etc., sienten un aumento instantáneo en la presión atmosférica local y pueden ser totalmente destruidos. Detrás, siguen vientos fuertes que aumentan el daño en la región atacada. Aproximadamente la mitad de la energía liberada por la bomba es transportada por la onda explosiva.
Luz y calor
El material Componente de la bomba es vaporizado por las altas temperaturas, irradia luz visible e infrarroja, y su aspecto es el de una bola de fuego rápidamente expansiva. Una persona que la mire directamente sufrirá quemaduras en la retina que pueden causar ceguera permanente. El calor liberado es suficiente para causar quemaduras directas en la piel e iniciar incendios que, bajo ciertas circunstancias, pueden transformarse en una sola "tormenta de fuego" consumiendo un área muy extensa, tal como ocurrió en Hiroshima después del ataque. La bola de fuego asciende rápidamente, causando fuertes corrientes de aire que arrastran polvo y restos de material destruido, formando el tallo de lo que eventualmente será el característico hongo nuclear.
Lluvia radiactiva
Las características de la radiación residual que caerá sobre un vasto sector de la Tierra tiempo después de ocurrida la explosión dependen principalmente de la altura a la que ocurre la detonación. Si la explosión ocurre a gran altura la bola de fuego no toca el suelo y la radiactividad residual se debe principalmente a los productos de fisión. Para explosiones cercanas a la superficie terrestre, la bola de fuego vaporiza rocas, tierra y polvo que habían sido previamente radiactivados por los neutrones emitidos durante la explosión. Este material se mezcla con residuos de la bomba y asciende arrastrado por las corrientes de aire. A medida que sube, la materia vaporizada se condensa en partículas que contienen a los núcleos radiactivos. El retorno de éstas a la Tierra se denomina lluvia radiactiva.
La extensión, forma y ubicación de la lluvia radiactiva dependen de la distribución del viento y otros factores atmosféricos. Las partículas más pequeñas pueden permanecer suspendidas en la atmósfera un tiempo largo y ser transportadas a grandes distancias por el viento. A pesar de que la radiactividad se diluye, los efectos de los isótopos de vida larga se pueden extender a todo el mundo.
Aunque cada núcleo radiactivo en la lluvia decae en el tiempo de acuerdo a su vida media, la mezcla de todos los elementos e isótopos produce radiación que disminuye su intensidad total en un factor de 10 cada vez que el tiempo aumenta un factor de 7. Es decir, la intensidad de la radiación siete días después de la explosión ha disminuido al 10% del valor que tenía un día después de la detonación.
Efectos de una explosión de 1 megatón
Supondremos la detonación de una bomba de fisión de un megatón, a una altura de 2000 m sobre la Torre Entel de la ciudad de Santiago. La destrucción de la capital se deberá principalmente a los efectos de la onda explosiva y al calor irradiado. Dentro de un radio de 4 km centrado en el punto verticalmente bajo el lugar de detonación (entre el Instituto de Rehabilitación de la Teletón y Radio Minería, aproximadamente) toda construcción quedará completamente destruida y no habrá sobrevivientes. Para radios entre 4 y 6 km (camino Pajaritos y Escuela Militar) la onda de presión sólo dejará en pie los cimientos y subterráneos de los edificios y viviendas. Los escombros en las calles se acumularán hasta varios metros de altura. Aproximadamente la mitad de la gente en este anillo morirá debido más que nada al derrumbe de edificios sobre ellos. Todos los sobrevivientes quedarán heridos. En la zona comprendida entre radios de 6 y 11 km (Aeropuerto A. Merino Benítez, Centro Nuclear de La Reina, Aerodrómo Tobalaba), las construcciones serán gravemente dañadas y habrá muchos heridos. Probablemente los edificios aún en pie se incendien debido al calor de la explosión, y como no es posible pensar en la acción de bomberos. los incendios durarán unas 24 horas hasta que las construcciones se consuman. Finalmente, en el anillo Comprendido entre 11 y 16 km (Buin, Colina, Camino a Farellones, Talagante) la onda explosiva causará sólo daño menor en los edificios y residencias. Habrá pocos muertos en esta zona, pero el 25% de la población puede estar herida.
Daño orgánico
La radiación inmediata es letal para individuos dentro de un radio de 3 km, pero esta zona ya ha sido devastada por los efectos del calor y la onda de presión, por lo que de todos modos no habrá sobrevivientes. La lluvia radiactiva caerá en forma de polvo o granitos de tierra, principalmente durante las 24 - 48 horas después de la explosión, llegando a cubrir un área de unos mil kilómetros cuadrados. Las partículas radiactivas de esta lluvia emiten radiación que daña el tejido biológico al romper las estructuras moleculares que lo forman. El daño causado es proporcional a la energía depositada por la radiación en el organismo irradiado, y se lo mide en unidades llamadas rem. Si una población de seres humanos recibe una dosis de radiación que alcance los 450 rems, la mitad de la gente morirá a no ser que sea tratada clínicamente de inmediato. Si la dosis llega a los 1000 rems la muerte es casi segura. Para nuestro ejemplo particular, se estima que la dosis de radiación recibida por individuos no-protegidos sobrepasará los 450 rems en un área de 1900 km cuadrados (entre Copiapó y Puerto Montt). Si la explosión ocurriera a baja altura, personas que habiten a 50 km de distancia del lugar de la explosión en dirección del viento, habrán sido expuestas a dosis de 450 rems 18 horas después de la detonación.
Después del ataque, el número de muertos a causa del fuego y la onda explosiva continuará aumentando, ya que el personal y servicios médicos estarán en su mayoría destruidos. Los hospitales que aún funcionen estarán sobrecargados con pacientes provenientes incluso de zonas alejadas del centro del ataque. Por ejemplo, el peligro de quedar herido por el impacto de vidrios quebrados es grande hasta unos 12 km del lugar de la explosión. Igualmente, quemaduras graves pueden ocurrir a distancias de hasta 15 km, dependiendo de las condiciones climáticas.
La cifra total de muertos dependerá de la densidad de población en la ciudad atacada, hora del día a la que ocurre la detonación, condiciones atmosféricas y otros difíciles de predecir. Un estudio sobre el ataque hipotético del Centro de la ciudad de Boston, Estados Unidos, con una bomba de 1 megatón, concluyo que habría al menos 470.000 muertes inmediatas y aproximadamente 630.000 heridos. Si se incluyeran las víctimas fatales debidas a un posible gran incendio extendido a un área extensa, la cifra de muertes podría llegar a 660.000 personas.
Efecto a largo plazo
Algunas consecuencias de la radiación nuclear recibida por los sobrevivientes al ataque aparecerán sólo meses o años después. Habrá entre ellos una incidencia alta de casos de cataratas, leucemia y otras formas de cáncer, como también efectos genéticos, nacimientos deformes, mutaciones y abortos debido a daño cromosómico. Como estos efectos pueden ser inducidos incluso por niveles bajos de radiación, se manifestarán en todo el mundo debido a la dispersión de la lluvia radiactiva. Algunos isótopos peligrosos como el estroncio 90, cesio 137, yodo 131 y carbón 14, existirán en cantidades importantes en las capas de la estratósfera y al caer en forma de lluvia radiactiva entrarán a formar parte de las cadenas alimentarias de la biosfera. El número de casos de cáncer y anormalidades genéticas causadas por una guerra nuclear es bastante incierto, pero se lo estima en algunos millones.
Otra amenaza para la humanidad originada en las detonaciones nucleares es la posibilidad de que los óxidos de nitrógeno producidos durante la explosión reduzcan la capa de ozono de la estratosfera, causando un aumento en la radiación ultravioleta incidente sobre la Tierra. Esto causaría nuevos casos de cáncer a la piel, quemaduras graves y una gran variedad de efectos ecológicos de gran peligro potencial.
¿Cuántas bombas hay?
Fuentes competentes han estimado que la detonación de 400 megatones bastaría para matar el 35% de la población y destruir el 75% de la capacidad industrial de la Unión Soviética. Estos niveles se consideran suficientes para causar una situación de "destrucción segura". La misma estimación se puede aplicar al caso hipotético de un ataque contra los Estados Unidos. El arsenal nuclear total de estos países en la actualidad suma unos 15.000 megatones, entre misiles balísticos intercontinentales y misiles diseñados para lanzamientos desde submarinos o bombarderos aéreos. Esto es 40 veces más que lo necesario para lograr la rendición de uno de ellos. No cabe duda de que los efectos de una guerra nuclear total serán tan catastróficos que el concepto de victoria pierde todo sentido. Una guerra nuclear será la gran derrota de la humanidad completa.
La figura 3 muestra los efectos inmediatos de una bomba nuclear de un megatón detonada a 2.000 m sobre el centro de Santiago. La bola de fuego caliente y luminosa sería capaz de provocar quemaduras en la piel e incendios hasta distancias de 11 km del centro de la explosión. La onda explosiva, seguida por fuertes vientos, se expandiría a velocidades supersónicas, destruyendo todas las construcciones dentro de un radio de 6 km y causando el quiebre de todas las ventanas hasta los 12 km. Medio minuto después de la detonación, la bola de fuego deja de ser visible y al ascender rápidamente produce corrientes de aire que arrastran polvo, restos del material destruido, y se comienza a formar el hongo nuclear. La nube radiactiva, formada por productos de fisión y residuos condensados, llegará hasta unos 22 km de altura, para finalmente ser dispersada por el viento
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Dra. María Ester Brandan
Dep. Física, Facultad de Ciencias Básicasy Farmacéuticas
Universidad de Chile.