unidad didactica amenaza nuclear

Jefatura de Personal

Direccin de Enseanza Naval EE Antonio de Escao CISI

MINISTERIO DE DEFENSA

PROTECCIN INDIVIDUAL NBQR

TITULO UNIDAD DIDACTICA: LA AMENAZA NUCLEAR Y RADIOLGICA INTRODUCCION/GENERALIDADES Esta Unidad Didctica es de aplicacin a los siguientes cursos:

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La Unidad didctica responde al objeto genrico de introducir el concepto de el arma nuclear sus caractersticas y tipos y de las radiaciones de baja intensidad. OBJETIVOS: Introducir al alumno en el concepto y la amenaza de el arma nuclear y radiologica. RECURSOS DIDACTICOS: Aula con ordenador y proyector Tener una idea bsica sobre el concepto de arma nuclear y amenaza radiolgica. Presentaciones: EL ARMA NUCLEAR Y RADIOLOGICA. Blibliografa: ICP04. ESTRATEGIAS/PROCEDIMIENTOS Definir claramente los objetivos Tcnica a utilizar: expositiva Complementar la exposicin con la visualizacin la presentacin EL ARMA NUCLEAR Y RADIOLOGICA. CONTENIDO/DESARROLLO DEL TEMA: ndice o esquema de contenidos

ARMAS NUCLEARES DESARROLLO DE UNA EXPLOSION NUCLEAR REPARTO ENERGETICO MEDIDA DE LA POTENCIA DE LAS ARMAS NUCLEARES TIPOS DE EXPLOSIONES NUCLEARES EFECTOS DE LAS EXPLOSIONES NUCLEARES LA AMENAZA RADIOLOGICA

Desarrollo de los mismos ARMAS NUCLEARES Las armas nucleares son aquellas que utilizan la energa liberada mediante reacciones nucleares (fusin y fisin).

AMENAZA NUCLEAR

LA AMENAZA NUCLEAR Y RADIOLOGICA MARZO 2014

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En una detonacin nuclear se producen unos efectos inmediatos (iniciales) y otros residuales (retardados). Entre los primeros estaran la onda expansiva, el pulso de calor, la radiacin inicial, dentro del primer minuto desde la explosin (fundamentalmente gamma y neutrones) y el pulso electromagntico (EMP). Entre los segundos estara la radiacin residual, a partir del primer minuto desde la detonacin y los efectos sobre el clima, el medio ambiente. En resumen, una explosin nuclear produce unos efectos mecnicos, trmicos y luminosos similares a los de una explosin convencional pero a una escala muchsimo mayor, pero lo que verdaderamente la distingue a las explosiones nucleares de las convencionales son sus efectos radiactivos inmediatos y residuales que son extremadamente peligrosos para el ser humano y que adems pueden afectar a los equipos electrnicos (TREE).

Punto cero (GZ). Se denomina as a la proyeccin sobre el plano horizontal de una detonacin que se produce a una altura H del suelo.

DESARROLLO DE UNA EXPLOSIN NUCLEAR. Una explosin nuclear, tanto de fisin como de fusin, dura aproximadamente 2 microsegundos, desprendindose el 99% de la energa producida en los ltimos 0,15 microsegundos. La energa liberada es del orden de 24 millones de Kw por cada Kg fisionado y de 72 millones de Kw por cada Kg fusionado. La emisin inicial de energa que se produce en una explosin nuclear se transforma, en un 80% o ms, en rayos gamma y rayos X, siendo rpidamente absorbidos y dispersados en su mayora por el aire en poco ms de un microsegundo. Como consecuencia de lo descrito la temperatura en el lugar de la detonacin ser del orden de 107 C, producindose una bola de fuego cuyo brillo superara al del sol debido al estado de plasma en la que se encuentra, una gran onda de choque, conocida como fase de expansin (energa cintica) y un pulso trmico muy intenso (energa trmica). El pulso trmico llega a los lugares cercanos en pocos segundos.

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Desde los primeros instantes de la fisin se emite la radiacin nuclear inicial que se prolonga hasta un minuto despus del momento de la explosin, instante a partir del cual se considera como residual. Como consecuencia de la elevada presin de los gases que forman la bola de fuego, se crea una onda de choque, responsable de algunos de los efectos mecnicos y cuya intensidad decrece con la distancia al punto de explosin, acompaada de vientos huracanados que arrastran y proyectan los objetos.

Los vientos huracanados son provocados por las altsimas temperaturas, y el calentamiento de las capas de aire provoca la formacin de un gradiente de presin local enorme, que da lugar a impresionantes fuerzas entre zonas de diferente presin, que originan los fuertes vientos de la fase de expansin. La velocidad de estos vientos es mayor que la del sonido en el aire, generndose una onda de choque esfrica formada por aire muy denso y que se aleja del punto de explosin. Detrs de la onda de choque vendran los vientos, en un radio de 3 km alrededor de la explosin se alcanzaran unos 500 km/h.

Esta onda de choque genera unas bajas presiones momentneas vaco all por donde ha pasado, este vaco produce que rpidamente se desplace a esta zona aire para equilibrar la presin del aire. Esto produce unos fuertes vientos, aunque de menor intensidad que la onda de choque, originndose la fase conocida como de succin. Al mismo tiempo, durante los pocos segundos de existencia de la bola de fuego y debido a su elevada temperatura, se emite una intensa radiacin trmica

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responsable de quemaduras e incendios.

El aumento de temperatura en tan breve perodo de tiempo produce que se eleve la bola de fuego en la atmsfera (hasta unos 20 km estratosfera- en el supuesto), ascendiendo a velocidades de 100 m/s, siendo el tiempo estimado de estabilizacin de la nube del orden de los 10 minutos. En las explosiones prximas al suelo, la rpida ascensin de la bola de fuego crea debajo de ella una depresin que da lugar a una columna de aire ascendente conocida con el nombre de tallo y que acta como una chimenea. Las fuertes corrientes ascendentes que circulan por el interior del tallo arrastran partculas y cascotes de tierra, cuya cantidad aumenta con la proximidad del punto de explosin al suelo y que se mezclan con los residuos de la bomba que componan la bola de fuego formando una nube, en cuyo interior los gases circulan toroidalmente. La unin del tallo y la nube origina el caracterstico hongo de una explosin nuclear. Las partculas que forman el hongo son altamente radiactivas, unas directamente y otras por radiacin inducida, dando lugar a la radiacin residual. Las partculas de la nube son posteriormente arrastradas por el viento y caen al suelo, dando lugar a la lluvia radiactiva. REPARTO ENERGTICO Hablando de una forma muy genrica, puede dividirse la energa procedente de una detonacin nuclear en tres categoras: la energa cintica, debida al movimiento del conjunto de electrones, tomos y molculas; la energa interna de esas partculas; y energa trmica. La fraccin de cada tipo de energa de una explosin que se reciba a una determinada distancia depende de la naturaleza y potencia del arma y en particular del medio ambiente en que tenga lugar la explosin.

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Sin embargo, una regla prctica aproximada para un arma de fisin que explosiona en el aire a una altura inferior a 12.000 metros es que un 35% de la energa de la explosin aparece en forma de radiacin trmica y un 50% como onda de choque. El 15 por ciento restante de la energa es liberada en varias formas de radiacin nuclear. De esto, un 5 por ciento constituye la radiacin nuclear inicial, definida como la producida dentro del primer minuto a partir de la explosin, principalmente rayos gamma y neutrones. El 10 por ciento final de la energa total de la fisin representa la energa nuclear residual (o retrasada), que es emitida durante un cierto periodo de tiempo. Esto es en gran parte debido a la radiactividad de los productos de la fisin presentes en los residuos del arma, o escombros, y la lluvia radiactiva despus de la detonacin.

En un arma termonuclear, en la que nicamente alrededor de la mitad de la energa total proceda de la fisin, la radiacin nuclear residual supone slo el 5% de la energa liberada en la explosin.

MEDIDA DE LA POTENCIA DE LAS ARMAS NUCLEARES El rendimiento de un arma nuclear es la medida de la cantidad de energa explosiva que puede producir. El rendimiento est dado en trminos de la cantidad de TNT que generara la misma cantidad de energa cuando explotara. De esta manera, un arma nuclear de 1 kilotn es una que produce la misma cantidad de energa en una explosin como lo hara 1 kilotn (1000 toneladas) de TNT. De igual modo, un arma de 1 megatn tendra la energa equivalente a 1 milln de toneladas de TNT.

kilotones vs megatones

TIPOS DE EXPLOSIONES NUCLEARES Los efectos de una explosin nuclear varan fundamentalmente con la altura del

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punto de explosin pero tambin con el diseo del arma y las condiciones meteorolgicas. Vara la distribucin de la energa, pero los fenmenos asociados con cada tipo de explosin son muy diferentes. Segn este criterio, las explosiones nucleares se clasifican en:

1. Explosin area alta o exoatmosfrica: aquella en la que el punto de explosin est situado a ms de100.000 pies de altura (30 Km) por encima de la superficie terrestre. El efecto ms importante en este tipo de explosiones es el pulso electromagntico.

2. Explosin area baja: Es aquella en la que el punto de explosin est por debajo 100.000 pies de de altura (30 Km), sin que la bola de fuego toque la superficie terrestre. La lluvia radiactiva producida es poco importante desde el punto de vista militar.

3. Explosin en superficie: Es aquella en la que la bola de fuego toca la superficie de la tierra o del agua. Los efectos que originan la bola de fuego y onda de choque, son los mismos que en una explosin area baja. El efecto

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de la lluvia radiactiva es muy importante en este tipo de explosiones lo que la hace indicada para hacer prohibitivas una zona de terreno o contra objetivos tales como bases areas, bases navales, etc.

4. Explosin subterrnea: En esta explosin, la bola de fuego se compone de materiales del arma y suelo volatilizados. Cuando se produce a poca profundidad, el resplandor de la bola de fuego atraviesa la corteza terrestre y se hace visible. La radiacin trmica y la nuclear se absorben en forma similar a la de una explosin submarina.

5. Explosin submarina: En esta explosin el tamao de la bola de fuego es menor que en una rea y est formada por material gaseoso y residuos de

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fisin. El destello que se crea ilumina el agua, el calor generado la convierte en vapor radiactivo que posteriormente es absorbido por el agua cercana a la explosin. Se forma una burbuja cuya expansin de lugar a una onda de choque; cuando la explosin es poco profunda, la burbuja se contrae para expandirse de nuevo, originndose una gran turbulencia. Se forma un crculo de agua ms claro que el resto, que se expande radialmente.

La velocidad de la onda de choque en el agua es mayor que en el aire. Excepto para explosiones submarinas muy profundas (ms de 300 m.), la bola de fuego atraviesa la superficie, formando una columna hueca de agua. Por ejemplo, al cabo de unos segundos, la columna formada por la explosin de 20 KT, tendra una altura de 2.000 m., un dimetro de 600 m. y unas paredes de 100 m. de grosor. Los residuos del arma se lanzan a travs de la columna, posteriormente se produce una nube radiactiva en forma de coliflor, en principio de menor actividad que en otros tipos de explosiones. La nube de base que se origina por la lluvia radiactiva tiene forma de anillo. Las radiaciones trmica y nuclear son rpidamente absorbidas por el agua. El mayor peligro radiactivo de una explosin bajo la superficie marina lo acarrea el oleaje de fondo producido al que acompaa una nube altamente radiactiva de gotas de agua (rociada) de aspecto brumoso que se mueve de manera radial desde el tierra cero, hasta una distancia de 2 a 4 millas. Las gotitas que forman la ola de base se evaporan, dejando partculas y gases en el aire como un oleaje radioactivo no visible, que contina su expansin hacia el exterior y se mueve en la direccin del viento.

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El periodo de tiempo que esta ola invisible permanece radiactiva, depende de la potencia de la explosin, de la profundidad y de la proximidad del lecho marino al punto de la explosin.

Por regla general, hay que estimar que existe un peligro considerable los 5 o 10 primeros minutos despus de producida explosin bajo el agua, disminuyendo el riesgo despus de media hora o ms.

Cuando la profundidad es suficiente para impedir que la bola de fuego entre el contacto con la superficie, casi toda la energa se disipa como onda de choque y la lluvia radiactiva es prcticamente despreciable.

Otras clasificaciones de las armas nucleares

Las armas nucleares pueden clasificarse tambin atendiendo a varios criterios:

1. Segn el principio en que se basan.

a. Armas Nucleares. Fisin de ncleos de elementos pesados (U-235 y Pu-239).

b. Armas Termonucleares o bombas de hidrgeno. Fusin de ncleos de elementos ligeros.

c. Armas de radiacin intensiva o bombas de neutrones. Es un arma de tipo mixto fisin-fusin, en la que se reduce el componente explosivo para que los efectos mecnicos, trmicos y de radiacin residual sean mnimos, potenciando al mximo el componente de fusin, con el fin de conseguir una radiacin inicial mxima.

2. Segn su potencia.

a. Pequea potencia 20 Kt. b. 20 kt Mediana Potencia 200 Kt. c. Gran Potencia 200 Kt.

EFECTOS DE LAS EXPLOSIONES NUCLEARES. La magnitud y diversidad de los efectos de provocados por una explosin nuclear, requiere agruparlos en efectos inmediatos (aquellos que tienen lugar en el primer minuto de la explosin) y efectos residuales (los que tienen lugar despus del primer minuto y que pueden alargarse hasta varios aos). Adems de por su duracin, para definir los diversos efectos conviene clasificarlos en funcin del tipo de efecto que se provoca:

1. Efectos Trmicos y luminosos. Como ya hemos visto, la gran cantidad de energa contenida en la bola de fuego se emite en todas las direcciones, dentro del espectro de ultravioleta, visible e infrarrojo, causando todos los efectos trmicos de la explosin. En primera instancia se produce el flash causante de deslumbramientos y cegueras y poco ms tarde, un segundo

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efecto de mayor duracin, de carcter calorfico y causante de quemaduras e incendios a grandes distancias provocado por la emisin de rayos infrarrojos. A la cantidad de calor recibida ser proporcional a la energa liberada e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al punto de explosin. Sin embargo la capacidad de absorcin y dispersin del medio donde se produce la explosin tambin dar medida de la propagacin de la energa trmica, por ejemplo, en las explosiones areas la radiacin trmica alcanzar mayores distancias al ser menor la densidad del aire y jugarn un papel fundamental las nubes en la absorcin de energa, por su parte, en explosiones submarinas y subterrneas la radiacin trmica es prcticamente nula al ser absorbida en su totalidad por el agua y la tierra. No obstante, una explosin de superficie en el mar provocar mayores efectos trmicos que una de la misma potencia en tierra, ya que el agua refractar la energa, es decir, absorber una parte y reflejar otra, que se sumar a la radiacin trmica incidente aumentando as su intensidad.

2. Efectos Mecnicos. Como ya se ha indicado anteriormente los gases que se encuentran en el interior de la bola de fuego a gran presin y temperatura, se expanden rpidamente provocando una onda de presin que se manifiesta en forma de onda expansiva en el aire y de onda de choque en la superficie. La onda de choque se desplaza a travs del aire aumentando sbitamente la presin provocando vientos huracanados hasta llegar a un mximo llamado "pico de sobrepresin". Aqu termina la fase positiva. Inmediatamente despus, la presin disminuye hasta alcanzar valores inferiores a los de la presin atmosfrica ambiental pero de menor valor absoluto que en la fase positiva, originndose en ese momento una onda de presin negativa, "onda de succin". El viento que se haba originado a partir del centro de la explosin, cambia de sentido y se dirige hacia dicho punto. La accin del viento tambin crea una presin dinmica, o "fuerza de arrastre", que produce daos por destruccin de edificios, proyeccin de objetos, etc. En explosiones a cierta altura sobre la superficie, la onda de choque se reflejar en esta.

3. Efectos Radiactivos. En toda explosin nuclear se producen unos efectos

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radiactivos debidos a la emisin de partculas alfa, beta y neutrones as como a la radiacin gamma y rayos X; todas ellas producen daos a los organismos vivos, no son detectables por los sentidos humanos y slo pueden ser detectados mediante instrumentos especiales (dosmetros y radimetros). A efectos prcticos dividimos la radiacin resultante tras una explosin en:

a. Radiacin Inicial. Es la radiacin producida en el primer minuto despus de la explosin. Se considerar formada exclusivamente por radiacin gamma, rayos X blandos y neutrones. Estas radiaciones se desplazan en el aire a gran velocidad, alcanzan grandes distancias y producen efectos sumamente lesivos sobre organismos vivos aunque en su naturaleza sean totalmente diferentes.

b. Radiacin Residual. Es la que permanece despus del primer minuto de la

explosin. Se compone esencialmente de radiacin inducida por neutrones, productos de la fisin, materiales no fisionados y de lluvia radiactiva.

c. Lluvia radiactiva. La lluvia radiactiva o Fallout consiste en la deposicin

sobre el suelo de materiales radiactivos procedentes de la nube generada por la explosin.

Segn la altura alcanzada por la nube radiactiva, la precipitacin se efectuar de forma diferente dando lugar a los casos siguientes:

- Lluvia local o temprana. Consiste en la deposicin, segn sean arrastradas

por el viento, de las partculas radiactivas de la nube, pudiendo abarcar hasta varios kilmetros desde el lugar de la explosin.

- Lluvia troposfrica. Las partculas pequeas que alcanzan las capas altas de la atmsfera se desplazan de oeste a este bajo los efectos de los vientos dominantes la troposfera, efectuando su recorrido alrededor de la tierra en la latitud de la explosin y en 4 7 semanas aproximadamente.

- Lluvia estratosfrica. Las explosiones de gran potencia envan parte de sus residuos a la estratosfera. En las capas superiores de sta, hay un traslado bastante rpido entre los hemisferios. Por eso, la radiactividad inicialmente inyectada en la alta estratosfera se dividir igualmente entre los hemisferios norte y sur, para repartirse luego por todo el planeta.

Efectos Electromagnticos. Los efectos Electromagnticos se incluyen dentro de los efectos inmediatos de una explosin nuclear, y desembocan en el llamado Pulso electromagntico (EMP) que Consiste esencialmente en una emisin de radio de banda ancha de muy elevada potencia y muy corta duracin, provoca en los equipos elctricos y electrnicos daos permanentes o transitorios.

a. LA AMENAZA RADIOLGICA

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1. RADIACIONES DE BAJA INTENSIDAD (LLR).

La amplia proliferacin en el empleo de materiales, civiles y militares con fuentes radiactivas, as como de armas nucleares y de centrales nucleares, ha incrementado la probabilidad de que las fuerzas militares tanto en conflictos blicos generalizados como en misiones de paz de ayuda humanitaria se encuentren con posibles riesgos radiolgicos.

2. Fondo radiactivo natural.

El ser humano vive en un mundo con radiactividad natural: recibe la radiacin csmica, procedente del espacio y la radiacin del radn, procedente de la tierra; ingiere a diario productos naturales y artificiales que contienen sustancias radiactivas (en cantidades muy pequeas), en sus huesos hay polonio y radio radiactivos, en sus msculos, carbono y potasio radiactivos, y en sus pulmones, gases nobles y tritio, tambin radiactivos. Este conjunto de radiaciones naturales integra la radiacin de fondo que depende de numerosos factores: el lugar donde se vive, la composicin del suelo, los materiales de construccin, la estacin del ao, la latitud y, en cierta medida, las condiciones meteorolgicas. De la radiacin csmica, que procede del espacio, slo llega al suelo una fraccin,

ya que en su mayor parte, es detenida por la atmsfera. En consecuencia, la latitud

es determinante de la dosis recibida. La radiacin debida al gas radn, procedente

de la desintegracin del metal radio contenido en algunas rocas, fundamentalmente

granticas, tambin vara sustancialmente dependiendo de la localizacin.

Mapa de Espaa de niveles de radiacin de fondo

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3. Fuentes de LLR.

Las radiaciones de baja intensidad son aquellas por encima del nivel de fondo,

resultantes de cualquier causa diferente de la radiacin nuclear inmediata y la

lluvia radiactiva de una detonacin deliberada en tiempo de guerra de un arma

nuclear. Las dosis recibidas en estas exposiciones son ms altas que las que

reciben los trabajadores y el pblico en general y tienen un espectro que

comprende desde 0 hasta los 75 cGy. La primera consecuencia puede ser la

induccin de cncer a largo plazo posterior a la exposicin a la radiacin.

Adicionalmente pueden aparecer riesgos para la salud como la teratognesis y

mutagnesis con las consiguientes consecuencias asociadas a las mismas tanto

psicolgicas como sociales.

Posibles fuentes de LLR son instalaciones nucleares militares y civiles (centrales

nucleares, buques de propulsin nuclear), instalaciones industriales y sanitarias

(equipos de RX, de tratamiento contra el cncer, irradiadores de fruta...), ensayos

con armas nucleares, armas radiolgicas, accidentes por transporte de

materiales radiactivos, etc

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