Introducción
Las ambiciones nucleares de Corea del Norte han servido para dos propósitos: energía nuclear para la autosuficiencia y armas nucleares para poder militar. Esto se ha demostrado a través de sus actuales actividades nucleares basadas en la fisión: la producción de material fisionable y la realización de seis pruebas de explosión nuclear subterráneas. Sin embargo, desde al menos 1991, ha habido evidencia en los medios y revistas científicas de Corea del Norte, como el Journal of Kim Il Sung University (en adelante, "el Journal") , que el país también ha estado buscando la fusión nuclear. Esta es otra tecnología de doble uso que podría usarse tanto para la producción de energía civil como para adquirir capacidades relacionadas con las armas.
De sus muchas aplicaciones posibles en el área de investigación de fusión, la fusión por confinamiento inercial (ICF) ayuda a los estados con experiencia en pruebas nucleares a avanzar en su programa de armas sin tener que realizar más pruebas a gran escala. Corea del Norte comenzó a trabajar en un estudio ICF en el momento en que afirmó tener éxito en la realización de pruebas de armas termonucleares. Si bien esta no es la única tecnología de fusión que el país está explorando, el objetivo inmediato de su investigación ICF parece ser desarrollar un programa de simulación por computadora que pueda usarse como parte de un sistema de gestión de reservas.
La capacidad ICF de Corea del Norte parece estar en la etapa embrionaria por ahora, y hay muchos desafíos cuando se trata de adquirir realmente la capacidad ICF completa en la que se pueden realizar experimentos. Sin embargo, las posibles aplicaciones de las tecnologías de fusión al programa de armas del país son suficientes para justificar una mayor implementación de sanciones en el ámbito académico para ayudar a impedir las posibles ambiciones de fusión del Norte.
Tecnologías de fusión y sus aspectos de doble uso
Una reacción de fusión entre elementos ligeros, como el deuterio, el tritio y el helio-3, forma diferentes elementos y libera energía. Las reacciones de fusión generalmente ocurren a temperaturas extremadamente altas y, a menudo, bajo una gran presión. Tales condiciones extremas pueden cumplirse fácilmente dentro de los dispositivos explosivos nucleares debido al enorme calor y las presiones generadas por las reacciones de fisión. Las armas nucleares avanzadas, como los dispositivos termonucleares y reforzados, adoptan mecanismos de fusión para mejorar su rendimiento y la eficiencia de la utilización de material fisionable. En el ámbito civil, la creación de condiciones propicias para las reacciones de fusión requiere una enorme cantidad de aporte de energía para calentar o comprimir el combustible de fusión.
Hay tres ramas principales en el campo de la fusión nuclear: fusión por confinamiento magnético (MCF), fusión por objetivo magnetizado (MTF) e ICF.
Para aplicaciones civiles, la comunidad de fusión considera que el MCF basado en tokamak es el candidato más viable para una fuente de energía. Aproximadamente 35 estados de todo el mundo están colaborando actualmente para realizar la energía de fusión en el tokamak más grande del mundo, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), que se encuentra en Francia. Mientras tanto, ICF y MTF son opciones remotas para ser fuentes de energía factibles debido a una gran cantidad de desafíos técnicos y económicos. Por ejemplo, técnicamente es un desafío mantener la uniformidad de los láseres cuando se intenta golpear una cápsula de combustible. Los costos asociados con la creación de las condiciones adecuadas para lograr la ignición por fusión a través de capacitores o haces de alta energía son demasiado importantes para compensarlos con el nivel de producción de energía actualmente alcanzable.
En términos de aplicaciones militares, los materiales fisionables y de fusión se queman en micro o nanosegundos bajo altas temperaturas y presiones dentro de dispositivos explosivos nucleares. En este sentido, MCF está lejos de ser aplicable para uso militar debido a su dependencia del combustible de fusión de baja densidad y requiere un largo tiempo de confinamiento.[2] Sin embargo, ICF plantea riesgos de proliferación más significativos. La utilización de rayos X en ICF de accionamiento indirecto es comparable a la implosión de la etapa secundaria de los dispositivos termonucleares. La etapa de fisión primaria de un arma termonuclear genera rayos X que comprimen la etapa secundaria y dan como resultado una explosión termonuclear.
Los científicos especializados en armas pueden comparar sus códigos de simulación de armas nucleares con los datos recopilados de las pruebas nucleares realizadas en el pasado. Luego, los programas de simulación y los datos que se han adquirido recientemente de los experimentos ICF pueden proporcionar a los científicos la capacidad de estudiar las operaciones internas de las armas termonucleares o potenciadas más allá de la comprensión actual de las características de diseño sin requerir más pruebas nucleares a gran escala. Como ejemplo de ICF para aplicaciones militares, la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Lawrence Livermore lleva a cabo experimentos ICF de accionamiento indirecto y simulaciones por computadora para apoyar el Programa de Administración de Arsenales (SSP) de EE. UU.
Los experimentos relacionados con MTF pueden ayudar a los científicos de armas a comprender las características inexploradas del combustible de fusión ionizado en general. Para aplicaciones más específicas de armas, un estudio sugiere que el MTF de alto poder explosivo tiene el potencial de ayudar en el desarrollo de bombas de fusión pura. Este estudio ilustra que un dispositivo MTF con unas tres toneladas métricas de peso podría producir unas 2,5 toneladas de rendimiento. Esto significa que una bomba de fusión pura basada en MTF no tiene una ventaja sobre los explosivos convencionales en términos de relación rendimiento-peso, aunque agregar uranio natural al dispositivo puede generar una ventaja marginal. La antigua Unión Soviética intentó en vano desarrollar bombas de fusión pura con MTF impulsadas por explosivos.
Figura 1. Ilustración de ICF de accionamiento indirecto.
Figura 2. Otra ilustración de ICF de impulso indirecto.
Figura 3. Ilustración de una máquina tokamak.
Investigación de fusión de Corea del Norte
Desde 1991 hasta 2017, ha habido evidencia tanto en los círculos académicos como en los medios estatales de los esfuerzos de Corea del Norte para desarrollar los tres segmentos de su programa de fusión nuclear. A continuación se enumeran algunos de los hallazgos clave del análisis de información de fuente abierta.
Primero, Corea del Norte ha realizado investigaciones sobre MCF durante las últimas tres décadas. Entre 1991 y 2010, el Journal publicó unos diez artículos sobre MCF, principalmente explorando las características de los campos magnéticos en un tokamak con dimensiones particulares.[3] En 2010, los medios estatales de Corea del Norte informaron haber logrado un "gran avance hacia el desarrollo de nuevas energías", lo que puede referirse a su progreso tecnológico en la investigación de MCF. Científicos norcoreanos de la Universidad Tecnológica Kim Chaek afirmaron que el país estaba construyendo una planta de energía de fusión en el campo en 2015, aunque no se ha encontrado evidencia de tal instalación. Entre 2016 y 2017, los científicos de Corea del Norte reanudaron su investigación sobre la fusión con un enfoque particular en la eficiencia económica de un reactor de fusión.[4] El número de fuentes que citan investigaciones y desarrollos relacionados con MCF indica que Corea del Norte ha centrado la mayoría de sus esfuerzos en buscar MCF entre las tres ramas principales de las tecnologías de fusión.
En segundo lugar, Corea del Norte parece haber hecho esfuerzos modestos en tecnologías de fusión con potencial militar, como MTF e ICF. Entre 2005 y 2017, el Journal publicó cuatro artículos sobre MTF. Dos de los cuales se titularon: "Sobre la simulación de algunos parámetros en el proceso de implosión del revestimiento metálico para la fusión de objetivos magnetizados (MTF)" en 2017 y "Simulación matemática del proceso de compresión electromagnética del revestimiento metálico" en 2011.[5] El estudio de 2017 afirma que el resultado de las simulaciones por computadora de Corea del Norte cumplió con las condiciones para la ignición por fusión y que lograron establecer un sistema para simular el proceso de implosión de MTF.[6] Mientras tanto, los estudios de Corea del Norte sobre MTF emplearon un MTF impulsado por un banco de condensadores en lugar de un MTF impulsado por explosivos, lo que indica que la investigación de MTF de Corea del Norte puede no haber estado destinada a bombas de fusión pura.
En términos de ICF, el Journal publicó un estudio durante el período mencionado anteriormente. En 2017, el artículo “Research on the Mathematical Modeling for the Numerical Simulation of Indirect-Driven ICF Targets” afirmó que se debe promover la investigación básica en energía nuclear para resolver la apretada situación energética del país.[8] El autor del estudio afirma que el proyecto eligió el ICF de accionamiento indirecto sobre el ICF de accionamiento directo debido a los desafíos técnicos asociados con el enfoque directo.[9] Sin embargo, como se indicó anteriormente, el ICF de accionamiento indirecto se utiliza principalmente para aplicaciones militares. Por lo tanto, es imposible descartar por completo el posible aspecto militar de la investigación ICF de Corea del Norte a pesar de las afirmaciones públicas del Norte. Lo que se ha deducido de las revistas de Corea del Norte es que el país tiene como objetivo desarrollar un programa de simulación especializado en ICF de accionamiento indirecto, ya que no existe un programa de simulación disponible públicamente para ICF de accionamiento indirecto.
En tercer lugar, los hitos del programa de fusión de Corea del Norte coinciden con algunas de sus narrativas sobre la fusión y las pruebas nucleares. Por ejemplo, en la época en que Corea del Norte afirmó haber logrado la energía de fusión (2010), el Journal publicó una cantidad sin precedentes de estudios sobre MCF, en comparación con otros períodos en los que solo aparecían estudios ocasionales relacionados con MCF. En 2016 y 2017, Corea del Norte realizó las supuestas pruebas de bombas de hidrógeno. Durante ese período, Corea del Norte publicó los estudios antes mencionados sobre ICF y MTF de impulso indirecto.[10]
En resumen, sabemos que Corea del Norte ha estado estudiando la fusión nuclear desde al menos 1991. Parecería que el orden de prioridad de Corea del Norte ha sido desarrollar MCF, seguido de MTF y luego ICF, como lo demuestra la cantidad de publicaciones y los años de esfuerzos para la investigación científica. Esto puede tener fines tanto civiles como militares, como lo demuestran las actuales actividades nucleares basadas en la fisión en el país. Sin embargo, MTF e ICF pueden tener el potencial de ayudar a los científicos de Corea del Norte a comprender la física relacionada con las armas y avanzar en su programa de armas nucleares. Vale la pena señalar que los esfuerzos recientes de Corea del Norte parecen estar enfocados en desarrollar programas de simulación para ICF de accionamiento indirecto.
Implicaciones
Si se realiza, el propósito militar potencial de un programa ICF de Corea del Norte podría ser desarrollar un sistema para el avance, refinamiento y mantenimiento de sus arsenales de armas sin necesidad de realizar pruebas nucleares a gran escala. Como se indicó anteriormente, los países que ya tienen experiencia en pruebas nucleares pueden mejorar su comprensión de la física de las armas y mantener de forma segura sus programas de armas sin más pruebas a través de experimentos ICF. En 2017, Corea del Norte declaró que su prueba de armas nucleares se llevó a cabo para validar “la precisión y credibilidad de la tecnología de control de potencia y el diseño estructural interno”, que se desarrolló a partir de su prueba anterior con la “bomba H piloto” en 2016. Si Corea del Norte recopiló suficientes datos de prueba de un entorno controlado y usó esa información para futuras simulaciones ICF, es posible que ya no requiera pruebas subterráneas adicionales.
Sin embargo, al menos tres desafíos importantes pueden obstaculizar la capacidad de Corea del Norte para adquirir una capacidad de gestión de armas comparable a la de otros estados con armas nucleares. Primero, es posible que Corea del Norte no haya recopilado suficientes datos para mantener sus reservas sin realizar más pruebas. Por ejemplo, Francia evaluó que necesitaría alrededor de siete u ocho pruebas para garantizar una alta confianza en la seguridad de sus dispositivos termonucleares TN-75 para equiparlos con misiles balísticos lanzados desde submarinos (SLBM); por lo tanto, dos pruebas de Corea del Norte pueden no ser suficientes. Mientras tanto, Corea del Norte realizó solo dos pruebas termonucleares, que pueden requerir datos de prueba adicionales.
En segundo lugar, es posible que Corea del Norte no pueda pagar los inmensos costos de construir equipos e instalaciones relacionados con ICF. Las Instalaciones Nacionales de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en los EE. UU. cuestan alrededor de $ 3.5 mil millones de dólares, una suma considerable para un país como Corea del Norte.
En tercer lugar, y lo que es más importante, sería extremadamente difícil para Corea del Norte adquirir supercomputadoras para simulaciones de armas bajo el actual régimen de sanciones.[11]
Si bien es posible que a Corea del Norte le falten muchos años para adquirir capacidades relacionadas con la ICF, su éxito en esta área complicaría aún más las negociaciones de desnuclearización en el futuro. Por ejemplo, las administraciones de Clinton a Obama mantuvieron la posición de que los experimentos ICF no están prohibidos por el Tratado de Prohibición Completa de Pruebas Nucleares (CTBT). Esto sugiere que firmar el CTBT no sería una negociación difícil para Corea del Norte en las negociaciones de desnuclearización, mientras que tal gesto por parte de Corea del Norte puede requerir enormes concesiones diplomáticas y económicas de las contrapartes.
Para impedir que Corea del Norte desarrolle ICF con fines militares, es posible que los futuros esfuerzos de no proliferación deban utilizar mejor el marco de no proliferación existente como un paso práctico e inmediato. En otras palabras, es posible que los estados deban prestar más atención a las transferencias de los elementos necesarios para la investigación de ICF a Corea del Norte a través de la implementación mejorada de las sanciones y los controles de exportación. Los elementos objetivo sujetos al marco actual de no proliferación incluyen, entre otros: materiales para fusión, como deuterio, tritio y litio; datos y programas relacionados con pruebas nucleares y experimentos ICF; computadoras de alta gama; equipos de prueba para dispositivos explosivos nucleares; y conocimiento tácito y asistencia técnica para la investigación ICF.
Estos controles deben cubrir tanto los medios tangibles como los intangibles como formas de transferencia de tecnología. Uno de los lugares relevantes para tales transferencias intangibles de tecnología (ITT) son las colaboraciones científicas internacionales que involucran a investigadores afiliados a instituciones académicas de Corea del Norte, como especificó el Panel de Expertos que asesora al Comité de Sanciones contra Corea del Norte del Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas en su reciente informe anual.
Figura 4. Resumen del programa de fusión de Corea del Norte y eventos relacionados.
