Introdução
As ambições nucleares da Coreia do Norte serviram a dois propósitos: energia nuclear para autossuficiência e armas nucleares para poder militar. Isso foi demonstrado por meio de suas atuais atividades nucleares baseadas na fissão - produzindo material físsil e conduzindo seis testes de explosão nuclear subterrânea. Desde pelo menos 1991, no entanto, há evidências na mídia norte-coreana e em revistas científicas, como o Journal of Kim Il Sung University (doravante "o Journal") , que o país também busca a fusão nuclear. Esta é outra tecnologia de uso duplo que pode ser usada tanto para a produção de energia civil quanto para a aquisição de recursos relacionados a armas.
De suas muitas aplicações possíveis na área de pesquisa de fusão, a fusão por confinamento inercial (ICF) ajuda os estados com experiência em testes nucleares a avançar em seu programa de armas sem ter que realizar mais testes em grande escala. A Coréia do Norte começou a trabalhar em um estudo do ICF na época em que alegou sucesso na realização de testes de armas termonucleares. Embora esta não seja a única tecnologia de fusão que o país está explorando, o objetivo imediato de sua pesquisa ICF parece ser o desenvolvimento de um programa de simulação de computador que pode ser usado como parte de um sistema de gerenciamento de estoque.
A capacidade de ICF da Coreia do Norte parece estar em estágio embrionário por enquanto, e há muitos desafios quando se trata de realmente adquirir capacidade total de ICF em que os experimentos possam ser executados. No entanto, as aplicações potenciais de tecnologias de fusão ao programa de armas do país são suficientes para justificar uma maior implementação de sanções no domínio acadêmico para ajudar a impedir as ambições de fusão potenciais do Norte.
Tecnologias de fusão e seus aspectos de uso duplo
Uma reação de fusão entre elementos leves, como deutério, trítio e hélio-3, forma diferentes elementos e libera energia. As reações de fusão geralmente ocorrem em temperaturas extremamente altas e muitas vezes sob grande pressão. Essas condições extremas podem ser facilmente encontradas em dispositivos explosivos nucleares devido ao enorme calor e pressões geradas pelas reações de fissão. Armas nucleares avançadas, como dispositivos termonucleares e reforçados, adotam mecanismos de fusão para aumentar seus rendimentos e a eficiência da utilização de material físsil. No domínio civil, a criação de condições propícias a reações de fusão requer uma imensa quantidade de entrada de energia para aquecer ou comprimir o combustível de fusão.
Existem três ramos principais no campo da fusão nuclear: fusão de confinamento magnético (MCF), fusão de alvo magnetizado (MTF) e ICF.
Para aplicações civis, a comunidade de fusão considera o MCF baseado em tokamak o candidato mais viável para uma fonte de energia. Aproximadamente 35 estados em todo o mundo estão atualmente colaborando para realizar energia de fusão no maior tokamak do mundo, o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER), localizado na França. Enquanto isso, ICF e MTF são opções remotas para serem fontes de energia viáveis devido a uma infinidade de desafios técnicos e econômicos. Por exemplo, é tecnicamente desafiador manter a uniformidade dos lasers ao tentar atingir uma cápsula de combustível. Os custos associados à criação das condições certas para alcançar a ignição por fusão por meio de capacitores ou feixes de alta energia são muito significativos para serem compensados pelo nível atualmente alcançável de produção de energia.
Em termos de aplicações militares, materiais físseis e de fusão são queimados em micro ou nanossegundos sob alta temperatura e pressão dentro de dispositivos explosivos nucleares. A este respeito, MCF está longe de ser aplicável para uso militar devido à sua dependência de combustível de fusão de baixa densidade e exigindo um longo tempo de confinamento.[2] No entanto, o ICF apresenta riscos de proliferação mais significativos. A utilização de raios X em ICF de acionamento indireto é comparável à implosão do estágio secundário de dispositivos termonucleares. O estágio primário de fissão de uma arma termonuclear gera raios X que comprimem o estágio secundário e resultam em uma explosão termonuclear.
Os cientistas de armas podem comparar seus códigos de simulação de armas nucleares com os dados coletados dos testes nucleares realizados no passado. Então, os programas de simulação e os dados que foram adquiridos recentemente dos experimentos do ICF podem fornecer aos cientistas a capacidade de pesquisar as operações internas de armas termonucleares ou reforçadas além da compreensão atual dos recursos de design, sem exigir mais testes nucleares em grande escala. Como um exemplo de ICF para aplicações militares, o National Ignition Facility (NIF) no Laboratório Lawrence Livermore realiza experimentos de ICF de acionamento indireto e simulações de computador para apoiar o Programa de Administração de Estoques dos EUA (SSP).
Os experimentos relacionados ao MTF podem ajudar os cientistas de armas a entender as características inexploradas do combustível de fusão ionizado em geral. Para aplicações mais específicas de armas, um estudo sugere que o MTF de alto explosivo tem o potencial de ajudar no desenvolvimento de bombas de fusão pura. Este estudo ilustra que um dispositivo MTF com cerca de três toneladas métricas de peso pode produzir cerca de 2,5 toneladas de rendimento. Isso significa que uma bomba de fusão pura baseada em MTF não tem vantagem sobre os explosivos convencionais em termos de relação rendimento-peso, embora a adição de urânio natural ao dispositivo possa trazer uma vantagem marginal. A ex-União Soviética tentou desenvolver bombas de fusão pura com MTF de alto explosivo sem sucesso.
Figura 1. Ilustração da ICF de direção indireta.
Figura 2. Outra ilustração de ICF de direção indireta.
Figura 3. Ilustração de uma máquina tokamak.
Pesquisa de fusão da Coreia do Norte
De 1991 a 2017, houve evidências nos círculos acadêmicos e na mídia estatal dos esforços da Coreia do Norte para desenvolver todos os três segmentos de seu programa de fusão nuclear. Algumas das principais descobertas da análise de informações de código aberto estão listadas abaixo.
Primeiro, a Coréia do Norte realizou pesquisas sobre MCF nas últimas três décadas. Entre 1991 e 2010, o Journal publicou cerca de dez artigos sobre MCF, principalmente explorando as características dos campos magnéticos em um tokamak com dimensões particulares.[3] Em 2010, a mídia estatal norte-coreana relatou ter feito um “avanço para o desenvolvimento de novas energias”, o que pode se referir ao seu progresso tecnológico na pesquisa de MCF. Cientistas norte-coreanos da Kim Chaek University of Technology afirmaram que o país estava construindo uma usina de fusão no campo em 2015, embora nenhuma evidência de tal instalação tenha sido encontrada. Entre 2016 e 2017, cientistas norte-coreanos retomaram suas pesquisas sobre fusão com foco particular na eficiência econômica de um reator de fusão.[4] O número de fontes citando pesquisas e desenvolvimentos relacionados ao MCF indica que a Coréia do Norte concentrou a maioria de seus esforços na busca do MCF entre os três principais ramos das tecnologias de fusão.
Segundo, a Coréia do Norte parece ter feito esforços modestos em tecnologias de fusão com potencial militar, como MTF e ICF. Entre 2005 e 2017, o Jornal publicou quatro matérias no MTF. Dois dos quais foram intitulados: “Sobre a simulação de alguns parâmetros no processo de implosão do revestimento metálico para fusão de alvo magnetizado (MTF)” em 2017 e “Simulação matemática do processo de compressão eletromagnética do revestimento metálico” em 2011.[5] O estudo de 2017 afirma que o resultado das simulações de computador da Coreia do Norte atendeu às condições para ignição por fusão e que eles conseguiram estabelecer um sistema para simular o processo de implosão do MTF.[6] Enquanto isso, os estudos norte-coreanos sobre MTF empregaram um MTF acionado por banco de capacitores em vez de um MTF acionado por alto explosivo, indicando que a pesquisa norte-coreana de MTF pode não ter sido planejada para bombas de fusão pura.[7]
Em termos de ICF, o Journal publicou um estudo durante o período acima referido. Em 2017, o artigo “Pesquisa sobre a modelagem matemática para a simulação numérica de alvos ICF de direção indireta” afirmou que a pesquisa básica para energia nuclear deve ser promovida para resolver a situação energética apertada no país.[8] O autor do estudo afirma que o projeto escolheu o ICF de acionamento indireto em vez do ICF de acionamento direto devido aos desafios técnicos associados à abordagem direta.[9] Como afirmado anteriormente, no entanto, o ICF de acionamento indireto é usado principalmente para aplicações militares. Portanto, é impossível descartar completamente o potencial aspecto militar da pesquisa da ICF da Coreia do Norte, apesar das reivindicações públicas do Norte. O que foi coletado das revistas norte-coreanas é que o país visa desenvolver um programa de simulação especializado em ICF de acionamento indireto, uma vez que não há programa de simulação disponível publicamente para ICF de acionamento indireto.
Em terceiro lugar, os marcos do programa de fusão da Coreia do Norte coincidem com algumas de suas narrativas sobre fusão e testes nucleares. Por exemplo, na época em que a Coréia do Norte alegou sucesso na obtenção de energia de fusão (2010), o Journal publicou um número sem precedentes de estudos sobre MCF, em comparação com outros períodos em que apenas estudos ocasionais relacionados a MCF apareceram. Em 2016 e 2017, a Coreia do Norte realizou seus alegados testes de bomba de hidrogênio. Durante esse período, a Coréia do Norte publicou os estudos acima mencionados sobre ICF e MTF de direção indireta.[10]
Em suma, sabemos que a Coréia do Norte estuda a fusão nuclear desde pelo menos 1991. Parece que a ordem de prioridade da Coréia do Norte tem sido o desenvolvimento do MCF, seguido pelo MTF e depois pelo ICF, conforme exemplificado pelo número de publicações e os anos de esforços para a pesquisa científica. Isso pode ter fins civis e militares, como exemplificado pelas atuais atividades nucleares baseadas em fissão no país. No entanto, o MTF e o ICF podem ter o potencial de ajudar os cientistas norte-coreanos a entender a física relacionada a armas e avançar em seu programa de armas nucleares. Vale a pena notar que os esforços recentes da Coréia do Norte parecem estar focados no desenvolvimento de programas de simulação para ICF de acionamento indireto.
Implicações
Se realizado, o potencial propósito militar de um programa ICF norte-coreano pode ser desenvolver um sistema para o avanço, refinamento e manutenção de seus estoques de armas sem a necessidade de realizar testes nucleares em grande escala. Conforme declarado anteriormente, os países que já possuem experiência em testes nucleares podem aprimorar sua compreensão da física de armas e manter com segurança seus programas de armas sem mais testes por meio de experimentos ICF. Em 2017, a Coreia do Norte afirmou que seu teste de arma nuclear foi realizado para validar “a precisão e credibilidade da tecnologia de controle de energia e design estrutural interno”, que foi desenvolvido a partir de seu teste anterior na “bomba-H piloto” em 2016. Se a Coréia do Norte coletasse dados de teste suficientes de um ambiente controlado e usasse essas informações para futuras simulações do ICF, talvez não precisasse mais de testes subterrâneos adicionais.
No entanto, pelo menos três grandes desafios podem impedir a capacidade da Coreia do Norte de adquirir uma capacidade de gerenciamento de armas comparável à de outros estados com armas nucleares. Primeiro, a Coreia do Norte pode não ter coletado dados suficientes para manter seus estoques sem testes adicionais. Por exemplo, a França avaliou que precisaria de cerca de sete ou oito testes para garantir alta confiança na segurança de seus dispositivos termonucleares TN-75 para equipá-los com mísseis balísticos lançados por submarinos (SLBMs); portanto, dois testes da Coreia do Norte podem não ser suficientes. Enquanto isso, a Coreia do Norte realizou apenas dois testes termonucleares, o que pode exigir dados de teste adicionais.
Segundo, a Coréia do Norte pode não ser capaz de arcar com os imensos custos de construção de equipamentos e instalações relacionados ao ICF. As Instalações Nacionais de Ignição do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, custam cerca de US$ 3,5 bilhões – uma quantia considerável para um país como a Coreia do Norte.
Em terceiro lugar, e mais importante, seria extremamente difícil para a Coreia do Norte adquirir supercomputadores para simulações de armas sob o atual regime de sanções.[11]
Embora a Coréia do Norte possa estar a muitos anos de adquirir capacidades relacionadas ao ICF, seu sucesso nessa área complicaria ainda mais as negociações de desnuclearização no futuro. Por exemplo, as administrações de Clinton a Obama mantiveram a posição de que os experimentos do ICF não são proibidos pelo Tratado de Proibição Abrangente de Testes Nucleares (CTBT). Isso sugere que a assinatura do CTBT não seria uma negociação difícil para a Coreia do Norte nas negociações de desnuclearização, enquanto tal gesto da Coreia do Norte pode exigir enormes concessões diplomáticas e econômicas das contrapartes.
Para inibir a Coréia do Norte de desenvolver ICF para fins militares, os futuros esforços de não-proliferação podem precisar utilizar melhor a estrutura de não-proliferação existente como uma etapa imediata e prática. Em outras palavras, os estados podem precisar prestar mais atenção às transferências dos elementos necessários para a pesquisa do ICF para a Coreia do Norte por meio da implementação aprimorada das sanções e controles de exportação. Os elementos-alvo sujeitos à atual estrutura de não proliferação incluem, entre outros: materiais para fusão, como deutério, trítio e lítio; dados e programas relacionados a testes nucleares e experimentos ICF; computadores de última geração; equipamento de teste para dispositivos explosivos nucleares; e conhecimento tácito e assistência técnica para a pesquisa da CIF.
Esses controles devem abranger meios tangíveis e intangíveis como formas de transferência de tecnologia. Um dos locais relevantes para essas transferências intangíveis de tecnologia (ITT) são as colaborações científicas internacionais envolvendo pesquisadores afiliados a instituições acadêmicas norte-coreanas, como o Painel de Especialistas que assessora o Comitê de Sanções do Conselho de Segurança das Nações Unidas sobre a Coreia do Norte especificou em seu recente relatório anual.
Figura 4. Visão geral do programa de fusão norte-coreano e eventos relacionados.
