¿Las armas nucleares son energéticamente negativas?

Question

No estoy seguro de si esto pertenece aquí, a Química, a Historia, o a algún otro sitio de Stack Exchange, pero lo empezaré aquí y agradeceré la migración a un sitio diferente si es apropiado.

Al leer un poco sobre la historia del Proyecto Manhattan, y la posterior investigación sobre armas nucleares, es obvio que normalmente se necesita una enorme cantidad de energía eléctrica para refinar, reducir, separar y enriquecer el uranio y el plutonio (y probablemente también otros materiales) que entran en la parte "explosiva" del combustible del arma. Aunque una explosión nuclear libera una enorme cantidad de energía en un período de tiempo extremadamente breve, ¿cómo se compara esto con la cantidad de energía que se habría utilizado para generar el material combustible en primer lugar, durante meses y años de procesamiento y enriquecimiento a partir de las materias primas? Obviamente, hay muchas variables, tanto en el refinado del combustible como en el rendimiento de los explosivos, por lo que las respuestas aproximadas son perfectamente aceptables para mí.

Sólo me pregunto si las armas nucleares son "energéticamente negativas", si se compara lo que se utilizó para producir el arma, con el rendimiento explosivo.

Answer 1

Se dice que la detonación del Hombre Gordo que destruyó Nagasaki liberó 88 TJ, o 24 GWh de energía, lo que es bastante pequeño para los estándares de las bombas H modernas, de 1 a 50 PJ o de 270 a 13.500 GWh.

Por otra parte, según este ( http://www.ipsr.ku.edu/ksdata/ksah/energy/18ener7.pdf ) el Estado de Nuevo México en 2019 utilizó unos 11.000 GWh en todo un año, o unas 2-3 bombas H modernas de gama alta. Y el uso de energía del estado es al menos el doble de lo que era en 1945 me imagino, basado en las tendencias generales de los Estados Unidos.

Así que, teniendo en cuenta todo el coste de desarrollo, por ejemplo, todas las centrifugadoras funcionando durante meses para enriquecer, es difícil decir si las centrales nucleares originales eran energéticamente positivas, pero las modernas definitivamente lo son, o lo serían si alguna vez se utilizaran.

Esperemos que ese retorno de la inversión nunca se haga realidad.

Answer 2

Resulta que el enriquecimiento nuclear en la vanguardia de la tecnología no era tan eficiente. Dependía de muchos cables de alta corriente para generar los campos electromagnéticos necesarios para el enriquecimiento. Este consumo de energía, y el correspondiente préstamo de plata del Tesoro de EE.UU. para el cableado (para no llamar la atención por el consumo de cobre) está documentado en el artículo de American Scientist, De la bóveda del Tesoro al Proyecto Manhattan .

A mediados de julio, la instalación había producido algo más de 50 kilogramos. Para entonces Y-12 había consumido unos 1.600 millones de kilovatios-hora de electricidad, unas 100 veces la energía producida por la bomba llamada Little Boy, que fue lanzada sobre Hiroshima el 6 de agosto de 1945.

Así que estas bombas eran decididamente energéticamente negativas.