lunes, 28 de marzo de 2011

Un reactor nuclear de 2000 millones de años

Por desgracia hoy está en boca de todos la tragedia sucedida en el reactor de Fukushima. Aunque no está en primera página ahora mismo (A los medios les mola más Gadafi) los japoneses tienen por delante años de lucha con el reactor antes de eliminarcompletamente el problema. 

Aunque el primer reactor nuclear de fisión hecho por el hombre data de 1942 no se trata de la primera reacción de este tipo que se produce en nuestro planeta. De hecho, hace nada menos que dos mil millones se producían de manera espontánea en nuestro planeta. Dado que la cosa suena un poco rara (como poco) vamos a intentar explicarlo un poco y por eso, vamos a empezar desde el principio. Supongo que sabrás que todo los que ves tiene dos orígenes más o menos claros: El Big Bang y las estrellas (Si alguien se esperaba encontrar algo respecto a seres con superpoderes, este no es su blog) Unos 300.000 años tras el Big-Bang el universo se enfría y se vuelve transparente o lo que es lo mismo, se juntan los electrones y los hadrones y forman átomos de hidrógeno. Y eso es lo que había al principio. Esos átomos se van juntando con el tiempo (mucho tiempo) y forman las estrellas. Cuando las estrellas se encienden van formando inicialmente átomos de helio (o más bien, núcleos de helio dado que las estrellas son plasma, los electrones andan por ahí a sus anchas) A medida que las estrellas queman el hidrógeno su combustible se va agotando y empiezan a quemar helio (si cumplen con ciertas condiciones de masa) y genera elementos más pesados como el silicio, el carbono o el oxígeno, hasta llegar al hierro cuya fusión no puede aportar más energía a la estrella. Dado que la estrella no puede ya soporta la presión de su propia gravedad se colapsa hacia su interior en un breve espacio de tiempo (ojo a esto, que es importante para más adelante) y en ese lapso de tiempo se producen los elementos más pesados que el hierro. El elemento más pesado conocido en la Tierra y producido de forma natural es el uranio, todos los demás elementos más pesados son obtenidos por procesos artificiales.

El uranio que se encuentra en la Tierra tiene dos isótopos estables como casi todo el mundo sabe: el U235 y el U238. El primero es el 0,7% del total y el otro, el 99,3% (aproximadamente) El primero es altamente radiactivo y el segundo mucho menos (lo que no quitan que ambos sean tóxicos de narices) Los materiales radiactivos tienen una característica muy peculiar conocida como periodo de semidesintegración o lo que es lo mismo, al cabo de ese periodo, la mitad del material que teníamos habrá transmutado a otro elemento y por cosas de la cuántica, es así, no cambia con la temperatura, el clima o la clasificación de la liga; o dicho de otra forma. si tenemos un kg de un material con una semivida de 1 año, al cabo de este periodo de tiempo habrá medio kg del material y algo menos de otro medio de otra cosa. Al cabo de otro año tendremos 250 g, al siguiente 125 g, .... Por ejemplo, el tritio que forma parte del núcleo de una bomba de atómica tiene que ser sustituido cada cierto tiempo porque al cabo de 12,3 años la mitad del tritio se convierte en helio-3 (lástima que el tritio sea tan complicado de conseguir ya que el Helio-3 es muy interesante)

En el caso del Uranio 235 el periodo de semivida es de 703 millones de años y el del U238 de 4.400 millones de años, lo que significa que hace si nos remontamos al pasado ese periodo de tiempo (en que no había ni dinosaurios) el % de U236 era de aproximadamente el 1,4% del uranio total y 700 millones de años antes era en torno al 2,8% y otros 700 millones de años antes, el 5,6 % (bueno, un poco menos porque también había U238 que también tiene semivida y no me he molestado en calcularla) ¿qué % de U235 hace falta para una central nuclear? Si nos atenemos a lo que cuenta Yuri Gagarin en la central nuclear de Cofrentes se utiliza un uranio enriquecido al 3,6 % con lo que si ponemos las cantidades de uranio necesarias y algo que haga de moderador de neutrones, ya tenemos nuestra propia central nuclear natural. 

Pues eso ha ocurrido en África hace dos mil millones de años, en la región de Oklo.Unos técnicos nucleares franceses en los años 70 encontraron que el % de U235 y U238 había variado en unas muestras de Uranio que provenía de esta región de centroafricana. Como he comentado un poco más arriba, el uranio se formó durante el colapso de una estrella con lo que el % de sus isótopos es el mismo en todas las muestras que se toman en el sistema solar (Tierra, Luna, meteoritos, ...) ya que todo se formó a la vez (la Tierra es grande, pero al lado del Sol es una mota de polvo y el sol tampoco es que sea una maravilla como estrella) y hasta 1945 (cuando se empezaron a producir explosiones nucleares en nuestro planeta) la cantidad de isótopos es la misma en cada elemento. Por ejemplo, cuando te comes un plátano, el 0,012% del potasio que contiene es radiactivo, ya sea de Canarias o de Chernóbil (otra cosa es que el plátano de Chernóbil tenga otro regalitos aparte) Por esa misma razón la prueba del carbono-14 ya no sirve para medir la edad de seres vivos que fallezcan tras esa fecha (sigue funcionando con los anteriores, aviso a sindonólogos y otras hierbas) Los franceses investigaron y descubrieron que en esta región africana los aluviones consiguieron acumular la suficiente cantidad de uranio como para iniciar una reacción en cadena espontánea (no es la única vez que pasó)

El uranio no fisiona tan fácilmente. Aunque un neutrón suelto puede desencadenar la reacción en cadena, no sirve cualquier neutrón. Hay que aminorar su velocidad de alguna manera para que la reacción se mantenga por sí misma. Para eso se emplean los moderadores de neutrones como el grafito, el agua pesada o ... el agua (pura y simplemente) El agua llenó la cavidad donde se producía la fisión y ayudó a que esta se produjera durante algún tiempo ... unos cientos de miles de años, más o menos lo que consumió el U235 y mostró las anomalías que ahora conocemos.

Si alguien teme estar sobre un reactor nuclear natural creo que podré tranquilizarle. Tras el paso de varios miles de millones de años la concentración de U235 ha disminuido tanto que es casi imposible que de forma natural se produzcan reactores naturales de fisión. Claro que si quieres ver uno de fusión, solo tienes que levantar la cabeza (da lo mismo de noche o de día)

Un saludo.

Para más información recomiendo la visita a este enlace.

martes, 22 de marzo de 2011

A 110 kms/hora

De todos es sabido que el día 7 de marzo de 2011 entró en España la limitación de velocidad en autopistas y autovías a 110 km/h. Supongo que a buena parte de los conductores (entre los que me encuentro) les habrá fastidiado ya que en general nos suele ir un pelín más rápido aunque también hay mucha queja de boquilla, de gente que no suele salir de la ciudad y luego son un peligro en carretera.

Hasta hoy no puede probar cómo se conducía a 110 km/h en España (fuera si lo había probado) ya que aunque tengo que hacer 16 kms todos los días para ir a trabajar (y otros tantos de vuelta) la autovía que utilizo tiene un límite de 100. Utilizando el ordenador del coche he tomado una serie de datos para sacar ciertas conclusiones.

En primer lugar, las sensación que tengo al circular a 110 km/h es que todo va más despacio (de hecho, es que va más despacio) La gente está bastante concienciada con los nuevos límites y circulando a unos 110-115 de aguja (unos 111 según el GPS)  se adelanta a muchos coches. Los que te pasan en general, no lo hacen a más de 130 (y eso solo uno) Los adelantamientos son más largos, aunque ya no hay sorpresas del típico que se pone a adelantar un camión sin mirar quien viene. Algunas curvas que hay que tomar con cuidado a más velocidad se convierten en algo leve y una ventaja, ahora cuando aparece un límite de 100 no da pereza el tener que bajar 20-30 kms para respetarlo (o para que no te caze un radar, tanto da) Con levantar un poco el pie, ya está.

Tras las sensaciones subjetivas, vamos a ver los datos fríos y ver que conclusiones podemos sacar:

- Kms recorridos: 252. La mayor parte por autopista (unos 220 kms) y el resto, ciudad, polígonos, ...  y unas cuantas vuelas para aparcar. El tráfico de la autovía era completamente fluido y sin atascos en la ciudad
- Litros consumidos: 16,6 (diesel) o lo que es lo mismo 21,24 € (a 1,28 €/litro)
- Velocidad media a lo largo de todo el recorrido: 70 Km/h
- Tiempo total: 3 horas, 36 minutos.
- Consumo medio: 6,59 litros (8,43 €/100 km/h)



¿Qué se aprecia? Varias cosas. La primera de ella es que la velocidad media ha bajado un poquito, pero no demasiado (menos de los 10 Km/h) La razón es sencilla buena parte del tiempo no circulamos a la velocidad máxima permitida, sino a mucho menos (en un semáforo en rojo no nos movemos) De hecho, si no hago viajes como éste la velocidad media que marca mi ordenador es de unos 50-55 Km/h (y aproximadamente 2/3 de mis trayectos son por autovía) Antes de la bajada del límite he comprobado las medias y para hacer una media de 120 km/h hay que darle caña (crucero por encima de 140 y que no haya problemas de tráfico)

El consumo baja, no hace falta ser un ingeniero para darse cuenta que a menor velocidad, menor consumo (aunque algunos mientan afirmando lo contrario) La cosa es muy simple: el motor precisa generar más potencia para compensar la resistencia del aire (que aumenta con el cubo de la velocidad) En mi caso el descenso es considerable (mi coche es bastante gastón, por cierto) y de una media de 8-8,5 he bajado a 6,6. Habida cuenta que en carretera pura suelo gastar un poco menos que en un recorrido como este, voy a ajustar un poco el consumo y considerar que andaba por 7,8 (si,  mi coche gasta mucho, ya lo sé, yo soy quien llena el depósito) con lo que he ahorrado 1,2 litros por cada 100 km, lo que en este recorrido son un poco más de 3 litros. Un detalle curioso, los coches miden el consumo el litros por kms, mientras que el resto de vehículos, lo miden en litros por hora (como los tractores o los aviones) si aplicamos este mismo concepto a los coches encontramos que he consumido 4,6 litros a la hora, mientras que de la otra forma habría consumido 6,08 (una diferencia más que apreciable)

El jodío bebedor de gasóleo: el motor 2,5 de BMW
que monta Opel. Fuente: forocoches
El tiempo necesario para el recorrido aumenta, como es de cajón, aunque no aumenta tanto como podría parecer. El tiempo total invertido ha sido 3 horas y 36 minutos con una media de 70 km/h. Con una media de 78 Km/h hubiera sido 3 horas y 14 minutos (12 minutos más) El motivo de tardar tanto tiempo no es debido a la autovía, sino a los tramos en ciudad en los que invierto hora y pico (semáforos, vueltas para aparcar, etc) Volviendo al consumo por hora, encontramos que el ahorro de tiempo no compensa el compensa el aumento del consumo de combustible por hora. Aunque lo consumamos menos tiempo (un 10 % menos de tiempo) consumimos casi un 30% más cada hora.

Yendo al dinerito que al final es lo que nos interesa, el viaje me ha costado 21,24 € (a 1,28 €/litro) en contra de los 25,15 que hubiera gastado con el consumo normal. 4 € en 250 kms, 16 € en 1.000. Ahorro hay, per tampoco es que sea para tirar cohetes, pero mira, el dinero es mío.

De todo esto se pueden sacar unas cuantas conclusiones:
- Conducir a 110 es más aburrido, pero a todo se acostumbra uno (que se lo digan a los de EEUU) a cambio, debería haber menos accidentes (espero) Las curvas mal peraltadas son menos "pronunciadas" a menos velocidad.
- Se produce ahorro (en mi caso un 15%, seguramente con un coche más moderno y más eficiente el ahorro es menor) pero no es que sea espectacular. La razón de esta es muy simple. Tras los primeros 110 kms el consumo que marcaba el ordenador estaba por debajo de los 6 litros ... hasta que llegué a la ciudad. Unas cuantas vueltas y se me puso en 7 litros. En el viaje de vuelta bajó hasta los 6.6 de nuevo. El consumo grave se produce en la ciudad, no en la carretera (cosa ya ya sabíamos todos) Si estamos interesados en ahorrar lo mejor es dejar el coche en casa para moverse por ciudad dado que es dónde más se consume, con diferencia. En este caso y según el ordenador se han consumido unos 12 litros para hacer 200 kms y en torno a 4,5 para 52 ... un 50 % más de consumo.
- El número de multas ha caído espectacularmente. La gente está muy concienciada con el asunto de la limitación con lo que algo más se ahorran (a un mínimo de 50 € por multa, casi ahorras más así que con el consumo)

Si quieres ahorrar, deja el coche en casa para circular por ciudad. Piensa que en una hora por ciudad puedes quemar fácilmente 4 litros de combustible para hacer 20-25 kms con lo que posiblemente hagas más de 80 en carretera.

Por cierto, esto son datos calculados con mi coche. El mismo recorrido con otro coche debería sacar unos números distintos, aunque en la misma línea.

jueves, 3 de marzo de 2011

El porqué de la actuación de la aviación soviética en la SGM

A cualquier aficionado a la aviación le puede sorprender el comportamiento de la aviación soviética en los inicios de la SGM. Es también una conocido que la calidad de los aviones dejaba mucho que desear, especialmente en el periodo 1941-1942. Una simplificación (en parte basada en la propaganda del bloque occidental) hace pensar que eso siempre fue así. Vamos a analizar un poco la situación.

A diferencia de otros países como por ejemplo Alemania dónde todo lo que volaba estaba bajo el mando de la Luftwaffe (incluida el ala embarcada del inconcluso Graf Zeppelin) la URSS disponía de diferentes fuerzas aéreas con distintas misiones:
- VVS o aviación frontal. Incluye aviación de caza, ataque, bombarderos tácticas, ...
- PVO o defensa antiaérea. Incluye fuerzas de tierra relacionadas con las defensa antiaérea tales como artillería, radares, ... Aquí acabaron la mayoría de los cazas occidentales recibidos por la URSS con la excepción del P-39.
- DBA o aviación de bombardeo de largo alcance (fuerzas estratégicas)
- GVF o aviación de transporte. 

Esta estructura muy organizada y con misiones muy concretas contrasta con la actuación de la aviación en los primeros compases de la guerra donde se habla de aviones sin escolta, sin preparación, sin repuestos, aviones obsoletos, ... La explicación es relativamente simple (no necesariamente corta) en los años 30 la aviación experimenta una gran evolución, no tanta con el décadas posteriores pero se pasa de volar en aparatos más o menos artesanales a aviones cada vez más rápidos y potentes, que se dejan obsoletos unos a otros en cuestión de meses. La Guerra Civil Española es una ejemplo. La aviación española está compuesta en la parte de caza por aviones obsoletos en su mayor parte biplanos. Estaba en vías de reemplazo de sus cazas más obsoletos por una versión del Hawker Fury conocida por Spanish Fury (solo llegaron tres ejemplares) Al estallar el conflicto Italia y Alemania envían a aviación estándar, el FIAT CR.32 Chirri (un biplano bastante eficaz para la época) y el He-51 (otro biplano menos eficaz que el anterior, pero es su línea) Los soviéticos envían dos tipos de cazas: el Polikarpov I-15, un ágil biplano y el Polikarpov I-16 tipo 6 que automáticamente dejó obsoletos a los modelos anteriores. Dentro del rango de alturas empleado en la Guerra Civil el I-16 podía elegir cuando y dónde combatir (aunque a partir de determinada altura era superado por el CR.32) lo que obligó a los alemanes a desplazar a España los primeros prototipos del que sería uno de los aviones más legendarios de la SGM: el Bf-109. Los 109 podían con su superior velocidad y altura mantener ocupados a los I-16 solo permaneciendo por encima de ellos amenazándoles (luego al I-16 se le montaron motores Wright Cyclone que permitían igualar la partida) La cosa estaba clara: el monoplano había ganado la batalla al biplano, relegándole a un segundo plano.

Tanto alemanes como soviéticos tomaron nota y las experiencias previas y fueron evolucionando en consecuencia. Mientras que la Luftwaffe se quedó en una aviación orientada a las operaciones tácticas, los soviéticos ampliaron más el campo contemplando cosas como los bombardeos estratégicos, al igual que los Estados Unidos. Tras la Guerra Civil se produce la Guerra de Invierno entre la URSS y Finlandia y se ve que el papel de la aviación no es tan eficaz como debería con lo que se abordan diversas reformas y se evolucionan los aviones. Los Polikarpov van a ser sustituidos por aparatos mas modernos provenientes de las factorías de Yakovlev, Mikoyan y Gurevich (MiG) Ilyushin ... Claro que eso no es una cosa que se haga de un día para otro especialmente con una fuerza aérea del tamaño de la soviética, con lo que los aviones más modernos convivían con aviones obsoletos. 

El desastre viene en junio de 1941. La aviación de lleva a la frontera con Alemania (recordemos que Polonia ya no existía) y se produce el ataque por parte del Eje. Los primeros objetivos de la Luftwaffe son el dominio del aire por lo que se dedican a masacrar a la VVS, principalmente en los aeródromos. El precio pagado es tremendo: más de 3.800 aviones perdidos en un mes (dañados aparte) Las cifras de reclamos alemanas son superiores por incluir aviones capturados en aeródromos (que incluían aviones obsoletos y retirados) y por la alegría germana a la hora de contar. Debido a ello, los soviéticos tienen que tirar de todo lo que tienen y para lo que tienen: los bombarderos de largo alcance se dedican a misiones tácticas a baja cota, bombardeando y ametrallando a las columnas enemigas (pagando por ello un fuerte tributo ante la defensa antiaérea enemiga) los bombarderos tienen que operar sin escolta por falta de cazas, se adaptan aviones de entrenamiento como el Po-2 o el Yak UT-1 para misiones de enlace, reconocimiento o incluso ataque, se adaptan cohetes para ataque al suelo a aviones pensados para alta cota como el Mig-3 .... se utiliza todo lo disponible para frenar al enemigo incluido mujeres piloto (algo impensable en la época) y lo cierto es que hubo algunas que lo hicieron francamente bien.

Aparte de esto, las fábricas de aviones y otros materiales son desmontadas, embarcadas en trenes y llevadas a los Urales, lejos del alcance de los alemanes. Allí se descargan las herramientas y se ponen a producir, en muchos casos al aire libre. La producción bélica es lo primero, luego, se construye el edificio alrededor de las máquinas. Por ejemplo, una fábrica del IL/2 es trasladada desde Voronez a Sámara, unos 760 kms en línea recta según Google Maps, unos cuantos más siguiendo el trazado del ferrocarril.

Como es de imaginar la calidad inicial de estos productos es baja, incrementándose poco a poco. Las condiciones de vida de los trabajadores son durísimas como cuenta Puniov en una visita a una fábrica:

Aunque cuando llegué a la fábrica de Kazán para recibir nuevos aviones, di un paseo por los talleres y la verdad es que se me han puesto los pelos de punta. Mirabas a un operario – tenia puestos debajo de los pies dos cajones, porque por su estatura no llegaba a la altura del torno. Eran casi niños, hambrientos. Cuando por los talleres aparecía una paloma, se la cargaban con tirachinas. Todas las palomas acababan en la sopa. Sentí miedo cuando pensé que mi avión era fabricado por estos chavales. Recuerdo que cuando entraba en picado, el avión resonaba por todas partes. ¿A quien estoy confiando mi vida? A unos niños. Pero la calidad de fabricación era alta.

Fábrica de aviones antes de la evacuación. Fuente: RKKA.es
También se estudiaban diversos factores que poco a poco iban mejorando la calidad y las prestaciones de los aparatos, para enviarlos a los centros de fabricación o a los pilotos con el fin de mejorar el resultado final. No solo eso, se analizaban las tácticas con el fin de mejorar el rendimiento a nivel organizativo (aunque esto era más difícil de llevar a cabo)

Al mismo tiempo, el hecho de asignar a la FA bajo mando del comandante de las tropas del Frente también tuvo un impacto negativo: a efectos prácticos se había suprimido la dirección centralizada de las fuerzas aéreas por parte de su comandante, lo que dificultaba el uso de la aviación de forma masiva en las direcciones estratégicas, limitando sus posibilidades de tal forma que no era posible aprovechar todo el potencial bélico y capacidades de maniobra de FA y AA. Este hecho era mencionado en la Directiva del Comandante de VVS RKKA General Coronel de las Fuerzas Aéreas P.F. Zhigarev del 25 de enero de 1942.

Para resumir, las cosas no son como se han pintado históricamente. Es cierto que que al principio de la SGM la situación de la aviación soviética era desesperada y caótica, pero poco a poco se iban encauzando las cosas (no lo suficientemente rápido por desgracia) y se iban poniendo los medios para ir formando una fuerza aérea eficaz y con objetivos claros (nada de bombarderos pesados atacando carreteras o cosas similares)