¿Cuál es el razonamiento detrás del uso de uranio empobrecido como contrapeso en el 747?

Recientemente descubrí que algunos de los modelos anteriores del 747 tenían entre 600 y 1100 libras de uranio empobrecido como contrapeso. Estos contrapesos se encontraron en los 747 fabricados entre 1968 y 1981.

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Dado que el estudio vinculado anteriormente y la conocida exposición a la radiación de los trabajadores (y pasajeros) incluso antes de la introducción de estos contrapesos en 1968, ¿por qué Boeing (y McDonnell Douglas) decidieron usar un arma tan peligrosa (y potencialmente peligrosa)? perspectiva) material?

Entiendo que el peso/densidad permite un paquete más pequeño, pero parece que los pesos de tungsteno se integraron después de 1981 sin problemas de espacio en los aviones existentes. ¿Había tanto uranio empobrecido que también era más económico?

Eventualmente, los contrapesos fueron reemplazados con estos reemplazos de tungsteno:

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(Fuente)

El DU solo es peligroso cuando entra en contacto con partículas; especialmente cuando se inhala. En un choque lo suficientemente grave como para comprometer la integridad de los pesos; esta sería tu última preocupación. Supongo que una industria más consciente de la seguridad (litigiosa) y la disponibilidad de alternativas llevaron al uso de otros materiales.
Esto también se encontró en el L-1011.
@Simon: y en este sentido, el DU no es de ninguna manera más peligroso que cualquier otro metal pesado, como el plomo o el tungsteno. La razón por la que está pasando de moda hoy en día no se debe a preocupaciones de seguridad, sino a que el público histérico piensa que "uranio = radiación peligrosa o riesgo de explosión nuclear". Sin embargo, el uranio empobrecido e incluso el uranio regular (no enriquecido) emite tan poca radiación que es completamente insignificante. De hecho, el uranio se puede utilizar para protegerse de la radiación (es mucho más denso que el plomo). Probablemente recibirás más radiación al comer un plátano que al sostener un trozo de uranio.
@vsz: La preocupación de seguridad (mucho) mayor es que el uranio tiene una toxicidad química muy potente , mucho mayor que, digamos, el tungsteno. Además, aunque el DU es bastante bueno para proteger contra la mayoría de las radiaciones ionizantes, no es una opción para nada que produzca cantidades significativas de neutrones rápidos, ya que estos fisionan los átomos de uranio y producen mucha radiación secundaria.
Las personas que están lidiando con las consecuencias de un choque y expuestas a la limpieza no estaban 'en' el choque, así que sí, después de un choque lo suficientemente grave como para comprometer la integridad de los venenos de las pesas liberados por el choque es una gran preocupación. . Es una de las razones por las que si ve fotos de personas que investigan los restos, por lo general usarán EPP, al menos máscaras y guantes, a veces trajes de conejo.

Respuestas (4)

Boeing

Boeing habría usado DU porque tenía la combinación correcta de características físicas y costo. Sus pruebas mostraron que la exposición a la radiación de los trabajadores era baja (2,6 % del nivel "seguro" reglamentario). En la mayoría de los casos, la exposición fue tan baja que no fue detectable.

Radiación

Los pasajeros de los aviones están expuestos a la radiación cósmica a niveles mucho más altos que las personas en tierra.

En tierra, el estadounidense promedio está expuesto a 620 mrem/año de todas las fuentes.

Aquellos que vuelen de Washington DC a Los Ángeles estarían expuestos a cerca de 2 mrem de radiación cósmica. Esto no es un problema para los pasajeros, pero es algo que la tripulación de la aerolínea y otros viajeros muy frecuentes conocen.

La exposición de los ocupantes de la aeronave a la radiación cósmica es 600 veces mayor que la de los contrapesos de uranio empobrecido en los primeros aviones 747.

Uranio empobrecido

DU es uranio del que se han eliminado las partes más radiactivas. Es menos radiactivo que el uranio natural.

Los metales pesados ​​como el plomo, el tungsteno y el uranio son tóxicos si se ingieren. Esta toxicidad no se debe a la radiactividad. La tripulación y los pasajeros de las aeronaves no están expuestos a estos metales de ninguna manera que pueda provocar su ingestión.

Pruebas de Boeing

Boeing realizó pruebas de seguridad en el material.

trabajadores

Boeing ha realizado dos estudios dosimétricos de exposición de los trabajadores. Para ambos estudios, las exposiciones de todo el cuerpo se midieron con placas de película proporcionadas y procesadas por Landauer, Inc. Estas placas tienen una exposición mínima detectable de 10 milirem por período de emisión (mensual). En el segundo estudio, las exposiciones de las extremidades se midieron con anillos en los dedos, también proporcionados por Landauer, con una exposición mínima detectable de 30 milirem por período de emisión (también mensual). Los períodos del estudio fueron de diciembre de 1968 a febrero de 1970 para el primer estudio y de septiembre de 1977 a abril de 1978 para el segundo.

Ambos estudios mostraron que las exposiciones de todo el cuerpo de los trabajadores eran inferiores al 2,6 % de los límites de exposición para los empleados expuestos ocupacionalmente (5000 milirem por año) y menos del 26 % de los límites para los miembros del público en general vigentes en ese momento (500 milirem por año). milirem por año).

Tripulación y Pasajeros

Según los datos de National Lead, informados en la sección sobre exposiciones del público en general, las tasas de dosis para la tripulación de vuelo serán inferiores a 0,8 microrem por hora. Durante un año laboral de 2000 horas, esto da como resultado una exposición potencial máxima de 1,6 milirem, menos del 2 % del límite de 100 milirem por año para los miembros del público en general. Esto es solo 1/600 del aumento de 500 microrem por hora en la tasa de dosis de la experiencia de la tripulación de vuelo de radiación cósmica a 39,000 pies.

Uso de Boeing de contrapesos de uranio empobrecido en aeronaves. 1984. Obtenido de NRC

Referencias

Todavía parece mucho esfuerzo pasar por estudios, pruebas de exposición, etc. para ahorrar algunas dimensiones o dólares en tungsteno. Finalmente, Boeing y MD decidieron que valía la pena correr el riesgo de quitar los contrapesos, por lo que no puedo estar de acuerdo en que se consideró completamente seguro. En el accidente de la ELAL de 1862 nunca se recuperaron unos 150 kg de UE.
@RonBeyer La percepción de la seguridad importa casi tanto como la seguridad real para una aerolínea. Es posible que lo hayan eliminado porque el público lo percibió como inseguro, y no porque en realidad lo fuera.
El incidente de El Al de 1992 destacó el riesgo para los rescatistas. No existe un riesgo significativo para los trabajadores o los pasajeros, que es lo que Boeing había comprobado, pero si bien es cierto, sigue siendo una conclusión incompleta.
TL; DR solo porque se llame uranio no significa que sea peligroso. Los soldados se sientan en vehículos "hechos de" (un poco) uranio empobrecido, junto a montones de municiones hechas de uranio empobrecido. Y resulta que es más peligroso radiológicamente simplemente volar en un avión. (O, posiblemente, tumbarse en una playa sin protector solar).
@GrimmTheOpiner: Irónicamente, los tanques y APC son los únicos lugares en los que tendría razones para evitar usar DU; en un ataque nuclear, los vehículos blindados con uranio empobrecido se convertirían en trampas mortales para sus ocupantes, debido al alto flujo de neutrones rápidos que induce reacciones de fisión en el uranio, liberando montones y montones de radiación secundaria en el proceso.

[¿Por qué] Boeing (y McDonnell Douglas) decidieron utilizar un material tan peligroso (y potencialmente peligroso desde una perspectiva militar)?

Porque no es particularmente peligroso y no es muy peligroso desde una perspectiva militar.

El uranio se presenta como una mezcla de dos formas principales (llamadas isótopos). El uranio-235 representa alrededor del 0,7 % de la mezcla y es el isótopo que sustenta las reacciones nucleares en cadena, por lo que se utiliza en el combustible nuclear y las bombas atómicas. (En realidad, casi todas las armas nucleares desde la bomba lanzada sobre Hiroshima han usado plutonio, pero esa es una historia diferente). Casi todo el resto es uranio-238, que es levemente radiactivo. No admite reacciones nucleares en cadena, por lo que no se puede usar en una bomba. El uranio empobrecido (DU) es uranio que ha sido procesado para eliminar casi todo el uranio-235. En otras palabras, el DU es casi en su totalidad U-238.

La radiactividad del U-238 es leve en dos sentidos. Primero, tiene una vida media extremadamente larga de unos 4.500 millones de años, que es aproximadamente la edad de la Tierra. En segundo lugar, la mayor parte de la radiación que emite son partículas alfa. Las partículas alfa son triviales para detener incluso con el "blindaje" más insignificante: una hoja de papel o incluso unos pocos centímetros de aire es suficiente. La piel humana es un buen escudo contra la radiación alfa: las partículas son detenidas por las capas externas de la piel, que ya están muertas, y que de todos modos se desprenden en unos pocos días. No vas a contraer cáncer de piel a partir de fuentes alfa de baja intensidad.

El U-238 solo es realmente peligroso para la salud si entra en su cuerpo. Cuando eso sucede, es malo para ti de dos maneras. Primero, es tóxico de la misma manera que cualquier otro metal pesado. En segundo lugar, si está dentro de su cuerpo, entonces las partículas alfa que emite golpean las células vivas de su cuerpo, en lugar de la piel muerta, por lo que ahora puede causar cáncer. Inhalar polvo es un gran riesgo aquí, y es por eso que los soldados que han trabajado con armamento de uranio empobrecido pueden tener problemas. En el caso de los contrapesos, este riesgo se mitiga recubriendo el DU para que las personas no entren en contacto con él.

Las implicaciones militares son pequeñas . El DU tiene dos usos militares principales: armas nucleares ("¡Espera, pensé que dijiste que no se podía usar para eso!") y armas no nucleares.

Debido a su densidad y al hecho de que arde vigorosamente cuando se pulveriza finamente y se expone al aire, el uranio empobrecido se usa en algunas armas antitanque. Según Wikipedia , la coalición usó más de 1000 toneladas de armas no nucleares basadas en UE en Irak en un período de tres semanas en 2003. Cada 747 contenía entre un tercio de tonelada y media tonelada de UE, lo que corresponde a aproximadamente de diez a quince minutos de munición. Eso no parece ser una gran preocupación.

La aplicación de DU a las armas nucleares es, como todo lo demás en esta respuesta, de dos maneras. Primero, se usa en la " manipulación " de un arma nuclear, que refleja los neutrones de regreso al núcleo del arma y permite fabricar armas más pequeñas. En segundo lugar, puede colocar el U-238 en el tipo de reactor nuclear correcto y producir el tipo exacto de plutonio que se usa para las bombas. Sin embargo, ninguno de estos es una gran preocupación porque cualquier organización que sea capaz de convertir el UE en armas nucleares ya debe tener suficiente infraestructura para tener sus propios grandes suministros de UE y no necesitar saquearlo de los 747. En particular, ya deben tener reactores nucleares para convertir DU en plutonio y separadores de isótopos para extraer el plutonio.

El DU también se usa en municiones sin refinar. De cualquier manera, en algún momento (como en mi comentario sobre la otra respuesta), Boeing y MD decidieron no solo dejar de usar los contrapesos DU, sino también eliminarlos de los aviones más antiguos, por lo que alguien decidió que había suficiente preocupación para pasar. ese proceso
@RonBeyer: "DU sin refinamiento" no tiene sentido; el refinamiento o enriquecimiento es lo que divide el uranio natural en uranio enriquecido y uranio empobrecido.
@MSalters Quise decir sin más refinamiento. Entiendo que hay un proceso para crear DU, sin embargo, no necesita mucho procesamiento adicional para usarse en ese sentido.
@RonBeyer Realmente no entiendo. Una vez que hayas hecho DU, tienes DU. No hace falta refinarlo más porque ya es lo que es: uranio empobrecido.
El manipulador de uranio empobrecido de un arma nuclear no solo sirve como reflector de neutrones; si es un arma termonuclear (como lo son esencialmente todas las armas nucleares hoy en día), una gran parte del rendimiento explosivo total proviene de la fisión de la manipulación de DU por los neutrones rápidos generados por la fusión.

El uranio empobrecido es un 68 % más denso que el plomo y cuesta mucho menos, ya que el uranio empobrecido es un material desechado. Por lo tanto, hubo consideraciones tanto de requisitos de espacio como de costos al usar DU como lastre o contrapeso en aeronaves.

Aunque se toman precauciones, no hay problemas de salud sustanciales cuando se usa DU de esta manera. La radiactividad del DU ya no es un factor ya que se ha agotado.

Ex piloto de combate / jet privado / piloto de jet corporativo

Buscar en Google "costo del plomo" y "costo del uranio empobrecido" sugiere que el plomo cuesta alrededor de $ 1/lb, en comparación con $ 5/lb para DU. Entonces, aunque más grandes, los contrapesos de plomo serían significativamente más baratos. El DU es mucho más barato que el tungsteno ( $ 25-45/lb) y más fácil de mecanizar, pero es mucho más caro que el plomo.
+1 para Densidad, que es el factor de diseño clave. No es solo la mitigación del aleteo, sino la amortiguación armónica (o amortiguamiento) lo que debe lograrse mediante la colocación interna de la DU, a veces en los extremos donde el espacio es escaso. DU hace un volante mucho más compacto que el plomo, por la misma razón. Estoy de acuerdo en que el riesgo de radiación ionizante es insignificante considerando los recuentos de fondo en altitud.
Entonces, ¿no va a editar su afirmación de que el uranio empobrecido "cuesta mucho menos" que el plomo, aunque en realidad es cinco veces más caro?
TBH tendrías que comprobar los precios históricos.
@DavidRicherby: Un poco más de google de mi parte sugiere que, en 1968 (cuando se instalaron por primera vez los contrapesos de DU), el uranio empobrecido tenía un precio por unidad de masa más bajo que el plomo.

Diría que la razón para usar uranio no radiactivo en contrapesos es la misma que en balas perforantes: tiene una de las gravedades específicas más altas disponibles, y esto significa un peso alto, una inercia más alta, impulso, dentro del mismo volumen, en comparación con otros materiales, incluido el plomo.

La pregunta ya establece que el DU tiene una densidad muy alta. ¿Qué agrega tu respuesta a eso? (Y, por cierto, el DU todavía es ligeramente radiactivo).
Quería agregar ejemplos del uso de uranio empobrecido con la misma lógica, pero no dude en eliminar mi entrada. El uranio empobrecido no es radiactivo, al menos no más que un suelo de granito ordinario, su observación puede provenir de activistas que sobreactuaron con respecto a los peligros del uranio en las bombas perforantes y otras guerras, pero todos sabemos que, como dijo G Bush: 'La guerra es un lugar peligroso', no hay necesidad de comentar los riesgos de combate remotos y de acción prolongada para aquellos que luchan. ¿Tiene un comando de revisión de control del sitio?
@Urquiola: El UE de las municiones es peligroso para quienes están expuestos a él, pero esto se debe casi en su totalidad a su considerable toxicidad química , más que a su radiactividad (extremadamente leve).
no estoy tan seguro La edición de 1972 de OIT: 'Enciclopedia de Medicina, Higiene y Seguridad en el Trabajo', habla sobre el uso de Uranio en catalizadores: 'Los riesgos de radiación de los catalizadores son bajos. La radiación de Uranio es de baja penetración, no existe necesidad de proporcionar pantallas protectoras. El uranio utilizado no es soluble y el riesgo de intoxicación química es pequeño. Se deben tener precauciones contra la retención de uranio no soluble dentro de los pulmones y la protección de la piel contra la radiación superficial.
¿Cuál es el razonamiento detrás del uso de uranio empobrecido como contrapeso en el 747?
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