Fisión nuclear y Fusión nuclear
La utilidad de la fisión nuclear radica en la gran cantidad de energía liberada.
La bomba atómica basada en la fisión nuclear se empleó por primera vez en Hiroshima y Nagasaki durante la Segunda Guerra Mundial. Después de la Segunda Guerra Mundial se desarrolló una nueva generación de bombas más potentes y destructivas, llamada bombas de Hidrógeno las cuales se basan en una reacción de fusión nuclear.
En las Centrales nucleares se obtiene energía de la fisión del uranio. Hay cientos de centrales nucleares distribuidas en diferentes países del mundo. Algunos de ellos : Francia, Japón, Estados Unidos, Alemania, España, Rusia, Argentina, Brasil y México.
Fisión nuclear : La fisión nuclear es la ruptura o fragmentación de un núcleo pesado cuando incide en él un neutrón “lento”, originándose como resultado 2 núcleos más ligeros y liberándose gran cantidad de energía.
Núcleo de Uranio Energía.
¿Cuál es el origen de la energía liberada? La energía liberada en la fisión proviene de la transformación de parte de la masa nuclear en energía E=m.c 2 Ecuación de Einstein
¿Qué núcleos se pueden fisionar? Uranio - 235 Plutonio - 239 Uranio - 233 Se puede inducir la fisión de otros núcleos pesados, pero estos 3 son los que tienen importancia práctica.
La primera fisión nuclear que se descubrió fue la del uranio-235. Este núcleo, al igual que los de uranio-233 y plutonio-239, se fisiona cuando incide en él un neutrón lento. Un núcleo pesado se puede dividir de diferentes maneras.
Reacción en cadena: Cada fisión del uranio produce 2 o 3 neutrones según de que modo se divida el núcleo. Estos neutrones pueden a su vez provocar otras fisiones y así sucesivamente.
Reacción en cadena
El número de fisiones y la energía liberada crecen rápidamente y si el proceso no se controla , el resultado es una violenta explosión. Es lo que sucede en la bomba atómica.
Para que se lleve a cabo una reacción de fisión en cadena, la muestra de material fisionable debe tener cierta masa mínima (masa crítica). De lo contrario, los neutrones escapan de la muestra antes de tener la oportunidad de impactar en otros núcleos y provocar más fisiones.
Las centrales nucleares pueden tener uno o más reactores. Constan de las siguientes partes: El reactor nuclear , donde se produce la reacción nuclear . El generador de vapor de agua. La turbina , que mueve un generador eléctrico para producir electricidad . El condensador , un intercambiador de calor que enfría el vapor transformándolo nuevamente en líquido. Una aplicación de la fisión nuclear con fines pacíficos pero controvertida , es la generación de electricidad a partir de la energía liberada en la reacción de fisión controlada de uranio o plutonio. Esto se lleva a cabo en las centrales nucleares.
HIROSHIMA.
Como resultado de la explosión, el calor y el fuego envolvieron la ciudad. “ La temperatura del aire al momento de la explosión alcanzó varios millones de grados celsius … Varias millonésimas de segundos después, apareció una bola de fuego que irradiaba calor. Una diezmilésima de segundo después la bola de fuego se expandió hasta alcanzar un diámetro de 28m con una temperatura cercana a los 300 mil grados celsius.” Museo Memorial de Paz de Hiroshima Nube resultante de la explosión en Hisroshima.
Para reflexionar … “ Cuando me preguntaron sobre algún arma capaz de contrarrestar el poder de la bomba atómica yo sugerí la mejor de todas: la paz.” Albert Einstein
Fusión nuclear:
Es el proceso mediante el cual 2 núcleos pequeños se fusionan para formar uno de mayor masa. En este proceso se libera enorme cantidad de energía
La energía liberada se origina porque en el proceso de fusión hay una pequeña parte de masa nuclear que se transforma en energía. E=m.c 2
La reacción de fusión más fácil de realizar es entre el deuterio y el tritio (isótopos del hidrógeno): Núcleo de deuterio Núcleo de Tritio Núcleo de Helio neutrón
Para que los núcleos pequeños puedan vencer la fuerza de repulsión entre ellos (ambos tienen carga positiva) y puedan fusionarse, es necesario suministrar una gran cantidad de energía. Este aporte de energía se logra calentando hasta alcanzar temperaturas de varios millones de grados Celsius.
EJEMPLO:
La energía del sol y de las estrellas proviene de la fusión nuclear. En el interior del sol y las estrellas, las temperaturas son muy elevadas, lo que hace posible que se fusionen núcleos del elemento hidrógeno, originando Helio.
La energía de fusión podría transformarse en una de las fuentes de energía más importantes del futuro. Las ventajas de la fusión frente a la fisión nuclear son: No genera desechos radiactivos. En tanto que los isótopos fisionables del Uranio son escasos, es abundante la cantidad de deuterio (Hidrógeno-2) contenida en el agua de los océanos.
. El inconveniente de la fusión es que se requiere para poder iniciarse una temperatura extremadamente elevada. Se debe además confinar la materia muy caliente durante un cierto tiempo.