Energía nuclear o energía atómica






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títuloEnergía nuclear o energía atómica
fecha de publicación02.07.2015
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La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares en las centrales nucleares y que se utiliza para la obtención de energía eléctrica ,térmica o mecánica.

ENERGÍA TÉRMICA DE FISIÓN:

En 1938 Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann descubrieron que al bombardear átomos de uranio con neutrones, los núcleos se rompían. En esta rotura denominada fisión nuclear, se liberaba una gran cantidad de energía. La Fisión nuclear consiste en la fragmentación de un núcleo "pesado" (con muchos protones y neutrones) en otros dos núcleos con la mitad de la masa del primero más 2 o 3 neutrones. Los neutrones que se desprenden en la fisión pueden romper otros núcleos y desencadenar nuevas fisiones en las que se liberan otros neutrones que vuelven a repetir el proceso y así sucesivamente, este proceso se llama reacción en cadena y es un hecho útil para un arma nuclear, pero hay que controlarlo cuando se trata de una central nuclear para evitar accidentes.

Únicamente con juntar mucho uranio en un solo lugar no es suficiente como para comenzar una reacción en cadena. Los neutrones son emitidos por un núcleo en fisión a una velocidad muy elevada. Esto significa que los neutrones escaparán del núcleo antes de que tengan oportunidad de golpear cualquier otro núcleo (debido a un efecto relativista).

Un neutrón de movimiento lento se llama neutrón térmico y solamente esta velocidad del neutrón puede inducir una reacción de fisión. Así pues, tenemos cuatro velocidades de neutrones:

  • Un neutrón (no-térmico) rápidamente se escapará del material sin interacción;

  • Un neutrón de velocidad mediana será capturado por el núcleo y transformará el material en un isótopo (pero no induciría la fisión).

  • Un neutrón de movimiento lento (térmico) inducirá a un núcleo a que experimente la fisión.

  • Un neutrón móvil realmente lento será capturado o escapará, pero no causará fisión.

La energía nuclear de fisión es un proceso exotérmico La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico lo que supone que se liberan cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la liberada en las reacciones químicas convencionales, en las que están implicadas las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.

La energía que se libera en la fisión nuclear es:

165 MeV ~ Energía cinética de los productos de fisión
7 MeV ~ Rayos gamma
6 MeV ~ Energía cinética de los neutrones
7 MeV ~ Energía a partir de productos de fisión
6 MeV ~ Rayos gama de productos de fisión
9 MeV ~ Anti-neutrinos de los productos de fisión

200 MeV

1 MeV (millones de electrón-voltios) = 1,609 x 10-13 Joules

MASA CRÍTICA:

La masa crítica es la mínima cantidad de material requerida para que el material experimente una reacción nuclear en cadena. La masa crítica de un elemento fisionable depende de su densidad y de su forma física (barra larga, cubo, esfera, etc.). Puesto que los neutrones de la fisión se emiten en direcciones al azar, para maximizar las ocasiones de una reacción en cadena, los neutrones deberán viajar tan lejos como sea posible y de esa forma maximizar las posibilidades de que cada neutrón choque con otro núcleo. Así, una esfera es la mejor forma y la peor es probablemente una hoja aplanada, puesto que la mayoría de los neutrones volarían de la superficie de la hoja y no chocarían con otros núcleos.

También es importante la densidad del material. Si el material es gaseoso, es poco probable que los neutrones choquen con otro núcleo porque hay demasiado espacio vacío entre los átomos y un neutrón volaría probablemente entre ellos sin golpear nada. Si el material se pone bajo alta presión, los átomos estarán mucho más cercanos y la probabilidad de una reacción en cadena es mucho más alta. La alta compresión puede ser alcanzada poniendo el material en el centro de una implosión, o lanzando un pedazo de ella contra otro pedazo de ella muy fuertemente (con una carga explosiva, por ejemplo). Una masa crítica del material que ha comenzado una reacción en cadena se dice que se convierte en supercrítica.

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