QUÍMICA: Espectros, átomos y núcleos: El núcleo atómico - 5ª parte
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Química

ESPECTROS, ÁTOMOS Y NÚCLEOS

El núcleo atómico - 5ª parte


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Reacciones nucleares (continuación)

La fisión nuclear

a fisión es un tipo de reacción nuclear en la cual un núcleo pesado, como el de uranio o el de torio, se divide o fisiona, por lo general, en dos grandes fragmentos con una liberación importante de energía (92U235 + n X + Y).

Frente a los pocos MeV (1 MeV = 106 eV = 1,606 · 10-13 J) por núcleo que se libera en la mayor parte de las reacciones nucleares, destacan los 200 MeV características de los procesos de fisión. Eso significa que la cantidad de energía liberada en la fisión de un gramo de uranio es casi tres millones de veces mayor que la desprendida en la combustión de un gramo de carbón. Esta enorme magnitud explica el interés práctico que ha suscitado el aprovechamiento de este tipo de energía.


En la fisión nuclear, un neutrón bombardea un átomo de uranio 235, éste se escinde liberando una gran cantidad de energía y otros neutrones, los cuales bombardean otros átomos de uranio produciendo una reacción en cadena.

Otro aspecto destacable de las reacciones de fisión es la producción de neutrones que se liberan, bien en el momento de la fisión, bien como consecuencia de la inestabilidad de alguno de los fragmentos producidos. El número medio de neutrones liberado por cada fisión resulta ser superior a dos, lo que sugiere la posibilidad de que estos neutrones producidos puedan dar lugar, a su vez, a una nueva reacción de fisión. Este proceso, que se conoce como reacción en cadena, puede ser controlado como en los reactores nucleares o incontrolado como en la bomba atómica.

(Véase en la página siguiente una ilustración del proceso de fusión mediante un modelo de gota líquida)

La fusión nuclear

La fusión nuclear constituye un proceso de tipo inverso al de la fisión en el cual dos núcleos ligeros se reúnen para formar uno más pesado. Debido a la repulsión electrostática entre los núcleos iniciales, para que se lleve a cabo la fusión es necesario que la energía de aquéllos sea suficiente como para vencer tal repulsión. Dado que la intensidad de ésta aumenta con el número atómico Z, la fusión nuclear sólo se produce en núcleos ligeros, para los cuales la cantidad de energía cinética inicial necesaria es razonable. Aun en tales casos, la fusión requiere energías que implican temperaturas del orden de los 109 K, lo que constituye el principal problema práctico para conseguir controlar el proceso. Las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en estas condiciones se denominan reacciones termonucleares.

Se conocen diferentes tipos de reacciones de fusión sucesivas, también llamadas ciclos. El más sencillo es el llamado ciclo de Critchfield o ciclo protón-protón, cuyas etapas son:

1H1 + 1H1 1H2 + e+ + v

1H1 + 1H2 2He3 + g

donde e+ y u representan sendas partículas subatómicas denominadas positrón y neutrino respectivamente. La cantidad de energía liberada en un ciclo completo es, en este caso, de 26,2 MeV. Es precisamente el ciclo protón-protón el que se considera, de acuerdo con los datos disponibles, el principal mecanismo de producción de energía en el Sol y en aquellas otras estrellas de características semejantes.

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