energía térmica de fisión

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.