Fisión y fusión nuclear

Física. Energía atómica. Uranio. Neutrón. Isótopos. Radiactividad

  • Enviado por: Maria Del Mar Granados
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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Fisión nuclear

La fisión es la división de un nucleu atómico pesado (Uranio, plutonio, etc.)en dos o más fragmentos causado por el bombardeo de neutrones, con liberación de una enorme cantidad de energía y varios neutrones.

Cuando la fisión tiene lugar en un átomo de Uranio 235se obserba su triple fenómeno;

- Aparace una cantidad de energía, elevada en 200MeV que traduce la perdida de masa.

- Los produntos de ruptura (300 o´400)son radiactivos. Su presencia expleca los efectos de explosión de un artefacto nuclear.

- Cada nucleo fisionado emite 2 ó 3 neutrones que provocan el fenómeno de reacción en cadena y explican la noción de la masa crítica.

Se observa el mismo fenómeno de fusión en el plotinio 239 (artificial) y en el Uranio 233 (artificial). Ambos se fabrican a partir del Torio. Los nucleos se denominan nucleos flexibles.

Para que se produzca la fisión hace falta que el neutrón incidente reuna unas condiciones determinadas. Para actuar sobre el Uranio 235 y 233 y el Plutonio 239, el neutron ha de ser un neutron termicocuya energía es de la orden 1/40 eV, lo cual responde a una velocidad de 2 Km/s. El Uranio 238es igualmente fisible pero con neitrones rápidos cuya energía es 1MeV.

Fusión nuclear

La fusión de determinados núcleos de elementos ligeros es uno de los dos orígenes de energía nuclear, siendo la otra, la antes citada.

En la fusión intervienen los isótopos de hidrógeno (deuterio, tritio). Cuando se fusionan los nucleos de dichos isótopos se observa la aparición de energía que procede de la perdida de de masa, de acuerdo con la relación de Einstein E=m.c2.

La fusión de los átomos ligeros presenta dificultades especiales tanto desde el punto de vista teórico como del tecnológico. Esto ocurre por estar los nucleos cargados positivamente.

La fusión y la fisión nuclear

Encontrar recursos energéticos casi inagotables, baratos y no contaminantes ha sido un afán del hombre casi desde el primer momento.

El gran salto cuantivo lo dió el descubrimiento, hacia el año 1938-1939, es decir, la separación del nucleo de un átomos en otros elementos , liberaba gran cantidad de energía.

Desgraciadamente esta energía, a pesar de su rendimiento, es también altamente peligrosa- recerdese que uno de el militar en Hiroshima y Nagasaki, y el desastre de Chernobil-. La alternativa del futuro es la fusión nuclar. Las diferencias entre la fisión y la fusión nuclear son;

Por la fusión nuclear, un nucleo pesado como el Uranio 235, es dividido generalmente en dos nucleosmás ligeros debido a la colisión de un neutron (recordemos que un átomo se compone de electrones, neutrones y protones). Como el neutron no tiene carga electrica atraviesa facilmente el nucleo del Uranio. Al dividirse este, libera más neutrones que colisionan con otros átomos de Uranio creando la conocida reacción en cadena de gran poder radiactivo y energético. Esta reacción se produce a un ritmo muy acelerado en las bombas nucleares, pero es controlado para usos pacíficos.

Por contra, la fusión es la unión de dos nucleos ligeros en uno más pesado, obteniéndose del orden de cuatro veces más energía que en la fisión.

Mientras que la fisión nuclearse conoce y puede controlarse bastante bien, la fusión plantea el siguiente gran inconveniente, que hace que continue en fase de estudio, aunque entrando en el siglo XXI se espera resolver:

  • Para que la reacción de la fusión sea posible hay que vencer la repulsión electroestática entre dos nucleos igualmente cargados; esto es, al existir nucleos atómicos con igual carga, y en virtud del principio de que las cargas iguales se repelen, hay que aplicar una gran energía para conseguir la unión de las mismas.

  • Esto se logra gracias al calor aplicando temperaturas de millones de grados. El problema mencionado proviene de la dificultad de encontrar un reactor que aguante esa temperatura.

  • Con este calor se crea un nuevo estado de la materia, el plasma, en el que se dá un absoluto desorden de iones y electrones.

Hay formas de conseguir la energía nuclear de fusión que se están experimentando actualmente, el confinamiento magnético y el confinamiento lineal.

  • Con el magnético se crea y se mantiene la reacción gracias a grandes cargas magnéticas.

  • Con el linel, el calentamiento se consigue con laser y el confinamiento del plasmacon la propia inercia de la materia.

La investigación actual está inclinada más por el magnético, habiendose descubierto recientemente un nuevo método para mantener la reacción, cambiando el campo magnético de la forma cilíndrico a otra aproximadamente de forma de toro.

Podemos decir con orgullo que España se encuentra en los primeros puestos encuanto a la investigación de la energía de fusión, disponiendo de prestigios científicos dedicados a esta materia y con gran reconocimiento nacional.

La reacción de fusión se suele conseguir por la unión por la unión del tritio y el deuterio (isótopos de hidrógeno) para conseguir la partícula X (alfa) logrando el calor necesario. El deuterio se encuentra en un 0,15% en el hidrógeno, y el tritio se extra del litio, muy agundante en el agua, por lo que no hay problemas en cuanto a estas materias primas.

Comparativamente, la energia de fusión proporciona más energía que la fisión. Por ejemplo, medio kilo de hidrógeno (muy abundante en la naturaleza, ya que forma parte del agua)produciría unos 35 millones de kilovatios hora.Por otro lado la fusión no contamina, o al menos no tanto como la fisiónno existiendo peligro de radioactividad. La fisión por contra requiere de una materia prima de dificil y costosa extración.

También se a hablado de fusión en frio, para evitar los problemas que ya hemos citado con anterioridad.Este sistema lo propuso hace pocos años un importante científico, que supondría un gigantesco avance en este campo.

Desgraciadamente, y como la inversión en los otros dos sistemas ha sido grandísima y costaría mucho dinero cambiar los métodos de investigación a esta nueva vía, a parte de las presiones de los científicos que ahora investigan, que vieron peligrar sus subvenciones, al descubridor de la fusión en frío poco menos que se les lapidó, no volviendose a oir hablar de él ni de su sistema.Científicos más objetivos consideran que con ello se han perdido al menos cuarenta o cincuenta años en la investigación de la fusión.

En cuanto a la utilidad de la energía de fusión, que es la que se da en el Sol para generar el calor que nos permite vivir, podemos destacar primeramenteque sería una fuente casi inagotable de electricidad. Paulatinamente se deberían ir sustituyendo los reactores de fisión por los nuevos de fisión, evitandose así los problemas de radio actividad.

En un futuro no demasiado lejano incluso podrían instalarse estos reactores, como a hora ocurre en la fisión, en submarinos , en naves espaciales, y también en aereonaves y vehículos terrestres. Quizás se pueda llegar a tener en camiones, trenes, autobuses,… con motores de fusión (¿quién sabe?).

Aparte de esto, tecnicamente, llegará a ser factible, habrá que contar de nuevo con los intereses ecomómcos y políticos ( la industria del petroleo mueve anualmente billones de pesetas, y los estados gana muchísimo através de los impuestos). Recordemos, por ejemplo,el caso de aquel español que inventó un motor a base de agua hace algunos años; sorprendentemente la noticia desapareció de los medios de comunicación en cuestión de días (¿presiones económicas y políticas?).

Con todos estos acontecimientos cabe preguntarnos si de verdad podremos ver algún día estos avances y beneficiarnos.como ciudadanos de a pie, con ellos.

Recientemente se ha logrado en el reactor español de fusión TJ-II, del CIEMAT, confinar plasma a una temperatura similar a la del Sol. El objetivo de ese reactor no es conseguir la fusión y generar electricidad, sino comprovar durante los proximos quince años el comportamiento del plasma.

El TJ-II tiene un peso de sesenta toneladas y un diámetro de cinco metros, y funciona calentando hidrógeno inyectado en su interior, gracias a una potencia electrica de un millon de watios generados.

Hasta el momento se ha logrado en 120 ocasiones plasma, durando cada prueba aproximadamente un dsegundo.El exito de este experimento es un paso más en la consecución de la esperada energía de fusión.

Bibliografía

Para la realización de este trabajo me he basado en textos encontados en los siguientes lugares;

  • Diccionario enciclopédico Larousse

  • Enciclopedia temática Larousse

  • Enciclopecia temática Guinness

  • Internet

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