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Introducción a la energía nuclear |
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El átomo es la parte más pequeña de un elemento que puede intervenir en una reacción |
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Si varios átomos interaccionan entre sí forman una molécula |
Los enlaces que mantienen los átomos de una molécula pueden romperse mediante una fuerza externa; este hecho acarreará una liberación de energía, tal es el caso de la energía eléctrica, que se consigue precisamente forzando a los electrones a que salten de sus órbitas y busquen huecos en órbitas de otros átomos. Sin embargo, existen otras uniones que guardan energías mucho más potentes llamadas de atracción nuclear, se trata de la formada por los protones y neutrones del núcleo del átomo.
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Los protones y neutrones del núcleo del átomo, mantienen una potente unión llamada de atracción nuclear. La rotura de esa unión (fisión) generaría una reacción nuclear |
Para valorar la enorme potencia de esta unión, baste decir que es cien millones de veces más potente que la de los enlaces entre átomos. Así pues, si se consigue fisionar el núcleo del átomo, es decir, partir la potente unión de protones y neutrones del núcleo, se liberará la energía almacenada en esa unión; se producirá una reacción nuclear.
Para que se produzca energía mediante la fisión del núcleo, se precisa no obstante que se cumpla una condición: que la masas resultantes de la división sean inferiores a la masa inicial del átomo, en caso contrario la reacción no se producirá porque necesita absorber una gran cantidad de energía.
El uranio o el plutonio son los materiales utilizados generalmente en una central nuclear, la razón es su número atómico elevado, que permite la generación de energía al realizarse la división del núcleo. El uranio contiene isótopos, es decir, átomos con el mismo número de protones pero no de neutrones. |
En la fisión del uranio 235 se bombardea el núcleo con un neutrón, produciéndose cesio 140, rubidio 93 y 3 neutrones |
El uranio natural consta de 92 protones y tres isótopos distintos con 142, 143 y 146 neutrones. Para distinguir los diferentes tipos de isótopos se nombran por la suma de neutrones y protones de su núcleo; así, los diferentes isótopos del uranio natural se denominan uranio 234, 235 o 238. De los tres isótopos sólo el 235 es fisible, debiendo ser separado de los demás para utilizarlo como combustible nuclear. Por su parte, el uranio 238 una vez bombardeado con neutrones se transforma en plutonio 239, que sí es fisible.
Para fisionar el uranio se bombardea el núcleo con un neutrón, produciéndose cesio 140, rubidio 93 y 3 neutrones. Para que la reacción nuclear se mantenga, es preciso que la cantidad de átomos de uranio y su concentración sea superior a cierto límite, a partir de ahí se produce lo que se conoce como reacción en cadena. Esa cantidad y concentración mínima de átomos de uranio mínimos necesarios para que la reacción no se detenga se denomina masa crítica. Por encima de esta masa crítica se producen más neutrones de los que se necesitan, y por tanto la reacción se mantiene.