Reacciones de fisión y fusión

Tipos de reacciones nucleares

Reacciones de fisión nuclear

En la fisión nuclear, un núcleo de número másico mayor que 200, al chocar con un neutrón, se divide para formar núcleos más pequeños de masa intermedia y uno o más neutrones. Ya que los núcleos pesados son menos estables que sus productos, este proceso libera una gran cantidad de energía. 

La primera reacción de fisión nuclear estudiada fue la del uranio-235 bombardeado con neutrones lentos, cuya velocidad es comparable a la de las moléculas de aire a temperatura ambiente. Como producto de tal bombardeo, se han encontrado más de 30 elementos distintos. 

Aunque se puede provocar la fisión de muchos núcleos pesados, únicamente la del uranio-235 es de ocurrencia natural. La del plutonio-239 es artificial y tiene poca importancia práctica. 

La característica más relevante en la fisión del uranio-235 no es solo la enorme cantidad de energía liberada, sino el hecho de que se producen más neutrones que los capturados originalmente en el proceso. Esta propiedad hace posible una reacción nuclear en cadena, que es una secuencia de reacciones de fisión nuclear autosostenidas. 

Los neutrones generados durante los procesos iniciales pueden inducir la fisión en otros núcleos de uranio-235, que a su vez producirán más neutrones, y así sucesivamente. En menos de un segundo, la reacción puede ser incontrolable, pues libera mucho calor hacia los alrededores. 

La reacción de fisión es el principio de la primera bomba atómica, manifestación explosiva que mata por el calor generado y por la radiación esparcida en una amplia zona. Afortunadamente, la reacción en cadena ha podido controlarse y ser aprovechada. Un reactor nuclear puede aprovechar la energía liberada durante la fisión y transformarla, por ejemplo, en electricidad. 

Existen factores económicos y tecnológicos a favor y en contra de la nucleoelectricidad. Algunos argumentos en contra son: 

• El uranio natural contiene un bajo porcentaje de uranio-235 y es necesario construir plantas de enriquecimiento de este isótopo. 
• El mayor porcentaje en el uranio natural es el isótopo uranio-238, que absorbe fácilmente neutrones y produce plutonio (elemento que se utiliza en la fabricación de bombas atómicas). 
• Los núcleos productos de la fisión del uranio son sumamente radiactivos, en especial el kriptón-85. 
• Debido a la cantidad de energía que se desprende en una reacción nuclear y al poder de penetración de algunas partículas nucleares, el manejo de los reactores nucleares no es totalmente seguro.

Fusión nuclear

A diferencia del proceso de fisión nuclear, la fusión nuclear es la combinación de pequeños núcleos para formar otros mayores. 

En los elementos livianos, la estabilidad nuclear se incrementa cuando aumenta el número másico. Esto sugiere que si dos núcleos ligeros se combinan o se fusionan para formar uno mayor (un núcleo más estable), se liberará una cantidad apreciable de energía en el proceso. 

La fusión nuclear ocurre constantemente en el Sol, que está constituido en su mayor parte por hidrógeno y helio. En él la temperatura es cercana a 15 millones de grados Celsius y las reacciones que allí ocurren se denominan termonucleares. La fusión nuclear tiene sus ventajas por sobre la fisión nuclear:

• Los combustibles son baratos y casi inagotables. 
• El proceso produce poco desperdicio (pero sí algo de contaminación térmica). 
• Son procesos seguros en su ejecución, y si se apagase una máquina de fusión nuclear, se apagaría completa e instantáneamente y no existiría posibilidad de que se fundiese. 

El problema es que aún no se ha construido un reactor de fusión nuclear, debido a que hay que mantener los núcleos juntos a una temperatura apropiada para que ocurra la fusión. A temperaturas de unos 100 millones de grados Celsius, las moléculas no pueden existir y todos o la mayor parte de los átomos son despojados de sus electrones. Este estado de la materia, en el que un gas consta de iones positivos y electrones, se denomina plasma.

Fuente: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=136399