Fision Nuclear

La fisión nuclear

La fisión nuclear, es decir, la escisión de un núcleo pesado en núcleos más ligeros, es un tipo de reacción nuclear de gran importancia práctica porque proporcionan cantidades enormes de energía. Pensemos, por ejemplo, que en una sola reacción de fisión se libera una energía equivalente a diez millones de reacciones químicas. Esta reacción libera a su vez neutrones, con lo que puede causar una reacción en cadena con otros núcleos. En la explosión de una bomba atómica se produce una reacción en cadena incontrolada. Las reacciones controladas, por otra parte, pueden utilizarse para producir calor y generar así energía eléctrica, como ocurre en los reactores nucleares.

El descubrimiento data de 1939, como decía anteriormente, cuando Otto Hahn y sus colaboradores comprobaron que el núcleo de uranio bombardeado con neutrones lentos, es decir, frenados con moderadores tales como agua, agua pesada, carbón o berilio, se volvía inestable y se escindía en dos núcleos ligeros, de números másicos comprendidos entre 72 y 149 y de números atómicos comprendidos entre 34 y 57. Al mismo tiempo se producía una tremenda liberación de energía, con desprendimiento de nuevos neutrones, generalmente dos, que podían seguir la reacción iniciada. A este proceso se le denominó fisión nuclear.

Böhr postuló que, de todos los isótopos del uranio, el menos estable era el uranio-235 y que éste debía ser el causante de la reacción observada, lo que pudo comprobarse posteriormente.

En diciembre de 1942, en la Universidad de Chicago (Estados Unidos), el físico italiano Enrico Fermi logró producir la primera reacción nuclear en

cadena controlada. Para ello empleó un conjunto de bloques de uranio natural distribuidos dentro de una gran masa de grafito puro. En la “pila” o reactor nuclear de Fermi, el moderador de grafito frenaba los neutrones y hacía posible el control de la reacción en cadena.

La producción práctica de energía nuclear resulta evidente desde la ecuación de Einstein sobre la equivalencia masa-energía ya comentada. La energía liberada por la fisión es muy grande, por ejemplo, la fisión de un kilogramo de uranio-235 libera 18,7 millones de kilowatios·hora en forma de calor. Además, el proceso de fisión iniciado por la absorción de un neutrón en el uranio-235 libera un promedio de 2,5 neutrones en los

núcleos fisionados. Estos neutrones provocan rápidamente la fisión de varios núcleos más, con lo que liberan otros cuatro o más neutrones adicionales e inician una serie de fisiones nucleares automantenidas, una reacción en cadena que lleva a la liberación continuada de energía nuclear.Esta característica tan interesante se cuantifica mediante el factor de multiplicación k de una reacción nuclear en cadena, definido como el cociente entre el número de neutrones

...