Fisión y fusión nuclear, aplicaciones industriales

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Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Azcapotzalco

Materia: Química básica

TEMA: Fisión y fusión nuclear, aplicaciones industriales

Alumno: Hernandez Morales Moises

Grupo: 1MV1

Profesora: María Guadalupe Rivera Padilla

Fecha: 23 de Noviembre de 2015

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Fisión y fusión nuclear

Aplicaciones industriales

El núcleo y la energía

La energía nuclear ha sido postulada por muchos científicos como una solución a la crisis de la energía mundial. No hay duda de que, a medida que se gasten las provisiones de combustible fósil, algo debe ocupar su lugar para proveer el combustible necesario para la sociedad. Aunque la energía nuclear puede ser una respuesta,  se debe de tener gran cuidado y controlar su uso, a fin de reducir el impacto del medio ambiente y en las futuras generaciones. Para poder participar en las daciones que se tomen con respecto al uso de esta energía nuclear,  es muy importante que se comprenda como puede ser producida tan vasta cantidad de energía a partir de los núcleos atómicos y los riesgos que conlleva.

Pero para que puedan entender un poco más sobre que es la energía nuclear vamos a ver que es antes que todo.

La energía nuclear es aquella que se genera mediante un proceso en el que se desintegran los átomos de un material denominado uranio. La energía que libera el uranio al desintegrarse sus átomos produce calor con el que se hierve el agua que se encuentra en los reactores nucleares.

Fisión nuclear

Durante la época de 1930, científicos que bombardeaban uranio-235 con neutrones descubrieron que el núcleo U-235 se divide en dos núcleos de peso medio y produce una gran cantidad de energía. Este fue el descubrimiento de la fisión nuclear. La energía generada al dividir el átomo se llamó energía atómica.

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Figura 1     -Fisión nuclear

Bueno en concreto cuando se bombardea con neutrones los núcleos de varios isotopos (U-235, U-233, Pu-239) son capaces de romperse o experimentar una fisión para formar núcleos más pequeños y más estables. Por ejemplo,

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Figura 2     -Ecuación de la fisión nuclear

En la figura 2 se puede apreciar que se pudiera determinar la masa de los productos, criptón y 3 neutrones, con gran exactitud, se encontrarían que su masa es un poco menor que la masa de los materiales de inicio. La masa faltante se convirtió en una enorme cantidad de energía. La fisión de 1g de uranio-235 produce aproximadamente tanta energía como la combustión de 3 toneladas de carbón.

Este proceso de fisión produce gran cantidad de energía. Cuando se fisiona un kilogramo de U-235 o Pu-239, la cantidad de energía liberada equivale a 20,000 toneladas de TNT. Las bombas atómicas arrojadas sobre Japón al final de la segunda guerra mundial, fisionaron aproximadamente 1 kilogramo de material.

Cuando ocurre la fisión nuclear, un átomo de combustible fisionable (como el uranio-235) es golpeado por un neutrón y se divide en dos pequeños fragmentos que se separa el uno del otro a altas velocidades. La energía cinética de estas partículas que se mueve con tanta rapidez, es convertida en calor cuando chocan con moléculas circundantes

Además de estos dos fragmentos, se liberan dos o más neutrones y estos pueden reaccionar con otros núcleos de U-235. Si este proceso continua tiene lugar a una reacción en cadena. Si la velocidad de fisión en una reacción de cadena no se controla y se hace extremadamente rápida, entonces toda la energía se libera en muy corto tiempo, de donde resulte la explosión de una bomba atómica. Pero si la velocidad de fisión en la reacción en cadena se mantiene a un ritmo constante más lento, el resultado es la liberación controlada de energía que tiene lugar a un reactor nuclear. 

Figura 3     -Reacción en cadena de la fisión nuclear.[pic 6]

Fusión nuclear

Ya se ha visto que es factible parte átomos muy grandes, pero también es posible que los núcleos de átomos muy pequeños se unan para formar núcleos más grandes en un proceso que se le conoce como fusión nuclear. La fusión  nos permite liberar aún más energía que la fisión, pero no se puede logar con facilidad. Se requiere a temperaturas extremadamente elevadas para que los núcleos se unan. La masa que se pierde durante el proceso de fusión se libera en forma de energía.

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