Definición de masa crítica
La primera persona en usar la frase «volverse nuclear» probablemente sabía algo sobre reacciones en cadena. En las centrales nucleares de todo el mundo, hemos podido tomar algo aparentemente incontrolable y controlarlo en beneficio de los humanos. Las plantas de energía nuclear funcionan mediante un proceso llamado fisión nuclear , donde los átomos grandes se descomponen en pequeños al dispararles neutrones, liberando mucha energía. Esa energía sale como calor, haciendo que el agua hierva; el vapor producido por esa agua hirviendo hace girar una turbina para generar electricidad.
Pero para que una planta de energía nuclear funcione, es necesario tener una cierta cantidad de material nuclear. Esa cantidad requerida se llama masa crítica. La masa crítica es la cantidad mínima de material nuclear necesaria para que una reacción en cadena continúe sin detenerse. La masa crítica exacta depende de las propiedades del material utilizado y de la temperatura.
Definición de reacción en cadena
Una reacción nuclear se inicia disparando neutrones al átomo grande para descomponerlo. Estas reacciones nucleares en sí mismas producen más neutrones. Si hay suficientes átomos alrededor, los neutrones provocan más reacciones, que producen más neutrones, que a su vez provocan más reacciones. Este proceso continuo se llama reacción en cadena , que continuará mientras queden átomos.
Controlar las reacciones en cadena
Las reacciones en cadena son la única forma en que podemos producir energía sostenida a partir de la energía nuclear, pero también son un poco peligrosas. Estas reacciones producen una gran cantidad de calor. Una bomba nuclear es el resultado de dejar que una de estas reacciones en cadena continúe sin intentar controlarla o ralentizarla. Y no queremos que una planta de energía nuclear se convierta en la próxima Hiroshima o Nagasaki.
Entonces, para que la energía nuclear sea posible, hemos tenido que desarrollar formas de controlar las reacciones nucleares en cadena. La principal forma en que lo hacemos es mediante el uso de barras de control. Las barras de control son grandes bloques de materiales, como cadmio y boro, que absorben neutrones y se insertan en el reactor nuclear para ralentizar o acelerar la reacción.
Reacciones Ácido-Base en Química: Fundamentos, Teorías y Aplicaciones
Al principio, las barras de control se insertan completamente en el reactor nuclear; A continuación, las varillas se sacan gradualmente del reactor hasta que comienza la reacción en cadena. A medida que el combustible nuclear se consume lentamente, se elevan continuamente para mantener la reacción. Eventualmente, cuando se acabe todo el combustible, la reacción se detendrá, aunque las barras de control se hayan quitado por completo.
En situaciones de emergencia, las reacciones en cadena también se pueden controlar inundando el reactor nuclear con agua. El agua absorbe bien el calor que se produce y ralentiza la reacción.
Resumen de la lección
Las plantas de energía nuclear producen calor, que se convierte en electricidad. Ese calor proviene de reacciones de fisión nuclear , que toman átomos grandes y les disparan neutrones para dividirlos en átomos más pequeños. Estas reacciones de fisión nuclear producen más neutrones como subproducto. Si hay una masa crítica , que es la cantidad mínima de material nuclear necesaria para que una reacción en cadena continúe sin detenerse, de material nuclear presente, estos neutrones pueden iniciar nuevas reacciones y el proceso puede continuar por sí solo. A esto se le llama reacción en cadena .
Estas reacciones en cadena pueden ser peligrosas y causar explosiones si no se controlan, pero podemos controlarlas usando barras de control. Las barras de control están compuestas de materiales, como boro o cadmio, que pueden absorber neutrones y ralentizar las reacciones. Como tales, pueden eliminarse total o parcialmente del reactor para controlar la velocidad de las reacciones. En situaciones de emergencia, el agua se puede utilizar para enfriar reactores y prevenir fusiones nucleares.
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