¿Qué es la fisión?
Si pesa tres manzanas individualmente y suma sus pesos, cuando las ponga todas juntas en la balanza, debería obtener el mismo número. Pero en física de partículas, las cosas no funcionan de esa manera. Por extraño que parezca, el todo realmente puede ser mayor que la suma de sus partes.
La fisión nuclear es lo que ocurre cuando el núcleo de un gran átomo radiactivo se divide en dos o más núcleos más pequeños. Cuando esto sucede, se libera mucha energía y así es como funcionan las centrales nucleares.
Reacciones de fisión
Cuando un átomo de uranio-236 sufre fisión, a menudo se dividirá en un átomo de criptón-92, un átomo de bario-141 y tres neutrones, como se muestra a continuación:
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Para iniciar la reacción anterior, primero debe tomar una muestra de uranio-235 y dispararle un neutrón. Este neutrón se absorbe, convirtiendo el átomo de uranio-235 en un átomo energético de uranio-236. Este átomo de uranio-236 es extremadamente inestable y muy rápidamente ocurrirá la reacción anterior para descomponerlo en átomos más pequeños y estables. En el proceso, se libera una gran cantidad de energía.
Pero, ¿de dónde viene toda la energía?
Pesaje de átomos y energía nuclear
Si toma un átomo radiactivo, como el uranio-236, y lo pesa, encontrará que pesa 236.0456 unidades de masa atómica. Pero si sumas los productos de la reacción descrita anteriormente: el átomo de Kryption-92, el átomo de bario-141 y los tres neutrones, los cinco juntos solo pesan un total de 235.8666. Esa es una diferencia de 0.1790 unidades de masa atómica. Entonces, ¿a dónde se fue la masa extra?
La ecuación más famosa de Einstein nos enseñó que la masa y la energía son realmente lo mismo. La masa extra no desapareció, ¡se convirtió en energía!
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Esta energía es la que se aprovecha en las centrales nucleares. La energía se libera en forma de calor, que hierve el agua. El vapor producido por el agua hace girar una turbina y genera electricidad.
Peligros y preocupaciones de la energía nuclear
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La energía nuclear es controvertida por varias razones. Por un lado, una reacción de fisión nuclear debe controlarse cuidadosamente. La reacción descrita anteriormente produce tres neutrones, y esos neutrones pueden iniciar otras reacciones de fisión cercanas. Esto se conoce como reacción en cadena , porque los neutrones creados por una reacción iniciarán más reacciones, y si el proceso no se modera con cuidado, todo podría provocar una fusión nuclear .
Una fusión nuclear ocurre cuando los elementos combustibles dentro de un reactor nuclear se calientan tanto que se derriten. Esto puede ser extremadamente peligroso, porque el material radioactivo puede escapar al área circundante, dañando a los humanos y al mundo natural por igual.
Los productos de las reacciones de fisión también suelen ser radiactivos y, por tanto, peligrosos para los seres humanos. Las sustancias radiactivas producen radiación ionizante y pueden causar cáncer.
Estos productos radiactivos eventualmente se descompondrán en materiales más seguros, pero en algunos casos eso puede llevar miles de años. Mientras tanto, debemos encontrar una manera de desecharlos de manera segura, lo que puede ser difícil y costoso.
Por último, a la gente también le preocupa el hecho de que los materiales radiactivos se puedan utilizar para construir armas nucleares. El daño causado por estas armas es tan significativo que se deben imponer enormes restricciones a los materiales radiactivos que tienen el potencial de ser utilizados de esta manera.
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Resumen de la lección
La fisión nuclear es lo que ocurre cuando el núcleo de un átomo radiactivo grande se divide en dos o más núcleos más pequeños, liberando grandes cantidades de energía. Esta energía se libera porque la masa del átomo radiactivo es menor que la masa total de los productos, y esa masa se convierte en energía.
La energía que se libera en una reacción de fisión se puede aprovechar en las centrales nucleares para generar electricidad. Sin embargo, la energía nuclear es controvertida debido al riesgo de que una reacción en cadena provoque una fusión nuclear, la dificultad de deshacerse de los desechos radiactivos y la posibilidad de construir armas nucleares.
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