¿Qué es una reacción nuclear?

Este post ha sido escrito por José Martín Roca 

Hoy trataremos una de las preguntas más antiguas del blog, y que no fue sencilla de explicar hasta ya entrado el siglo XX, la reacción nuclear.¿En qué consiste? ¿Cómo lograrla?

Una reacción nuclear no es más que un proceso de colisión entre núcleos de átomos, que como ya vimos en otro post se componen de neutrones y protones. Antes de nada, debemos distinguir entre dos tipos de reacciones, la de fusión y la de fisión.

La reacción de fusión ocurre cuando dos núcleos de átomos ligeros se unen para formar otro núcleo más pesado y energía, aunque por lo general se desprenden otras partículas. Por otra parte, la reacción de fisión es el proceso en el cual se bombardea un núcleo pesado con neutrones, que desestabilizan el núcleo y se descompone en dos más ligeros de igual tamaño, energía y además se pueden emitir otras partículas.

Entre las configuraciones iniciales y finales de ambos procesos existe una diferencia de masa … ¡QUE SE HA CONVERTIDO EN ENERGÍA!

 

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Figura 1.Esquema del proceso de Fusión

En las centrales nucleares actuales el proceso que se realiza es siempre el proceso de fisión nuclear, pues el proceso de fusión aún no se ha conseguido pero es uno de los mayores objetivos de la ciencia en los próximos años .Cuando se hace chocar el neutrón contra los núcleos pesados este se separa en dos, liberando energías y, como ya hemos dicho, pueden liberarse otras partículas, entre ellas otro neutrón que choque con otro núcleo pesado y continúe así el proceso de fisión.

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Figura 2.Esquema del proceso de Fisión

No obstante, ¿Cómo se utiliza este proceso en una central nuclear? La respuesta es más simple de lo que parece. Para poder obtener la energía de este proceso se utiliza la energía resultante de la fisión para calentar agua, que al evaporarse mueve unas turbinas que generan energía en forma de electricidad, desprendiendo el vapor por las torres características de las centrales nucleares. La mayor desventaja de este sistema son los núcleos resultantes del proceso de fusión, que tienen propiedades radiactivas, muy perjudiciales para la salud humana.

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Figura 3.Esquema de una central nuclear

El proceso de fusión, aunque más energético es más complicado de obtener, pero actualmente se trabaja en la creación de reactores de fusión. No obstante, existen millones y millones de reactores nucleares en el universo: las estrellas.

Las estrellas son enormes masas de gas en las que la gravedad está ganándole la batalla a la presión; es decir, la fuerza de atracción de la gravedad entre los gases empuja más fuerte que la presión que siente el gas por estar tan junto y querer separarse. En su inicio las estrellas están compuestas prácticamente en su totalidad por hidrógeno y sus isótopos (es decir, hidrógeno con más neutrones en su núcleo unos que otros).

Cuando la gravedad gana a la presión, se comienzan a producir reacciones de fusión entre los núcleos, produciéndose núcleos más pesados y liberándose energía, como nuestra estrella favorita el Sol  “el Sol no es una estrella,el Sol es un sol, las estrellas están lejísimos”. De esta manera los elementos van apareciendo a partir de continuas fusiones de núcleos.

Si el Sol está gastando su combustible, ¿es posible que alguna vez deje de funcionar? Así es, una estrella tiene un combustible limitado y cuando no puede realizar más reacciones de fusión puede tener diferentes finales. Las reacciones de fusión cesan cuando se alcanza como producto de fusión el hierro (Fe), que es el material más pesado que puede generarse en estrellas por sus características, mientras que otros materiales más pesados solo se generan en las supernovas. 

Una vez hemos entendido como funcionan las reacciones nucleares tenemos aun algunas preguntas por responder, por ejemplo, ¿cuáles son los posibles finales para una estrella? ¿qué es la radiactividad de los residuos nucleares?

«Somos polvo de estrellas que piensa acerca de las estrellas. Somos el medio para que el Cosmos se conozca a sí mismo»

Carl Sagan

 

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