En el proceso de fisión nuclear se divide un núcleo pesado (número de masa > 200) para formar núcleos más pequeños de masa intermedia y uno o más neutrones. Este proceso libera gran cantidad de energía debido a que el núcleo pesado es menos estable que sus productos.
La primera reacción de fisión nuclear que se estudió fue la del uranio-235 bombardeado con neutrones lentos, cuya velocidad es comparable a la de las moléculas del aire a temperatura ambiente. En estas condiciones, el uranio-235 experimenta una fisión nuclear. Esta reacción es muy compleja, ya que en los productos de fisión nuclear se encuentran más de 30 elementos distintos.
Fisión nuclear del Uranio-235.
Aunque es posible provocar una fisión en muchos núcleos pesados, sólo la fisión del uranio-235 (que se encuentra en forma natural) y la del isótopo artificial plutonio-239, tienen cierta importancia práctica. La característica sobresaliente de la fisión del uranio-235 no es la enorme cantidad de energía liberada, sino el hecho de que la fisión produce más neutrones que los que se capturaron al inicio del proceso. Por esta propiedad es posible obtener una reacción nuclear en cadena, es decir, una secuencia de reacciones de fisión nuclear autosuficientes.
Los neutrones generados en las etapas iniciales de la fisión pueden inducir fisión en otros núcleos de uranio-235, que a su vez producen más neutrones, y así sucesivamente. En menos de un segundo, la reacción se vuelve incontrolable, liberando una gran cantidad de calor a los alrededores.
Reacción Nuclear en Cadena.
Existen dos tipos de reacciones de fisión. Para que se lleve a cabo una reacción en cadena, es preciso que la muestra tenga suficiente uranio-235 para capturar los neutrones; de lo contrario, muchos neutrones escaparán de la muestra y la reacción en cadena no progresa (como se representa en la figura). En esta situación, se dice que la masa de la muestra es subcrítica. Cuando la cantidad de material fisionable es igual a o mayor que la masa crítica, es decir la mínima masa del material fisionable necesaria para generar una reacción nuclear en cadena. En este caso, los núcleos de uranio-235 capturarán la mayor parte de los neutrones y se formará una reacción en cadena.
Reactores Nucleares y la Fisión Nuclear
Los procesos de fisión nuclear se llevan a cabo en los reactores nucleares. Estas son grandes instalaciones diseñadas para transformar la energía nuclear en otras formas energéticas, como la electricidad.
Los reactores nucleares son un ejemplo de la aplicación pacífica de la energía nuclear, funcionan ocasionando la fisión y utilizando el calor liberado para hacer hervir agua. Una turbina convierte este vapor en corriente eléctrica. Si bien el proceso es simple, la dificultad consiste en mantener controlada la reacción, para ello se utilizan varillas de carbono o boro (sistema de control), estas funcionan atrapando neutrones, con lo cual consiguen amortiguar la fisión cuando es necesario. El combustible nuclear utilizado en los reactores nucleares es el uranio natural. Un gramo de uranio produce energía equivalente a 2.500 kg de carbón.
El aspecto negativo de un reactor nuclear es el desecho radiactivo que produce, ya que actualmente no hay método de reciclaje, por lo cual se los debe almacenar en tambores blindados con plomo y enterrados a profundidades en el suelo, esperando a que se extinga su radiactividad remanente. Además, pueden ocurrir desastres nucleares ocasionados por accidentes o por atentados terroristas hacia los reactores nucleares. Esto pone de manifiesto el potencial peligro de tener cerca de una ciudad un reactor nuclear. En Sudamérica la tecnología nuclear también está presente, ya que Argentina y Brasil tienen más de tres reactores nucleares que utilizan para diversos fines.
La Bomba Atómica y La Fisión Nuclear
La primera aplicación de la fisión fue la bomba atómica, aquí la masa crítica de uranio se ubica separada y la reacción de fisión se induce por medio de un explosivo convencional. Al iniciarse la explosión química la masa crítica de Uranio-235 se junta y la reacción en cadena se produce.
Son una de las invenciones más nefastas de la historia de la humanidad. Las armas nucleares utilizan el principio de la fisión nuclear para liberar una enorme cantidad de energía y calor. La potencia de las bombas atómicas se mide en kilotones (kt), que equivale a 1.000 toneladas de T.N.T. , o bien se puede expresar en megatones (Mt), que equivale a 1.000.000 de toneladas de T.N.T.
La bomba atómica lanzada en Hiroshima y Nagasaki tenía un poder destructivo de 12 kilotones. En la actualidad las armas nucleares que existen tienen un poder mínimo de 10 megatones, es decir, su poder destructivo es enorme comparado con las primeras bombas atómicas.
Las armas nucleares son empleadas por las distintas potencias mundiales como un medio disuasivo contra posibles ataques enemigos. El problema radica en la posibilidad de que determinados gobiernos o grupos terroristas utilicen esas armas en contra de la humanidad o cierto grupo étnico con fines destructivos.
