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Fision y Fusion

Fisión nuclear

En física nuclear y química nuclear, la fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado. Se acompaña de la liberación o absorción de una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.

Fisión nuclear

En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

Reacción en cadena

Una reacción en cadena ocurre como sigue: un acontecimiento de la fisión empieza lanzando 2 ó 3 neutrones en promedio como subproductos. Estos neutrones se escapan en direcciones al azar y golpean otros núcleos, incitando a estos núcleos para experimentar la fisión. Puesto que cada acontecimiento de la fisión lanza 2 o más neutrones, y estos neutrones inducen otras fisiones, el proceso se construye rápidamente y causa la reacción en cadena. El número de los neutrones que se escapan de una cantidad de uranio depende de su área superficial. Solamente los materiales fisibles son capaces de sostener una reacción en cadena sin una fuente de neutrones externa.

Radioactividad

Radioactividad

La inmensa mayoría de los núcleos de los átomos son estables y permanecen intactos indefinidamente. Los radionúclidos, en cambio son inestables y emiten partículas y radiación electromagnética de manera espontanea. La emisión de radiación es una manera como el núcleo inestable se transforma en uno mas estable con menos energía, la energía emitida es la portadora del exceso de energía.

Ejemplo

El uranio 238 es radiactivo y sufre una reacción nuclear en la cual se emite una partícula alfa (a) que es un núcleo de helio el fragmento restante tiene una masa de 234 que es un núcleo de torio.

Cuando un núcleo se descompone espontáneamente de esta manera, se dice que se ha desintegrado, o ha sufrido desintegración radiactiva. El fenómeno de la radiactividad fue descubierto casualmente por Henri Becquerel en 1896.

Tipos de desintegración radiactiva

Las tres clases más comunes de desintegración radiactiva son:

Desintegración alfa (a)

Desintegración beta (b)

Desintegración Gamma (g)

Radiación alfa

Es un tipo de radiación poco penetrante que puede ser detenida por una simple hoja de papel. Rutherford sugirió que los rayos alfa son iones de átomos de Helio (He2+) moviéndose rápidamente,

Este tipo de radiación la emiten núcleos de elementos pesados situados al final de la tabla periódica (A >100).

En el proceso un núcleo cualquiera de número másico A y número atómico Z, se convierte en otro núcleo Y con número másico A-4 y numero atómico Z-2, y se emite una partícula alfa.

Como ejemplo tendríamos las siguientes desintegraciones:

235U -----> 231TH + 4He2+

226Ra ----> 222Rn + 4He2+

210Po ----> 206Pb + 4He2+

Radiación Beta

La radiación Beta consiste en la emisión espontánea de electrones por parte de los núcleos, un neutrón se transforma en un protón, un electrón y un antineutrino de masa despreciable. Este proceso ocurre mayormente en isótopos de átomos con un número mayor de neutrones que protones en el núcleo atómico. La emisión beta da como resultado otro átomo con núcleo distinto con un protón más.

Ejemplos:

214

83   Bi ¬¬                                

214

84   Po  

Radiación gamma (g)

Es una radiación de naturaleza electromagnética es decir de idéntica naturaleza que de la luz visible, o los rayos x por lo tanto no tiene carga ni masa. Esta radiación se produce cuando los núcleos excitados de forma espontánea, tienen a pasar a estados de menos excitación, la energía excedente procede de los cambios de estado del núcleo se suele emitir en forma de fotones.

En este tipo de radiación el núcleo no pierde su identidad. Es una radiación muy penetrante, atraviesa el cuerpo humano y sólo se frena con planchas de plomo y muros gruesos de hormigón. Al ser tan penetrante y tan energética, de los tres tipos de radiación es la más peligrosa.

 

Poder de penetración de las emisiones radiactivas

·         Las partículas alfa de los materiales radiactivos son detenidas por un pedazo de papel.

·         Las partículas beta, penetran el papel pero son detenidas por una lámina de aluminio, o aluminio.

·         Incluso una gruesa lámina de plomo, puede no ser suficiente para detener los rayos gamma

Series Radiactivas

Cuando un núcleo se va desintegrando, emite radiación y da lugar a otro núcleo distinto también radiactivo, que emite nuevas radiaciones. El proceso continuará hasta que aparezca un núcleo estable, no radiactivo. Todos los núcleos que proceden del inicial (núcleo padre) forman una serie o cadena radiactiva. Se conocen cuatro series o familias radiactivas, tres de las cuales existen en la naturaleza ya que proceden de los radionúclidos primigenios. Se llaman radionúclidos primigenios a aquellos que sobreviven en la Tierra desde su formación. Esto se debe a que su semivida es comparable a la edad de la Tierra.

Ejemplo de una serie radiactiva del Torio-232

·         TORIO-232 1.41 BILL. DE AÑOS

·         RADIO-228 5.75 AÑOS

·         ACTINIO-228 6.15 HORAS

·         FRANCIO-224 3.3 MINUTOS

·         RADIO-224 3.66 DÍAS

·         RADÓN-220 55.6 SEGUNDOS

·         POLONIO-216 0.145 SEGUNDOS

·         PLOMO-212 10.64 MINUTOS

·         BISMUTO-212 1.01 HORAS

·         TALIO-208 3.05 MINUTOS

·         PLOMO-208 ESTABLE

Series radiactivas
NºMásico	Cadena del	Padre	Semivida (años)	Producto final
4n	Torio	Th-232	1.41 1010	Pb-208
4n+1	Neptunio	Np-237	2.14 106	Pb-209
4n+2	Uranio-Radio	U-238	4.51 109	Pb-206
4n+3	Uranio-Actinio	U-235	7.18 108	Pb-208