8/17/2019 Energía de Enlace en El Núcleo y Defecto de Masa

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ENERGÍA DE ENLACE EN EL NÚCLEO Y DEFECTO DE MASA. FISIÓN Y FUSIÓNNUCLEAR.

Medidas precisas señalan que los núcleos estables poseen masas más pequeñas que la sumade las masas de las partículas que los constituyen. La diferencia entre la masa empírica de un núcleo y

la teórica se llama defecto de masa m (m = Z.mp + (AZ).mn  mexp). Se llama energía de enlace delnúcleo a la energía que corresponde al defecto de masa: E = mc2. Esta energía se desprende en elproceso de formación del núcleo a partir de sus constituyentes. Esta energía desprendida es la que daestabilidad al núcleo. Se denomina energía de enlace por nucleón al cociente entre la energía deenlace y el número de nucleones. Representa la energía necesaria para extraer un nucleón del núcleoque lo contiene y es una medida de la estabilidad de un núcleo: los más estables son los que tienenmayor energía de enlace por nucleón.

La fisión nuclear   es la escisión de núcleos, generalmente pesados (A > 230), en dos o másnúcleos ligeros denominados fragmentos de fisión. La fisión nuclear puede interpretarse mediante el

modelo de la gota líquida: una gota al vibrar, adopta sucesivamente formas esférica y elipsoidal, si elgrado de deformación es suficiente llega un momento en la gota se escinde y da lugar a dos o más

gotas de menor tamaño. Por ejemplo, si un núcleo de U23592

experimenta una excitación de

aproximadamente 1 MeV, oscila con la suficiente violencia como para escindirse. Esto puedeconseguirse con la absorción de un neutrón de esa energía:

MeV200n3Kr BanU  1

0

89

36

144

56

1

0

235

92 

En este caso se desprenden 200 MeV por núcleo fisionado, debido al defecto de masa de losnúcleos obtenidos.

La unión de núcleos para formar uno mayor se llama fusión. Si núcleos pequeños tienen laenergía cinética suficiente para, en sus choques, vencer las repulsiones eléctricas y acercarse adistancias tales que entre en juego las interacciones nucleares, se fusionan en núcleos mayores:

MeV6,14nHeHH  1

0

4

2

3

1

2

1 

La gran energía cinética que deben poseer los núcleos implica una temperatura de varios millones degrados. En el núcleo del Sol existe una temperatura del orden de 2.106  K y a través de variosmecanismos posibles se produce el siguiente proceso global:

MeV7,25e2HeH4  0

1

4

2

1

1  

Los físicos alemanes O. Hahn y O. Firsch lograron en 1939 la fisión del U23592

 y comprobaron

que con los neutrones emitidos podía obtenerse una reacción nuclear en cadena, es decir, si estos

neutrones fisionan otros núcleos, se liberan más neutrones que continúan el proceso indefinidamente.

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Los reactores nucleares son instalaciones destinadas a obtener energía a partir de reacciones de fisiónen cadena del U-235.

El problema del aprovechamiento energético de las reacciones nucleares de fisión (las únicasque, hasta el momento, se pueden controlar para un uso civil de las mismas) es doble. Por un lado, la

posibilidad de accidentes que den lugar a que de las instalaciones escapen radiaciones ionizantes(rayos   y   y radiación   así como neutrones) que dada su gran energía pueden dañarirremediablemente los tejidos de los seres vivos produciendo su destrucción o la modificación de sucódigo genético y el riesgo de aparición de enfermedades graves como tumores cancerígenos oposibles malformaciones en fetos. Por otro lado están los residuos radiactivos producidos por lasinstalaciones nucleares que, si no son tratados y almacenados de forma adecuada pueden originarcontaminación ambiental. Los residuos radiactivos pueden clasificarse: según su estado físico, en

sólidos, líquidos y gaseosos; por el tipo de radiación que emiten, en ,   o ; por su periodo desemidesintegración, en residuos de vida corta y de vida larga; o por su actividad específica, en cuyocaso pueden ser da alta, media o baja actividad. El problema es, fundamentalmente, la gran duraciónde su actividad. Los residuos sólidos suelen someterse a un encapsulado en hormigón, los líquidos,

primero se solidifican mediante vitrificación y, posteriormente se encapsulan. Posteriormente estosencapsulados se depositan en los llamados cementerios nucleares.