En 1905 Einstein dio a conocer la teoría de la relatividad y dice que la materia y la energía se pueden convertir la una en la otra según E=mc2.

La masa del núcleo es un poco menor a la suma de las masas de sus componentes, ya que parte de la masa total se convierte en energía por medio de la fusión y fisión nuclear.

Reacciones Nucleares: al penetrar el proyectil en el núcleo de un átomo se daba lugar a un núcleo compuesto en estado de excitación para posteriormente producir la formación del núcleo resultante y la emisión de una o más partículas o rayos gamma.

La espalación es el proceso por el cual en la reacción nuclear se da directamente (sin formación del núcleo compuesto) debido a que la partícula usada como proyectil tiene una alta energía.

En 1932 se descubrió el neutrón.

Sección Eficaz: es un área imaginaria asociada a cada núcleo. Si una partícula proyectil llega a esta, se va a obtener una reacción nuclear. Mientras mayor sea esta área, habrá mayor probabilidad que se produzca la reacción. Su unidad es el Barn y es equivalente a 10-28

m2.

Elementos transuránicos= elementos de # atómico superior al de uranio (92). El plutonio fue el primer elemento producido por el hombre en cantidades apreciables y tiene quince isótopos conocidos, todos radiactivos. De estos el mas importante es el plutonio.239, pues es fisionable y puede ser utilizado como fuente de energía.

Gota líquida= explicación de la fisión nuclear.

1u.m.a = 931 MeV. Los productos de la fisión son inestables; tienen exceso de neutrones y a la vez siguen cadenas de desintegración mediante emisión de β- o emisión de neutrones que conducen a núclidos estables.

Neutrones lentos= neutrones provenientes de la desintegración de los productos de fisión.

Energia promedio de los rayos gamma emitidos en la fisión del uranio-235 es 23MeV. La fisión solo tiene sentido práctico para elementos con Z mayor o igual a 90.

FUSIÓN NUCLEAR: Proceso que se da en el sol. Dos núcleos se unen para formar uno solo, liberando una energía mayor a la que se libera en la fisión nuclear. Deuterio+tritio pueden convertirse en el combustible de un reactor termonuclear. La fusión controlada presenta muchos problemas ya que al acercar dos núcleos cargados positivamente con velocidades bajas, la repulsión entre ellos va a ser tan grande que sería imposible que llegaran a fusionarse. Por esto, es necesario que los núcleos posean energías elevadas para lograr vencer la repulsión de Coulomb (cerca de 20.000eV).

Deuterón (221H) = Helio (3

2He) + (10n) +3,3 MeV.

Deuterón (221H) = Tritio (3

1H) + 11H + 4MeV.

REACTORES NUCLEARES

Moderador: disminuye la velocidad de los neutrones para así evitar la reacción en cadena. El moderador debe estar constituido por átomos ligeros, comparables al neutrón en tamaño y que no absorbieran neutrones. Un modelador es el grafito puro y aumenta la efectividad en la fisión del uranio-235. En 1942 se dio a conocer la pila de Fermi, que usa grafito en forma de ladrillos para poder controlar una reacción nuclear. El modelador no debe absorber neutrones en forma considerable. Agua pesada=deuterio

Factor de multiplicación K: relación entre el # de neutrones producidos en t tiempo y la suma de neutrones perdidos y los absorbidos. Si K<1, la reacción en cadena se llama subcrítica, disminuyendo y terminando por detenerse. Si K=1, la reacción en crítica y por tanto auto-sostenida (tamaño y masa crítica). Si K>1, la reacción en cadena aumentará y la reacción se llama super-crítica.

Mientras menor sea el tamaño del materia, menor será la posibilidad de que los neutrones se escapen a la superficie y mayor la probabilidad de que interaccionen con otros núcleos produciendo nuevas fisiones.

Si la reacción en cadena se da en forma controlada, tenemos un reactor nuclear, si ocurre lo contrario, tendremos una bomba atómica o bamba de fisión.

Un reactor nuclear está constituido por: 1. Combustible o material que contiene el elemento fisionable. 2. El moderador. 3. Las barras de control por las cuales se controla el proceso de fisión (están hechas de boro o cadmio que tienen un elevado poder de absorción de neutrones). 4. El refrigerante, por medio del cual se extrae el calor producido en la fisión (puede ser de aire, helio, dióxido de carbono gaseoso, agua, sodio o litio). 5. El blindaje o protector contra las radiaciones (está hecho de hormigón).

Reactor rápido: no es necesario usar un modelador, la fisión tiene lugar por interacción con neutrones de alta energía; son muy útiles para la producción de Pu

Reactor intermedio: la energía de los neutrones es disminuida a valores entre las térmicas y las rápidas. Se necesita el uso de un modelador.

Los reactores de investigación son utilizados para la producción de neutrones y radiación gamma. El reactor de piscina tiene el núcleo sumergido en una piscina llena de agua. El reactor de tanque o depósito usa agua pesada como refrigerante. El reactor de potencia utiliza el calor producido en la fisión para producir vapor, este vapor es usado para mover un generador eléctrico y así obtener electricidad.