Fisión y fusión nuclear
Vamos ahora a estudiar un fenómeno que seguro que te resulta familiar. Observa el siguiente vídeo:
¿De dónde sale tanta energía? La respuesta se encuentra en el interior del núcleo atómico. Ya hemos comentado que la fuerza que mantiene unidos a los nucleones (interacción fuerte) es muy intensa. Esta energía se libera en los procesos que vamos a ver a continuación:
1) La fisión nuclear es una reacción que se produce cuando un núcleo pesado se divide en dos más pequeños al ser bombardeado con neutrones. En el proceso se liberan más neutrones y una gran cantidad de energía.
Por ejemplo, si bombardeamos con neutrones el U-235 en ciertas condiciones, este se fisiona obteniéndose Ba-141 y Kr-92. Además en este proceso se liberan tres neutrones que quedan disponibles para seguir fisionando núcleos de U-235 en una reacción en cadena. La reacción nuclear la simbolizamos así:
El vídeo siguiente presenta una simulación del proceso en 24 segundos
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Imagen en Wikimedia Commons de Aarchiba |
2) La fusión nuclear es un proceso por el cual dos núcleos ligeros se unen para formar uno más pesado. En el proceso se libera una gran cantidad de energía.
Generalmente los núcleos ligeros que se fusionan son isótopos del Hidrógeno. Por ejemplo, un núcleo de Deuterio (H-2) puede fusionarse con otro de Tritio (H-3) para formar He-4.
En esta reacción se obtiene una enorme cantidad de energía, mayor que la que se obtiene en los procesos de fisión.
Entonces, ¿por qué no utilizar esta reacción como fuente de energía?. La razón está en que la reacción no es en absoluto espontánea, se requiere una energía de activación brutal para conseguir fusionar los núcleos. Para que te hagas una idea, sería necesario alcanzar temperaturas de millones de grados y, como puedes imaginar, es difícil conseguir esas condiciones en un laboratorio.
Estas temperaturas se alcanzan en el centro de las estrellas. Debes saber que la fusión nuclear es la causa de la enorme producción de energía solar.
Caso práctico
Una de las reacciones de fisión posibles del 
es la formación de 
y , 
liberándose dos neutrones.
a. Formular la reacción y hacer un análisis cualitativo del balance de masa.
b. Calcular la energía liberada por 20 mg de uranio.
mU = 234,9943 u ; mSr = 93,9754 u ; mXe = 139,9196 u ; mn = 1,0086 u ; NA = 6,02·1023 mol-1 ; 1 u = 1.67·10-27 kg ;
c=3·108 m/s
Caso práctico
Calcula la energía liberada en la reacción de fusión de 20 mg de H-2 con H-3 suficiente. Compara los resultados con los obtenidos en el ejercicio resuelto en el que se fisionaba Uranio.
mH-2 = 2,0136 u ; mH-3 = 3,0161 u ; mHe-4 = 4,0026 u ; mn = 1,0086 u ; 1 u = 1,66·10-27 kg ; c = 3·108 m s-1 ; mp = 1.0073 u