Energía Nuclear

Funcionamiento de la bomba atómica

La bomba atómica, obtiene la energía de la fisión del núcleo de los átomos de elementos radiactivos como el uranio y el plutonio.  La cantidad de energía que se puede obtener la explicó Einstein en 1905 con su famosa fórmula:

e = m.c2

Donde la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz elevada al cuadrado.  Dicho simplemente, una pequeña cantidad de materia es equivalente a una enorme cantidad de energía.  Por ejemplo 1 Kg.  de materia convertida completamente en energía sería equivalente a la explosión de 22 megatones de TNT.

El científico alemán Otto Hahn descubrió en 1938, que un neutrón disparado contra un átomo de uranio era capaz de dividir el átomo en dos átomos más ligeros, liberando 2 ó 3 neutrones y gran cantidad de energía.  Los neutrones liberados podían a su vez colisionar con otros átomos de uranio multiplicando el efecto.  Es decir, se producía una reacción en cadena.

Una cantidad de uranio del tamaño de una pelota de baseball produciría una explosión equivalente a 20 mil toneladas de TNT.

Esquema de la fisión atómica
La fisión atómica,
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Si tomamos una esfera de material fisionable puro, como el uranio-235, del tamaño de una pelota de golf, a la cual le disparamos un neutrón, no podrá sostenerse una reacción en cadena.  Muchos neutrones escaparán por la superficie de la pelota y se perderán, por tanto muchos átomos no serán fisionados.  Esa cantidad de uranio se llama masa subcrítica.

Si la esfera es del tamaño de una pelota de baseball, muchos más neutrones impactarán contra otros átomos del material fisionable, que los que escaparán por la superficie, produciendo una reacción en cadena.  Esa cantidad de uranio se llama masa crítica.

Aumentando la cantidad de uranio se produce una masa supercrítica en la cual la generación de sucesivas fisiones aumenta rápidamente llegando a producir una reacción en cadena que ocasionará una explosión debido a la enorme y rápida cantidad de energía liberada.

Pero no todos los materiales radiactivos son adecuados.  Por medios artificiales se puede crear un isótopo, como por ejemplo el uranio-235.  Este isótopo es sumamente inestable o radiactivo, es decir sus átomos se fisionan o se dividen con facilidad al sólo darle un suave golpecito, formando elementos que son más estables.  Cada vez que el núcleo se divide libera neutrones y la energía que no necesita para mantener el núcleo cohesionado.  Normalmente, el uranio-235 está caliente debido a las fisiones espontáneas que ocurren en sus átomos, liberando energía, pero que no son suficientes como para desencadenar una reacción incontrolable, es decir una explosión.  Esa energía que escapa de los núcleos del uranio-235 junto con los neutrones, daña las células de los seres vivos y por tanto es peligrosa y letal.  Por eso decimos que el uranio-235 al igual que cualquier material radiactivo es sumamente peligroso y no se debe manipular sin saber cómo hacerlo.

Para hacer una bomba atómica, es necesario comprimir el uranio o plutonio de manera que su masa crítica se convierta en supercrítica causando una reacción en cadena incontrolada.  Esa reacción que ocurre en millonésimas de segundo produce una enorme explosión por la cantidad de energía liberada instantáneamente.  La compresión necesaria para convertir la masa crítica en supercrítica se obtiene, por ejemplo, con la explosión de una carga TNT que se coloca rodeando al uranio o plutonio.  Al quedar comprimido el material fisionable por la explosión del TNT, los neutrones que se liberan no tienen adonde escapar y por tanto chocan con todos los átomos produciendo la reacción en cadena incontrolada.

En una fracción de segundo, todos los núcleos de los átomos del material comprimido son golpeados por los neutrones y se rompen.  La energía de trillones de núcleos es liberada simultáneamente, produciendo una enorme explosión atómica.


Publicado: 20 mayo/2001






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