Radiactividad artificial. Reacciones de fisión y fusión.

Radiactividad artificial.

Es la radiación que se consigue a partir de núcleos radiactivos que son sintetizados en el laboratorio mediante la colisión con partículas de núclidos no radiactivos.

En estas reacciones se cumplen varias conservaciones:

Se conserva la carga eléctrica antes y después de la reacción.
Se conserva el número de nucleones.
Se conserva el momento lineal o la cantidad de movimiento lo cuál nos ayuda a conocer las trayectorias que van a tener las partículas después del choque.
Se conserva la relación masa-energía $\Delta E = \Delta m \cdot c^2$.

CC BY-SA 3.0, Wikipedia

Reacciones nucleares: fisión y fusión.

Las reacciones nucleares son aquellas transformaciones que se consiguen en los núcleos atómicos gracias a su interacción con una partícula $\alpha$,protones, neutrones, etc. En núcleo absorbe la partícula con la que es bombardeado y emite otras dando lugar a un átomo diferente.

Fueron descubiertas por Rutherford, 1919, bombardenado nitrógeno con partículas $\alpha$ y obteniendo oxígeno y protones.

Más tarde Marie Curie, 1933, bombardeó partículas $\alpha$ sobre aluminio y obtuvo fósforo-30 que volvía a desintegrarse por sí sólo. Había obtenido el primer elemento radiactivo.

En las reacciones nucleares se conserva:

La carga eléctrica total.
El número total de nucleones.
La suma de los números atómicos.
La masa NO se conserva porque parte de ella se transforma en energía tal y como demostró Einstein, $E=mc²$

Se conocen dos tipos de reacciones nucleares: fisión y fusión.

Trasnformación del Aluminio en fósforo.

$$ _{13}^{27}\textrm{Al} + _{2}^{4}\textrm{He} \rightarrow _{15}^{30}\textrm{P} + _{0}^{1}\textrm{n} $$

Se puede escribir de manera mucho más abreviada:

$$ _{13}^{27}\textrm{Al} (\alpha, n) _{30}^{15}\textrm{P} $$

Fisión y Fusión nuclear.

La fisión nuclear es aquella en la que un núclido pesado se rompe en fragmentos más pequeños.
- Para provocarla se bombardean los núcleos neutrones lentos. El núcleo absorbe el neutrón y se rompe en dos núcleos más pequeños liberando otros neutrones. Estos neutrones provocan nuevos choques produciéndose una reacción en cadena.
  
  Dominio público, Wikipedia
- La masa de las sustancias obtenidas es inferior a la masa inicial, el resto se ha transformado en energía. $$ \Delta E = \Delta m \cdot c^2$$
La fusión nuclear es el proceso por el que dos núcleos pequeños se unen dando lugar otro de masa mayor.
- Para que se produzca la fusión hace falta una gran cantidad de E para vencer las fuerzas de repulsión nucleares.
  - Sólo se han visto en las estrellas. En el Sol por ejemplo se observa la fabricación del Fe.
  - En supernovas se puede apreciar la generación de elementos con Z> 26 (Fe, Co, etc).
- Se está investigando mucho en fisión nuclear dado que es un proceso que liberaría mucha energía. El problema, por ahora insalvable, es que estas reacciones tienen lugar a 10⁸K; no existe ningún material actualmente que soporte esta temperatura.
  - Confinamiento magnético: el reactor de fusión trabajaría una temperatura muy alta y la materia estaría en estado de plasma. Mediante campos magnéticos se mantendría este plasma alejado del reactor y podría llevarse a cabo la reacción.
  - $espiral, línea, azul, circulo, energía, tierra, dibujo, ilustración, diagrama, simetría, pelota, esfera, gráfico, Organo, forma, física, nuclear, electromagnético, Arte del fractal, ferrito, Iter, Fusión de confinamiento magnético, Toroidal, Bobinas de campo, Laboratorio nacional de la cresta de roble, Fotos gratis In PxHere$
  - Confinamiento inercial: se usaría la cantidad de movimiento para que las partículas al chocar pudieran vencer las fuerzas repulsivas del núcleo. Aunque este proceso no está prácticamente desarrollado.

Los reactores de fusión nuclear: en estas centrales se aprovecha el vapor de la energía desprendida del U-235 y el Pu-239 para llevar agua a ebullición y con el vapor mover unas turbinas que a su vez con un alternador genere electricidad.
Los reactores de fusión nuclear están en fase experimental todavía y su funcionamiento sería encerrar los núcleos en estado de plasma gracias a un confinamiento magnético y aprovechar la energía de las reacciones para mover un alternador que produzca energía.

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