Fisino Nuclear-UB -15
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Fisin Nuclear
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Fermi y sus colaboradores expusieron elementos a flujos de
neutrones
Muchos elementos decaan por emisin beta, para compensar
el exceso de neutrones
La energa producida depende mucho de la reaccin concretapero tpicamente podemos decir que es del orden de 200
MeV. Esta puede parecer una cantidad pequea, pero no lo
es tanto si tenemos en cuenta que en un mol de materia !"#$
gr en el %ranio natural& hay '()"" *)"#n+cleos(
ntroduccin
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Qu es la fisin nuclear y
cules son sus productos?
La fisin nuclear esla divisin del ncleo atmico en
dos ncleos ms lieros con la consecuente liberacin
de energa(
E-entualmente se producen algunos neutrones y radiacinelectromagn.tica en el rango de energas de los rayos
gamma(
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!unta ener"a se produce y
en qu forma se disipa?
La energa producida depende de la reaccin pero podemos decir que es del
orden de ")) Me/(
Esta energa se reparte entre la energa cin.tica de los fragmentos emitidos y
la energa interna de excitacin que se libera r0pidamente en la forma de
radiacin gamma(El %1"#2 se encuentra de forma natural en un mineral
llamado #ec$%lendaque contieneun gramo de %ranio por cada 3ilogramo
de mineral(
El %ranio natural es una me4cla de distintosisotopos, siendo el mayoritario el %1"#$ !ya
que es el isotopo que tiene la -ida media m0s
larga&(
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&i el ncleo esta formado por protones
y neutrones' por qu solo se emiten neutrones?
En la fisin se producen neutrones aparte de los dos fragmentos ya
que debido al balance de la llamada ener"a de simetr"a y
larepulsin !oulom%ianalos n+cleos atmicos ligeros tienen
tendencia a tener el mismo n+mero de protones que de neutrones
!lnea de estabilidad&( Ese balance se rompe en fa-or de la repulsin
5oulombiana en los n+cleos pesados haciendo que estos tengas mas
neutrones que protones(
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6adiacti-idad producida por
los productos de la fisin
En la fisin, donde un n+cleo pesado se rompe en dos ligeros hay por
tanto une(ceso de neutrones en los fragmentos ligeros que se elimina
emitiendo los neutrones(
En la fisin se producen, en un primer momento, neutrones y radiacin
gamma( Los n+cleos hijos resultantes no tienen por que se los m0s
estables y por tanto podr0n desintegrarse emitiendo electrones o
positrones mediante la desintegracin beta !tambi.n puede darse captura
electrnica, o un tipo distinto de desintegracin beta&
!-er lin3 para ilustrar la idea&
http788999(fisicahoy(com8sites8all8themes84en8s9f8taller:fision8nucleo(s9f
http://www.fisicahoy.com/sites/all/themes/zen/swf/taller_fision/nucleo.swfhttp://www.fisicahoy.com/sites/all/themes/zen/swf/taller_fision/nucleo.swf -
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#or qu se fisiona el )ranio
y no otros ncleos atmicos?
No todos los n+cleos atmicos se fisionan(
;olamente lo hacen de forma espontanea los n+cleos pesados con
-alores de < muy grandes !%ranio, =orio, etc& (
No existen en la naturale4a n+cleos con < mayor que >" !%ranio& y los
elementos qumicos con < mayores !por ejemplo el plutonio& se tienen
que fabricar artificialmente ya que su -ida media de fisin es
pequea( !uanto mayor es el valor de * mas fcil le resulta a los
ncleos fisionarse y hoy en da establecer que n+cleos atmicos con
< muy grandes pueden crearse en el laboratorio es objeto de intensa
in-estigacin tanto experimental como terica(
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? 5uanto mayor es
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Fisin Espont0nea e nducida
Los n+cleos pueden fisionarse espont0neamente o de forma
inducida( 5uando se fisionan espont0neamente lo hacen
porque la reaccin es fa-orable energ.ticamente(
;in embargo, la reaccin no es instant0nea ya que parapasar del estado inicial al final es necesario pasar por unos
estados intermedios que no son fa-orables energ.ticamente(
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Fisin Espont0nea e nducida
? El n+cleo se desintegra gracias a un efecto cu0ntico llamado efecto
t+nelG( La tasa de desintegracin depende de la barrera atra-esada
por efecto t+nelG lo que explica la -ariabilidad de -idas medias de
fisin espontanea conocidas experimentalmente( Hor otro lado, los
n+cleos pueden fisionarse de forma inducida, normalmente
mediante la absorcin de un neutrn(
Los protones pueden tambi.n causar fisin inducida pero para ello
tienen que superar la barrera de repulsin coulombiana creada por
el propio n+cleo(
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+eacciones en cadena
En las reacciones en cadena un n+cleo se fisiona espont0neamente o mediante fisin
inducida emitiendo en el proceso algunos neutrones, cada uno de estos neutrones al
chocar con otros n+cleos inducen su fisin produci.ndose otros neutrones !dos por cada
fisin& que inducen a su -e4 la fisin de otros cuatro n+cleos, que generan ocho
neutrones, etc(
La -elocidad del proceso -a a depender de lo f0cil que resulte para un neutrn inducir lafisin y de la densidad de n+cleos(
si la densidad es baja a los neutrones les resulta difcil encontrar otros n+cleos en los
que inducir la fisin(
,a reaccin en cadena es el mecanismo que esta detrs de las %om%as atmicas y
de los reactores nucleares(
La diferencia entre un caso y otro es la disponibilidad de neutrones7 en un reactornuclear la -elocidad de la reaccin en cadena se controla mediante la adicin de un
-moderadoque es un material que abser-e neutrones y por tanto su introduccin en el
material fisionable reduce la densidad de neutrones que inducen la fisin, frenando la
velocidad de la reaccin en cadena(
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6eacciones en cadena
,a reaccin en cadena es el mecanismo que esta detrs de las
%om%as atmicas y de los reactores nucleares(
La diferencia entre un caso y otro es la disponibilidad de neutrones7
En un reactor nuclear la -elocidad de la reaccin en cadenase controla
mediante la adicin de un -moderadoque es un material queabsorbe neutrones y por tanto su introduccin en el material fisionable
reduce la densidad de neutrones que inducen la fisin, frenando la
-elocidad de la reaccin en cadena(
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? Hara los n+cleos en los que la altura de la barrera es demasiado
ele-ada, la absorcin de una pequea cantidad de energa(
5omo un fotn o neutrn de baja energa, puede permitir formar un
estado intermedio !n+cleo compuesto& cuya energa es similar o
superior a la barrera !F;IN NJ%5JA&
;i el estado intermedio esta por debajo
de la barrera !F;IN NKJA&,
otros procesos dominan 7
? Jesintegracin beta o alfa? I reemisin de la partcula
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Modelo de la gota liquidad y formula
semiemprica de masa? ;i partimos de un n+cleo esf.rico , el proceso de fisin requiere un
estiramiento del mismo( ! -er el lin3&
? ;i este proceso tiene lugar a -ol+menes constantes , la des-iacin
del elipsoide respecto de la esfera -endr0 determinada por el
par0metro de excentricidad7
http788999(fisicahoy(com8sites8all8themes84en8s9f8taller:fision8-ideo:fision:%AM(s9f
http://www.fisicahoy.com/sites/all/themes/zen/swf/taller_fision/video_fision_UAM.swfhttp://www.fisicahoy.com/sites/all/themes/zen/swf/taller_fision/video_fision_UAM.swf -
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5omo la deformacin es a -olumen constante , los t.rminos de
superficie y de 5ulomb se -er0n afectados en la formula
semiemprica de masas7
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? Jisminucin en la energa de ligadura7