Les Energies

L’energia nuclear

L'energia nuclear és l'energia de lligam que uneix les partícules que formen el nucli dels àtoms de cada element químic i que s'obté en modificar aquests nuclis per mitjà de certes reaccions nuclears. Una reacció nuclear és aquella en que el nucli atòmic d'un element resulta modificat, ja sigui alterant-se el seus nivells d'energia, passant a esdevenir un isòtopdiferent, dividint-se en dos o més fragments (fissió), o bé unint-se a un segon nucli (fusió). Alguns d'aquests processos es donen espontàniament a la natura en alguns nucleids, i de vegades poden provocar-se mitjançant tècniques com ara el bombardeig de neutrons. La principal característica d'aquesta font d'energia és l'alta quantitat d'energia que pot alliberar per unitat de massa del combustibleutilitzat en comparació amb qualsevol altra emprada per l'ésser humà.
Hi ha dues formes diferents d'obtenir energia nuclear: la fissió nuclear, en la qual un nucli atòmic es trenca en dos o més fragments (emetent també neutrons, fotons i d'altres partícules), i la fusió nuclear, en la qual dos nuclis atòmics s'uneixen per a donar lloc a un de més pesant (acompanyada també de l'emissió deradiació). Una altra tècnica, emprada en aplicacions autònomes de llarga durada i significatiu consum elèctric, és la utilització de generadors termoelèctrics de radioisòtops (GTR, o en anglès RTG), en els que mitjançant l'efecte Seebeck s'aprofita la calor generada per una font radioactiva per produir electricitat. Aquests generadors també reben popularment el nom de piles atòmiques.
En unacentral nuclear, l'energia nuclear alliberada es manifesta en forma d'energia cinètica de les partícules emeses i de radiació electromagnètica, que generen calor. Aquesta energia tèrmica pot transformar-se en energia mecànica mitjançant màquines tèrmiques, com ara les turbines de vapor. L'energia mecànica pot transformar-se en elèctrica (electricitat) per a la seva distribució a la xarxa elèctrica, o bépot ésser emprada directament en el transport, com per exemple a vaixells i submarins de propulsió nuclear.
James Chadwick va descobrir el neutró el 1933, any que es pot considerar com l'inici de la física nuclear moderna. El model d'àtom proposat per Niels Bohr consisteix en un nucli central format per partícules que concentren la pràctica majoria de la massa de l'àtom (neutrons iprotons), envoltat per diverses capes de partícules carregades, gairebé sense massa (electrons). Mentre que la grandària de l'àtom resulta ser d'aproximadament l'àngstrom (10-10 m), el nucli pot mesurar en fermis (10-15 m); o sigui, el nucli és 100.000 vegades menor que l'àtom.
Tots els àtoms neutres, és a dir, sense càrrega elèctrica, tenen el mateix nombre d'electrons que de protons. Un elementquímic es pot identificar de manera inequívoca pel nombre de protons que posseeix el nucli. Aquest nombre s'anomena nombre atòmic (Z). El nombre de neutrons (N) per a un mateix element, però, pot variar. Per a valors baixos de Z aquest nombre tendeix a ser molt semblant al de potons, però en augmentar Z es necessiten més neutrons per mantenir l'estabilitat del nucli. Als àtoms als quals només elsdistingeix el nombre de neutrons en el seu nucli (en definitiva, la seva massa), se'ls anomena isòtops. La massa atòmica d'un isòtop ve donada per A = Z + N u, on s'indica el nombre de protons més el de neutrons que té al seu nucli.
Per anomenar un isòtop se sol utilitzar la lletra que indica l'element químic, amb un superíndex que és la massa atòmica i un subíndex que és el nombre atòmic(per exemple, l'isòtop 238 de l'urani s'escriuria ([pic]).


El nucli atòmic
Els neutrons i protons que formen els nuclis tenen una massa aproximada d'1 u, estant el protó carregat elèctricament amb càrrega positiva +1, mentre que el neutró no té càrrega elèctrica. Tenint en compte únicament l'existència de les forces electromagnètica i gravitatòria, el nucli seria inestable, fent...