noseeeeeeee
Páginas: 19 (4579 palabras)
Publicado: 28 de octubre de 2014
Fisión y fusión nuclear.
Fisión nuclear.
Introducción fisión nuclear.
Modelo de la gota líquida y fórmula
semiempírica de masas.
Características de la Fisión nuclear.
Energía en la fisión inducida.
Reacciones de fisión controlada.
Reactores de Fisión.
Tipos de reactores de Fisión.
Explosivos de fisión.
Fusión nuclear.
Introducción Fusión nuclear.
Procesos básicos de fusión.Características de las reacciones de
fusión.
Procesos de Fusión solar.
Reacciones de fusión controlada.
Explosivos termonucleares.
Fisión y Fusión Nuclear
1
Introducción fisión nuclear.
Poco después del descubrimiento del neutrón en 1932, Fermi y sus colaboradores expusieron
elementos a flujos de neutrones. Descubrieron que muchos elementos decaían por emisión β
para compensar el excesode neutrones.
n + 238U → 239U + γ , seguida de 239U → 239Np + e- + v y 239Np → 239Pu + e- + v
El paso natural fue utilizar dicha técnica para generar
elementos transuránidos. Hahn y Strassmann
determinaron la presencia de Bario en una muestra de
uranio que había sido bombardeado por neutrones.
Medidas posteriores determinaron la existencia de un
proceso por el cual se generaban núcleos demasa
intermedia a partir de uranio bombardeado con
neutrones liberando en el proceso energías de unos
100-200 MeV, mucho mayor que todos lo decaimientos
α conocidos.
Meitner y Frisch propusieron en 1939 que el núcleo de uranio tras una captura neutrónica era
inestable y se dividía (fisionaba) en fragmentos de masas similares.
Fisión y Fusión Nuclear
2
Aspectos generales de lafisión.
La fisión es consecuencia de la competición entre las fuerzas nucleares (atractivas ∝A ∝ Z) y
la repulsión culombiana (∝Z2)
Veamos un ejemplo de fisión espontánea del 238U
U→
Pd +
238
92
119
46
119
46
Pd
Energías de ligadura y calor de reaccion:
(
)
Fusión
U = 238 ⋅ 7.6 = 1809 MeV
2 ⋅ B f 119 Pd = 2 ⋅119 ⋅ 8.6 = 2033 MeV
→ Q = mi − m f = B f −Bi = 214 MeV
Bi
238
(
Fisión
)
En general , la fisión será exoenergética si
B
A Padre
56
El hecho de que sea posible no implica que sea competitiva, por ejemplo
U →119
46 Pd +
238
92
U → 234
90Th + α
238
92
→
119
46
Pd
→
t1/ 2 ≈ 1016 años
t1/ 2 ≈ 4.5 ⋅109 años
En general, la fisión es competitiva para A>250
Fisión y Fusión Nuclear3
Aspectos generales de la fisión.
El responsable de inhibir el proceso es la presencia de la
barrera culombiana (al igual que ocurria en el caso de la
partícula α).
Si consideramos la fisión como un proceso similar al
decaimiento α tendríamos que el fragmento se encuentra
cerca del límite del potencial, donde la barrera es más
fácilmente penetrable.
Ejemplo: 238U
Si dividimos el238U en dos fragmentos idénticos
rozándose
1 Z Z e2
V (R1 + R2 ) =
1
2
4πε 0 R1 + R2
≈ 250 MeV
La diferencia entre la altura de la barrera (~ 250 MeV) y la energía disponible (~214 MeV)
inhibe la fisión espontánea. Sólo podría darse por penetración de la barrera y ese proceso
es muy poco probable.
Esta estimación es sólo aproximada, ya que:
o
o
Los fragmentos de fisión noson en general idénticos
Se liberan algunos neutrones y eso puede generar estados más estables.
Fisión y Fusión Nuclear
4
Para núcleos pesados (A>250), la altura de la barrera está muy poco por encima de la energía
disponible, por lo que la penetración de la barrera es probable ⇒ fisión espontánea
Para A > 300, las estimaciones indican que la diferencia es nula y por lo tanto estosnúcleos no podrán existir en la naturaleza.
Para los núcleos en los que la altura de la
barrera sea demasiado elevada, la absorción de
una pequeña cantidad de energía, como un
fotón o neutrón de baja energía, puede permitir
formar un estado intermedio (núcleo
compuesto) cuya energía es similar o superior
a la barrera ⇒ fisión inducida
Si el estado intermedio está por debajo de
la...
Fisión nuclear.
Introducción fisión nuclear.
Modelo de la gota líquida y fórmula
semiempírica de masas.
Características de la Fisión nuclear.
Energía en la fisión inducida.
Reacciones de fisión controlada.
Reactores de Fisión.
Tipos de reactores de Fisión.
Explosivos de fisión.
Fusión nuclear.
Introducción Fusión nuclear.
Procesos básicos de fusión.Características de las reacciones de
fusión.
Procesos de Fusión solar.
Reacciones de fusión controlada.
Explosivos termonucleares.
Fisión y Fusión Nuclear
1
Introducción fisión nuclear.
Poco después del descubrimiento del neutrón en 1932, Fermi y sus colaboradores expusieron
elementos a flujos de neutrones. Descubrieron que muchos elementos decaían por emisión β
para compensar el excesode neutrones.
n + 238U → 239U + γ , seguida de 239U → 239Np + e- + v y 239Np → 239Pu + e- + v
El paso natural fue utilizar dicha técnica para generar
elementos transuránidos. Hahn y Strassmann
determinaron la presencia de Bario en una muestra de
uranio que había sido bombardeado por neutrones.
Medidas posteriores determinaron la existencia de un
proceso por el cual se generaban núcleos demasa
intermedia a partir de uranio bombardeado con
neutrones liberando en el proceso energías de unos
100-200 MeV, mucho mayor que todos lo decaimientos
α conocidos.
Meitner y Frisch propusieron en 1939 que el núcleo de uranio tras una captura neutrónica era
inestable y se dividía (fisionaba) en fragmentos de masas similares.
Fisión y Fusión Nuclear
2
Aspectos generales de lafisión.
La fisión es consecuencia de la competición entre las fuerzas nucleares (atractivas ∝A ∝ Z) y
la repulsión culombiana (∝Z2)
Veamos un ejemplo de fisión espontánea del 238U
U→
Pd +
238
92
119
46
119
46
Pd
Energías de ligadura y calor de reaccion:
(
)
Fusión
U = 238 ⋅ 7.6 = 1809 MeV
2 ⋅ B f 119 Pd = 2 ⋅119 ⋅ 8.6 = 2033 MeV
→ Q = mi − m f = B f −Bi = 214 MeV
Bi
238
(
Fisión
)
En general , la fisión será exoenergética si
B
A Padre
56
El hecho de que sea posible no implica que sea competitiva, por ejemplo
U →119
46 Pd +
238
92
U → 234
90Th + α
238
92
→
119
46
Pd
→
t1/ 2 ≈ 1016 años
t1/ 2 ≈ 4.5 ⋅109 años
En general, la fisión es competitiva para A>250
Fisión y Fusión Nuclear3
Aspectos generales de la fisión.
El responsable de inhibir el proceso es la presencia de la
barrera culombiana (al igual que ocurria en el caso de la
partícula α).
Si consideramos la fisión como un proceso similar al
decaimiento α tendríamos que el fragmento se encuentra
cerca del límite del potencial, donde la barrera es más
fácilmente penetrable.
Ejemplo: 238U
Si dividimos el238U en dos fragmentos idénticos
rozándose
1 Z Z e2
V (R1 + R2 ) =
1
2
4πε 0 R1 + R2
≈ 250 MeV
La diferencia entre la altura de la barrera (~ 250 MeV) y la energía disponible (~214 MeV)
inhibe la fisión espontánea. Sólo podría darse por penetración de la barrera y ese proceso
es muy poco probable.
Esta estimación es sólo aproximada, ya que:
o
o
Los fragmentos de fisión noson en general idénticos
Se liberan algunos neutrones y eso puede generar estados más estables.
Fisión y Fusión Nuclear
4
Para núcleos pesados (A>250), la altura de la barrera está muy poco por encima de la energía
disponible, por lo que la penetración de la barrera es probable ⇒ fisión espontánea
Para A > 300, las estimaciones indican que la diferencia es nula y por lo tanto estosnúcleos no podrán existir en la naturaleza.
Para los núcleos en los que la altura de la
barrera sea demasiado elevada, la absorción de
una pequeña cantidad de energía, como un
fotón o neutrón de baja energía, puede permitir
formar un estado intermedio (núcleo
compuesto) cuya energía es similar o superior
a la barrera ⇒ fisión inducida
Si el estado intermedio está por debajo de
la...
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