Transcript Fusión y fisión nuclear

Integrantes: Sofía Kahn
Natalia Zúñiga
Curso: 4 Medio
Fecha: 2 de Julio de 2010
Introducción
 http://www.youtube.com/watch?v=EQup4i4Uotw&fea
ture=player_embedded
Para que se
produzca la fisión
hace falta que el
neutrón incidente
reúna unas
condiciones
determinadas. El
neutrón ha de ser
un neutrón térmico,
cuya energía sea
proporcional a la
velocidad.
Lugar
Es la división de un
núcleo atómico
pesado , en dos o
más fragmentos,
causado por el
bombardeo de
neutrones,
liberando una gran
cantidad de energía
y varios neutrones.
Requerimientos
Definición
Fisión nuclear.
La fisión ocurre en
el núcleo de un
átomo, ya que es
una reacción
nuclear.
Fisión nuclear.
¿Cuándo?
• Fue descubierta en 1938.
• Investigadores alemanes Otto
Hahn y Fritz Strassmann.
¿Quiénes?
¿Cómo?
• A partir un trabajo desarrollado por
Hahn y Lise Meitner durante años
anteriores.
• Otto Hahn recibió en 1944 el Premio
Nobel de química por descubrirlo.
Fisión
Proceso
Es un proceso
exotérmico, donde se
liberan grandes
cantidades de energía.
Se bombardea al
núcleo con un neutrón
libre que lo absorbe,
haciéndose inestable.
El núcleo se partirá en
dos o más pedazos.
Este proceso genera
mucha más energía
que la liberada en
las típicas reacciones
químicas.
Los productos de la
fisión son dos núcleos
más pequeños, y hasta
siete neutrones libres
además de algunos
fotones.
Resultado.
Los núcleos atómicos lanzados como resultado de la fisión
pueden ser varios elementos químicos.
Estos elementos son producto del azar, pero lo más
probable es encontrar núcleos con la mitad
de protones y neutrones del átomo fisionado original.
Los productos de la fisión son altamente radiactivos, no
son isótopos estables, por esto decaen, mediante cadenas
de desintegración.
A veces
La absorción de un neutrón libre, puede también
ser inducida lanzando otras cosas en un núcleo
fisionable.
Pueden incluir protones, otros núcleos, incluso
fotones de gran energía en cantidades muy altas
Rara vez
Frecuentemente
Un núcleo fisionable experimentará la fisión
nuclear espontánea sin un neutrón entrante.
Los elementos más usados son el uranio, el
elemento natural más pesado; y el plutonio que
experimenta desintegraciones espontáneas.
En general
Cuanto más pesado es un elemento más fácil es
inducir su fisión.
Cualquier elemento más pesado que
el hierro produce energía, y en un elemento más
liviano que el hierro requiere energía.
Reacción en cadena.
Una reacción en cadena ocurre lanzando 2 ó 3
neutrones en promedio como subproductos.
Estos neutrones se escapan en direcciones al
azar y golpean otros núcleos, incitando a estos
núcleos para experimentar la fisión. Puesto que
cada acontecimiento de la fisión lanza 2 o más
neutrones, y estos neutrones inducen otras
fisiones, el proceso se construye rápidamente y
causa la reacción en cadena.
Reactores nucleares.
Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce
una reacción nuclear controlada. Se puede utilizar para la
obtención de energía en las denominadas
centrales nucleares, la producción de materiales
fisionables, como el plutonio, para ser usados en
armamento nuclear, la propulsión de buques o de satélites
artificiales o la investigación. Una central nuclear puede
tener varios reactores. Actualmente solo producen
energía de forma comercial los reactores nucleares de
fisión, aunque existen reactores nucleares de
fusión experimentales.
1. Núcleo
5. Vasija
9. Condensador
2. Barras de control
6. Turbina
10. Agua de refrigeración
3. Generador de vapor
7. Alternador
11. Contención de hormigón
4. Presionador
8. Bomba
Control de plagas
Insecto
macho esteril
Insecto
hembra
No
descendencia
Irradiación a
semillas
Aumenta
resistencia y
productividad
Mutaciones
Variedades de
especies
Para consumo
humano
Radiovacunas
Combaten
enfermedades
parasitarias
Que afectan a la
producción de
ganado
Soportan un
período mayor
de no infección
Medicina nuclear
Se utilizan tratamientos en
base a irradiaciones con
rayos gamma
Para una adecuada y
prematura detención del
cáncer
Para el diagnóstico se
utilizan radiofármacos
Aplicaciones
 Generación nuclear:
 Producción de calor para la generación de energía eléctrica.
 Producción de calor para uso doméstico e industrial.
 Producción de hidrógeno mediante electrólisis de alta temperatura.
 Propulsión nuclear:
 Marítima.
 Cohetes de propulsión térmica nuclear .
 Cohetes de propulsión nuclear pulsada.
 Transmutación de elementos:
 Producción de plutonio, utilizado para la fabricación de combustible de
otros reactores o de armamento nuclear.
 Creación de diversos isótopos radiactivos, como el americio utilizado en
los detectores de humo, o el cobalto-60 y otros que se utilizan en los
tratamientos médicos.
 Aplicaciones de investigación, incluyendo:
 Su uso como fuentes de neutrones.
 Desarrollo de tecnología nuclear.
Ventajas
Abundante energía
Un kilo de Uranio
235 genera tanta
electricidad como 2
toneladas de
petróleo.
Escasa
contaminación
atmosférica
Solo emite vapor de
agua
Produce
Problemas
Problema de
almacenamiento
de desperdicios
Desperdicios necesitan
ser enfriados
Posibilidad de
fundición del
reactor
Varillas contienen
suficiente desperdicio
generando calor
Desperdicio
nuclear
Central Nuclear de Chernobyl
 La Central nuclear de Chernóbil sufrió el mayor accidente nuclear de
la historia, el 26 de abril de 1986, en un aumento violento de potencia
del reactor 4 de la planta nuclear de Lenin. Se produjo la explosión de
hidrógeno acumulado dentro del núcleo por el sobrecalentamiento,
durante un experimento en el que se simulaba un corte de suministro
eléctrico.
 La cantidad de material radiactivo liberado, que se estimó fue unas 500
veces mayor que la liberada por la bomba atómica arrojada en
Hiroshima en 1945, causó directamente la muerte de 31 personas, forzó
al gobierno de la Unión Soviética a la evacuación de unas 135.000
personas y provocó una alarma internacional al detectarse
radiactividad en diversos países de Europa septentrional y central.
 Además de las consecuencias económicas, los efectos a largo plazo del
accidente sobre la salud pública han recibido la atención de varios
estudios. Aunque sus conclusiones son objeto de controversia, sí
coinciden en que miles de personas afectadas por la contaminación han
sufrido o sufrirán en algún momento de su vida efectos en su salud.
Fusión nuclear
La fusión nuclear es una
reacción en la que se unen
dos núcleos ligeros para
formar uno más pesado.
En esta reacción se libera
una gran cantidad de
energía. El sol y el resto de
las estrellas, son un
ejemplo.
La principal dificultad es
que estas reacciones son
muy difíciles de controlar,
porque se necesita mucha
temperatura para inducir la
fusión.
Es un proceso que, produce
muy escasa contaminación
radiactiva.
La fusión de dos núcleos de
menor masa que el hierro,
libera energía, mientras que
la fusión de núcleos más
pesados que el hierro
absorbe energía
La energía
La reacción
La energía liberada en la
mayoría de las reacciones
nucleares es mucho mayor
que en las reacciones
químicas.
Cuando la reacción de fusión
es una cadena fuera de
control, puede resultar en una
explosión termonuclear
(bomba de hidrógeno).
La energía de enlace que
mantiene unido un núcleo
con otro, es mucho mayor que
la energía que mantiene unido
al núcleo con un electrón.
Hay dos formas de conseguir
la energía nuclear de fusión el
confinamiento magnético y el
confinamiento inercial.
Confinamiento magnético
Crea grandes
cargas
magnéticas que
hacen las veces
de muros de
contención de las
cargas nucleares.
El plasma está
formado por
partículas
cargadas, que
deben moverse
describiendo
hélices a lo largo
de las líneas
magnéticas.
Estas líneas se
disponen de
manera que se
cierren sobre sí
mismas y estén
contenidas en
una región
limitada del
espacio.
Las partículas
estarán
confinadas a
densidades más
pequeñas
durante tiempos
lo
suficientemente
largos como para
conseguir
muchas
reacciones de
fusión.
Confinamiento inercial
El calentamiento se consigue con láseres de
gran potencia y el confinamiento del plasma
con la propia inercia de la materia.
Este plasma se contiene por muy poco tiempo
(microsegundos), pero a densidades muy altas
(produciéndose muchas reacciones).
Requisitos para realizar una fusión
nuclear.
Antes de que la fusión pueda tener lugar, debe
superarse una importante barrera de energía
producida por la fuerza electrostática.
A grandes distancias dos núcleos se repelen entre sí
debido a la fuerza de repulsión electrostática entre
sus protones cargados positivamente
.
Fusión nuclear
Se basa en la energía que se libera de la unión entre
los átomos. Concretamente en la fusión intervienen
dos isótopos del hidrógeno: el tritio y el deuterio. Se
utilizan estos isótopos porque para que se produzca
la fusión de los átomos es necesario que sus núcleos
tengan la mínima fuerza de repulsión, y esto se logra
precisamente con los átomos más ligeros, los de
hidrógeno, que sólo tienen un protón en su
núcleo. Recordemos que en la fisión se requiere todo
lo contrario, que los núcleos tengan la máxima
repulsión posible, lo que se consigue con átomos con
muchos protones.
Ventajas
La fusión nuclear es un recurso
energético potencial a gran escala, que
puede ser muy útil para cubrir el
esperado aumento de demanda de
energía a nivel mundial, en el próximo
siglo. Cuenta con grandes ventajas
respecto a otros tipos de recursos.
1
2
3
• Los combustibles primarios son baratos, abundantes, no radioactivos y
repartidos geográficamente de manera uniforme (el agua de los lagos y
los océanos contiene hidrógeno pesado suficiente para millones de
años, al ritmo actual de consumo de energía).
• Sistema intrínsecamente seguro: el reactor sólo contiene el
combustible para los diez segundos siguientes de operación. Además
el medio ambiente no sufre ninguna agresión: no hay contaminación
atmosférica que provoque la "lluvia ácida" o el "efecto invernadero".
• La radiactividad de la estructura del reactor, producida por los
neutrones emitidos en las reacciones de fusión, puede ser
minimizada escogiendo cuidadosamente los materiales, de baja
activación. Por tanto, no es preciso almacenar los elementos del
reactor durante centenares y millares de años.
Reactores nucleares.
Los primeros reactores nucleares
a gran escala se construyeron en
1944 en Hanford, en el estado de
Washington (EEUU), para la
producción de material para
armas nucleares.
El combustible era uranio natural; el
moderador, grafito.
Estas plantas producían plutonio
mediante la absorción de neutrones
por parte del uranio238; el calor
generado no se aprovechaba.
• Los experimentos realizados
sobre fusión nuclear se enfrentan a un
problema de primer orden que es la
dificultad de controlar las enormes
cantidades de energía que se manejan
en el proceso.
Desventaja
Ventaja
• No obstante, se considera que es la
fuente de energía del futuro, por cuanto
no produce residuos radiactivos
peligrosos y podría obtenerse de
combustibles tan económicos como el
deuterio del agua del mar.
Fusión en frío
.
.
• En 1989, dos químicos norteamericanos de la Universidad de Utah, Martin
Fleischmann y Stanley Pons, aseguraron en una conferencia haber logrado la
fusión en frío a través de la electrolisis, con una barra de paladio rodeada de
hilo de platino, sumergida en agua pesada (rica en deuterio).
• Sin embargo, éste no pudo nunca ser reproducido, además de contar con
incongruencias, por lo que no fue tomado en consideración. Poco después, el
profesor italiano Scaramuzzi cambió algunos elementos del experimento y
demostró que la fusión en frío es posible. En la actualidad se está aplicando la
técnica de la sonoluminiscencia para conseguir guión en frío, que consiste
básicamente en la emisión de luz por los líquidos sometidos a ultrasonidos.
Conclusión.
  Fisión es la división de un núcleo atómico pesado , en




dos o más fragmentos, causado por el bombardeo de
neutrones, liberando una gran cantidad de energía y varios
neutrones.
 Fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos
núcleos ligeros para formar uno más pesado, liberando
enormes cantidades de energía.
 El resultado de la fisión nuclear pueden ser varios
elementos químicos.
 En la fusión se libera helio y neutrones.
 Ambas formas de generar energía tienen sus pro y sus
contra.
Bibliografía
 http://www.hiru.com/es/fisika/fisika_06700.html
 http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/fusion.htm
 http://es.wikipedia.org/wiki/Fisión_nuclear
 http://es.wikipedia.org/wiki/Fusión_nuclear
 http://astroverada.com/_/Main/J_fusion.html
 http://www-sen.upc.es/fusion/fusexpo/fusio.htm
 http://www.uantof.cl/facultades/csbasicas/fisica/fisica
%20actual/fisica/academicos/jkasaneva/REACTORES
%20NUCLEARES.htm
FIN