Alimentos Irradiados

Fusión nuclear

Se define como el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado, acompañado de la liberación o absorción de una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.

Requisitos para lograr este procedimiento:

Antes de que la fusión pueda tener lugar, debe superarse una importante barrera de energía producida por la fuerza electrostática, que consiste en una fuerza inversa del cuadrado de la distancia, así que un protón añadido a un núcleo sentirá una repulsión electrostática de todos los otros protones en el núcleo. La energía electrostática, por nucleón, aumenta sin límite cuando los núcleos se hacen más grandes. A distancias extensas dos núcleos se repelen entre sí debido a la fuerza de repulsión electrostática entre sus protones cargados positivamente; si dos núcleos pueden ser acercados lo suficiente, esta repulsión se puede superar debido a la interacción nuclear fuerte, que se encuentra en mayor cantidad en distancias cortas.

En distancias cortas, la interacción nuclear fuerte (atracción) es más fuerte que la fuerza electrostática (repulsión). Así, la mayor dificultad técnica para la fusión es conseguir que los núcleos se acerquen lo suficiente para fusionar. El resultado neto de estas fuerzas opuestas es que la energía de enlace por nucleón generalmente aumenta con el tamaño del núcleo, hasta llegar a los elementos hierro y níquel, y un posterior descenso para los núcleos más pesados.

Reacciones nucleares:

Una reacción nuclear de fusión consiste en la unión de dos átomos para formar otro más pesado y produciendo energía, como consecuencia de la diferencia de masa de los átomos iniciales y del resultante.

Ventajas e Inconvenientes de la Fusión

La fusión nuclear es un recurso energético potencial a gran escala, que puede ser muy útil para cubrir la crisis energética actual y el esperado aumento de demanda.

Algunas de sus ventajas son:

 Los combustibles primarios son abundantes, no radioactivos y repartidos geográficamente de manera uniforme.

 No provoca humos ni polución de ningún tipo, por lo que es un buen sustituto de los combustibles fósiles.

 Es un sistema intrínsecamente seguro ya que el reactor sólo contiene el combustible para los diez segundos siguientes de operación

 Es muy estable.

 No produce reacción en cadena, y si surge algún problema en el reactor, la reacción se detiene espontáneamente.

Sin embargo las centrales nucleares de fisión también producen basura nuclear, aunque en una menor cuantía, y sus costes de experimentación son astronómicos.

Reactores

Es donde se produce una reacción nuclear controlada. Puede ser empleada para la obtención de energía en las llamadas centrales nucleares, la producción de materiales fisionables, como el plutonio, para crear armamento nuclear, la propulsión de buques o de satélites artificiales o la investigación.

Una central nuclear puede tener varios reactores. Hoy en día solo se produce de forma comercial, aunque existen reactores nucleares de fusión experimentales. Algunos pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.

Aplicaciones

• Generación nuclear:

o Producción de calor para generar energía eléctrica

o Producción de calor para uso doméstico e industrial

o Producción de hidrógeno mediante electrólisis de alta temperatura

o Desalación

• Propulsión nuclear:

o Marítima

o Cohetes de propulsión térmica nuclear.

o Cohetes de propulsión nuclear pulsada .

• Transmutación de elementos:

o Producción de plutonio, para fabricación de combustible de otros reactores o armamento nuclear.

o Crear diversos isótopos radiactivos, como el americio

• Aplicaciones de investigación, incluyendo:

o Su uso como fuentes de neutrones y de positrones Desarrollo de tecnología nuclear.

Reactor nuclear de fisión

Un reactor nuclear de fisión consta de las siguientes partes esenciales:

1. Combustible: Isótopo fisionable (divisible) o fértil

2. Moderador (nuclear). Agua, agua pesada, grafito, sodio metálico:

3. Refrigerante. Agua, agua pesada, anhídrido carbónico, helio, sodio metálico.

4. Reflector. Agua, agua pesada, grafito, uranio

5. Blindaje. Hormigón, plomo, acero, agua

6. Material de control. Cadmio o boro

7. Elementos de Seguridad.

Reactores químicos

Es un equipo donde tiene lugar reacción química, está diseñado para maximizar conversión y selectividad de la misma con el menor costo posible. Si la reacción química es catalizada por una enzima purificada o por el organismo que la contiene, hablamos de biorreactores.

Existen varias formas de clasificarlos:

Según el modo de operación:

• Reactores discontinuos: Introduce una alimentación, se espera un tiempo dado, que está determinado por la cinética de la reacción, de la cual se saca el producto.

• Reactores continuos: Trabajan de forma continua.

Según sus fases:

• Reactores heterogéneos: varias fases, que son: gas-sólido, líquido-sólido, gas-líquido, líquido-líquido, gas-líquido-sólido.

• Reactores homogéneos: única fase, la cual es: líquida o gas. De estos hay tres tipos de reactores homogéneos:

a) Reactores discontinuos: trabajan en estado no estacionario

b) Reactores continuos tipo tanque agitado (CSTR): sus propiedades no varían con el tiempo. supone que la reacción alcanza la máxima conversión al instante en que la alimentación entra al tanque.

c) Reactores en flujo pistón (PFR): En este las propiedades del reactor son constantes con el tiempo. Este modelo supone un flujo ideal de pistón, y la conversión es función de la posición.

Bomba de hidrógeno o termonuclear

Bomba atómica

Es un dispositivo que obtiene una gran cantidad de energía de reacciones nucleares. Su funcionamiento se basa en provocar una reacción nuclear en cadena descontrolada. Fue desarrollada por Estados Unidos durante la II Guerra Mundial, y es el único país que ha hecho uso de ella (en 1945, contra las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki).

 Realizan la fusión (no la fisión) de núcleos ligeros (isótopos del hidrógeno) en núcleos más pesados.

 La bomba de hidrógeno funciona de la energía desprendida al fusionarse dos núcleos atómicos, en lugar de la fisión de los mismos.

 La energía se desprende al fusionarse los núcleos de deuterio (2H) y de tritio (3H), dos isótopos del hidrógeno, para dar un núcleo de helio. La reacción en cadena se propaga por los neutrones de alta energía desprendidos en la reacción.

 Para iniciar este tipo de reacción en cadena es necesario un gran aporte de energía, por lo que todas las bombas de fusión contienen un elemento llamado iniciador o primario, que no es sino una bomba de fisión. A los elementos que componen la parte fisionable se les conoce como secundarios.

 La primera bomba de este tipo fue detonada en Eniwetok (atolón de las Islas Marshall) el 1 de noviembre de 1952, durante la prueba Ivy Mike, con marcados efectos en el ecosistema de la región. La temperatura alcanzada en la «zona cero» (lugar de la explosión) fue de más de 15 millones de grados, tan caliente como el núcleo del Sol, por unas fracciones de segundo.

 Técnicamente hablando las bombas llamadas termonucleares no son bombas de fusión pura sino fisión/fusión/fisión, la detonación del artefacto primario de fisión inicia la reacción de fusión como la descrita pero el propósito de la misma no es generar energía sino neutrones de alta velocidad que son usados para fisionar grandes cantidades de material fisible (235U, 239Pu o incluso 238U) que forma parte del artefacto secundario.

Aplicación de isotopos

Isótopos son los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen mayor o menor número de neutrones, y debido a ello, su masa es diferente. La mayor parte de los elementos químicos poseen más de un isótopo, pero 21 de ellos tienen un solo isótopo natural; en contraste, el estaño es el elemento con más isótopos estables.

Existen isotopos radioactivos conocidos como radioisótopos, ya que tienen un núcleo atómico inestable, emiten energía y partículas cuando cambia de esta forma a una más estable. La energía liberada al cambiar de forma se puede detectar con un contador Geiger o con una película fotográfica.

Estos radioisótopos tienen un periodo de desintegración característica. La energía puede ser liberada, en forma de rayos alfa (núcleos de helio), beta (electrones o positrones) o gamma (energía electromagnética).

Aplicaciones de los isótopos radioactivos

La primera utilización de los isótopos radiactivos se realizó en Austria en 1913, por el físico el físico George Charles de Hevery, diez años después de otorgar el Premio Nobel a Henry Becquerel y Marie Curie por el descubrimiento de la Radiactividad.

Existen numerosas aplicaciones que utilizan las diferentes propiedades entre los isótopos de un mismo elemento por ejemplo en la medicina, la radiación de alta energía emitida por el radio ha sido utilizada durante

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