Energia Nuclear

Energía nuclear

Historia

El filósofo griego Demócrito de Abdera fue el primero en dar una definición de átomo: la parte más pequeña constituyente de la materia. Esto fue en el siglo V a. de C. Átomo proviene del griego y significa “no-divisible”. Aunque más tarde aparecería el concepto de fisión nuclear que precisamente se trata de obtener energía dividiendo átomos.

Más tarde, en 1803, el químico británico John Dalton afirmaba en su libro A New System of Chemical Philosophy que los elementos se formaban a partir de determinadas combinaciones de átomos y que todos los átomos de un mismo elemento eran idénticos. Es decir, que todos los átomos del hierro o del uranio són idénticos.

A partir de aquí el trabajo de los científicos se centraba en identificar todos los elementos y clasificaros. El primero en proponer una ordenación fue el químico inglés Newlands. Una propuesta que otros científicos como Lothar Meyer, Dimitri Mendeleiev o Moseley se encargaron de estudiar y modificar hasta obtener la Tabla Periódica actual.

En 1897, J. J. Thompson anunció el descubrimiento de una partícula cargada negativamente a la que llamó electrón. Fue capaz de deducir también la relación entre la carga de una partícula (e) y su masa (m). Los electrones son elementos que cargados negativamente que van orbitando alrededor de un núcleo como si se tratara de planetas orbitando alrededor del Sol. El conjunto de núcleo y electrones forman el átomo como descubrirá más adelante Rutherford.

El descubrimiento de la radioactividad

En 1896, el físico francés Antoine Henri Becquerel comprobó que determinadas sustancias, como las sales de uranio, producían radiaciones penetrantes de origen desconocido. Este fenómeno fue conocido como radioactividad.

El científico francés estaba trabajando en su laboratorio y dejó descuidadamente unas sales de uranio junto a unas placas fotográficas que aparecieron posteriormente veladas, a pesar de estar protegidas de la luz solar. Después de investigarlo se dio cuenta que el causante fueron las placas era el uranio. Gracias a su descubrimiento Becquerel se convirtió en el “padre de la energía nuclear”.

En la misma época, el matrimonio francés formado por Pierre y Marie Curie dedujeron con sus investigaciones la existencia de otro elemento de actividad más elevada que el uranio, que en honor a su patria fue llamado polonio. También fueron los descubridores de un segundo elemento al que denominaron radio.

Estos tres elementos, por sus características, tomaran una gran importancia en el desarrollo de la energía nuclear. Actualmente, el combustible de prácticamente todas las centrales nucleares de producción de energía eléctrica utilizan el uranio como combustible.

Posteriormente, como resultado de las investigaciones de Rutherford y Soddy, se demostraría que el uranio y otros elementos pesados, emitían tres tipos de radiaciones: alfa, beta y gamma. Las dos primeras estaban constituidas por partículas cargadas, comprobándose que las partículas alfa eran núcleos de átomos de helio y las partículas beta eran electrones. Además, se comprobó que las radiaciones gamma eran de naturaleza electromagnética.

El modelo atómico de Rutherford

El descubrimiento de la naturaleza de las radiaciones permitió a Rutherford estudiar la estructura de la materia. Con sus experimentos pudo deducir que el átomo estaba constituido por una zona central positiva donde se concentraba toda la masa y que los electrones giraban en órbitas alrededor del núcleo, como si fuera un pequeño sistema solar. Esto significaba que el átomo no era macizo como se creía hasta entonces.

El descubrimiento de

La teoría de la relatividad de Albert Einstein

Se considera Albert Einstein como el científico más bien considerado de la historia del siglo XX. Su conocida ecuación E=mc2 formulada resultó ser revolucionaria para los posteriores estudios de física nuclear, aunque en aquellos tiempos no se disponía de medios para demostrarla experimentalmente. Así, E representa la energía y m la masa, ambas interrelacionadas a través de la velocidad de la luz c. Esta ecuación relacionaba las conversiones másicas de energía, de forma que se podía afirmar, que ambas entidades son distintas manifestaciones de una misma cosa.

El modelo atómico de Böhr

El físico danés Niels Böhr desarrolló en 1913 una hipótesis, según la cual los electrones estaban distribuidos en capas definidas, o niveles cuánticos, a cierta distancia del núcleo, constituyendo la configuración electrónica de los distintos elementos.

El descubrimiento del neutrón

El descubrimiento del neutrón fue realizado por James Chadwick en 1932. Chadwick “midió” la masa de la nueva partícula deduciendo que era similar a la del protón pero con carga eléctricamente neutra. Así, se observó que el núcleo atómico estaba compuesto por neutrones y protones, siendo el número de protones igual al de electrones.

Con su descubrimiento, Chadwick consiguió un “proyectil” de características ideales para provocar reacciones nucleares.

El descubrimiento de la radioactividad artificial

El matrimonio formado por Frédèric Joliot e Irene Curie fueron los descubridores de la radioactividad artificial.

Las conclusiones a las que llegó el matrimonio Joliot-Curie, se basaban en la idea de que la radioactividad, hasta entonces de carácter natural, podía ser producida por el hombre, construyendo elementos radiactivos mediante el bombardeo con partículas alfa de algunos elementos químicos.

El descubrimiento de la fisión nuclear

A finales de 1938, en los umbrales de la Segunda Guerra Mundial, un equipo de investigadores alemanes en el Kaiser Wilhem Institut de Berlín, integrado por Otto Hahn, Fritz Strassmann, Lisa Meitner y Otto Frisch, interpretó el fenómeno de la fisión nuclear, a través de la identificación del elemento bario como consecuencia de la escisión del núcleo de uranio.

Los primeros estudios sobre la fisión nuclear fueron llevados a cabo por Otto Hahn y Lise Meitner, basándose en los resultados obtenidos por el matrimonio Joliot-Curie, que mediante análisis muy cuidadosos, encontraron un elemento de número atómico intermedio en una muestra de uranio bombardeado con neutrones.

Lise Meitner y Otto Frisch pudieron deducir que al bombardear el uranio con neutrones el uranio, éste capturaba un neutrón y se escindía en dos fragmentos, emitiendo de una gran cantidad de energía. Se había descubierto la fisión nuclear.

El Proyecto Manhattan – Inicios de la bomba nuclear

En 1939, en los inicios de la Segunda Guerra Mundial, Albert Einstein recomienda al presidente de los Estados Unidos, F. D. Roosevelt, el desarrollo de la bomba atómica. Einstein explicaba que gracias a los trabajos de investigación llevados a cabo por Enrico Fermi y Leo Szilard, en los Estados Unidos, y por Frédéric Joliot y su esposa Irene Joliot-Curie, en Francia, era casi seguro que muy pronto fuera posible desencadenar una reacción nuclear en cadena que permitiera liberar unas grandes cantidades de energía. Este procedimiento permitiría también la construcción de una nueva clase de bombas.

Einstein mencionaba también la escasez de reservas de uranio de los Estados Unidos y que las minas de este mineral se encontraban en la antigua Checoslovaquia y en el Congo Belga.

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