Radioactividad, Fisión y otros "Misterios"
Hace años en un país del Africa Central y durante los trabajos de investigación de unas minas de Uranio, los resultados obtenidos dejaron perplejos a geólogos e ingenieros. Los detectores marcaban unos valores de radiación ambiental inusuales. La radiación gamma era altísima y, para colmo, se detectó que los niveles de radiación de neutrones, eran desacostumbrados. Que pasaba..?
Los expertos, llegaron a la conclusión que en ese lugar en el que habia una gran mineralización de Uranio, por una serie de causas, como es la desintegración espontánea, se había "formado" un reactor nuclear natural, pués las consecuencias eran exactamente iguales a las que en un reactor experimental o comercial (entonces ya funcionaban bastantes) ocurrían en la realidad.
El mineral se desintegraba espontáneamente, dando lugar a lo que son llamados productos de fisión y neutrones, los cuales colisionando con mas mineral, tenían lugar nuevas
reacciones de fisión....y así probablemente estuvo miles de años, pues alguno de los productos de fisión encontrados eran ya estables y de la misma naturaleza de los que en un reactor "normal" se obtienen.
Bien, hasta aquí un hecho cierto y documentado.
Que es pues la desintegración..?..
Por poner un ejemplo, si una persona empieza a correr suda y por tanto, si va abrigada, tiende a quitarse ropa, no?. Pues los minerales radioactivos, sean naturales o no, tienen "ropa" que les sobra; estan (ahora en serio y sin entrar en detalles) sobreexcitados, y como todo en la naturaleza tiende a la estabilidad, los elementos bien sea por exceso de electrones o por que
se parten (fisionan) espontaneamente, tienden a "su" estabilidad emitiendo radiación, cediendo lo que les "sobra" en forma de energía (radiación) ya sea alfa, beta, gamma o neutrones.
Pero la palabra fisión ha aparecido varias veces ya y habrá que explicar que es eso.
Para empezar, existen elementos como el Americio (ese que se pone en los pararayos) que es radioactivo y que simplemente, se fisiona espontáneamente. Esto no obstante no es lo normal.
Enrico Fermi (hay quien dice que hubo otros antes), se dedicó pacientemente a lanzar neutrones contra delgadas láminas de determinados elementos, tales como oro, hierro, latón, etc,etc. El Dr.Fermi disponía de un equipo que ya en la época conseguían enviar haces de neutrones a
la velocidad (ENERGIA..!!) que el deseaba y comprobó que con neutrones con una energia X, lo que antes era oro se transformaba en otra cosa y que el Plomo con neutrones de una energia Y, se transformaba en..ORO,,! que curioso.
A primera vista, eso es lo que quizás buscaban los alquimistas, pero Fermi comprobó que para el oro que se obtenía, la energía gastada era mucho mayor que la obtenida...al menos en "valor". Probó otras posibilidades de velocidades (Energía) y flujo de los neutrones para que la reacción fuera rentable...
En una de las pruebas con Uranio natural, ese que los químicos llaman U-238, y con un haz de neutrones con una energía relativamente baja, descubrió que el atomo de U-238 se partía en dos o tres trozos(Rubidio, Xenon, etc..) y obtenía tres o cuatro neutrones altamente energéticos y además, y eso fué lo DEFINITIVO,
obtenía energía en forma de radiación. La ecuación de Einstein, en la que la masa se convierte en energía, repondía a los resultados, pues la suma del neutron más el atomo de Uranio es igual a la masa de los productos de fision más la energía que se produce en la reacción.
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Vamos a entrar un poco más dentro del tema y para mi proposito de explicarlo de la manera más intuitiva posible, utilizaré todos los ejemplos de la vida real y símiles que pueda.
Voy a disponer de un Laboratorio muy "especial". En él habrá un recipiente lleno de aire o gas con los siguientes elementos dentro:
Bien, ya tengo el "laboratorio" listo.
Apunto con el soplete al azar y mando 1000 neutrones a una velocidad de 100 kms/hora por ejemplo. Después de la operación, con las pinzas recojo los trozos partidos de los atomos de Uranio y los nuevos neutrones que han aparecido. Los cuento y anoto que, por termino medio, cada ATOMO de Uranio
se ha partido en DOS trozos y que por cada átomo de Uranio partido, he obtenido 3 neutrones más por termino medio. Osea que por cada neutrón que chocó con una bola (átomo) de Uranio he "fabricado" otros elementos (aquello que he dicho, Rubidio, Xenon, Praesodímio, etc) y más neutrones.
Ahora leo la temperatura del termómetro y la apunto.
Vuelvo con un nuevo experimento. Este, lo voy a realizar variando la velocidad del chorro del soplete...y anoto los resultados...
Otro experimento, ahora con más neutrones y diferente velocidad...y vuelvo a tomar nota del resultado....
....Y así, pacientemente, repito el experimento variando una, dos o las tres variables siguientes:
Y finalmente, observo lo siguiente:
Los cuatro puntos anteriores son casi evidentes.Veamos por encima el porqué.
El hecho de que las "bolas" de Uranio tengan un determinada temperatura significa que los átomos de Uranio estan oscilando más o menos dependiendo si hay más o menos temperatura.
Si los átomos vibran mucho (por que hay alta temperatura) pero los neutrones del soplete son lentos, habrá una probabilidad de que algunos de ellos los alcancen y los fisionen...y sin son más ràpidos, la probabilidad será diferente. Obvio..!!
Si hay muchos neutrones (o pocos), oscilen como oscilen los átomos de Uranio, habrá más (o menos) probabilidad de que ocurran fisiones.
En definitiva, dejando a parte las mayores o menores posibilidades de que un neutrón encuentre una bola de Uranio, si lo encuentra el neutrón "entra" en el núcleo del átomo,
excitándolo y éste, a la que puede, se parte y emite más neutrones amén de radiación (gamma en su mayoría).
Un inciso a lo dicho en el párrafo anterior. El conjunto átomo de Uranio/neutrón, tambien tiene una probabilidad de que aún siendo absorbido el neutrón solo ocurra eso, que
SOLO sea absorbido...y nada más. Estos casos son los que en los libros aparecen diciendo que el Uranio se transmuta a Neptunio y éste por desintegración, puede
convertirse en Plutonio (como de hecho ocurre).
Para finalizar esta primera parte, hay que decir que los "trozos" en los que se convierte el núcleo del Uranio tras una reacción de fisión, lo que hemos llamado "Productos de Fisión", a veces son elementos, que como el Iodo al desintegrarse en Xenon (y otros en Samario) sean verdaderos "venenos" neutrónicos. Estos elementos estan como si dijeramos, a la "caza" de neutrones, de manera que su mayor o menor producción afecta a la "población" neutrónica que exista en el reactor, y desde luego, tenderán a hacerla disminuir.
La consecuencia de ello es que el número total de fisiones disminuiría y como la potencia del reactor es, entre otras cosas, proporcional a la densidad de neutrones, interesa que no solo estos productos "pululen" lo menos posible sino que además los diferentes materiales con que internamente el reactor está construido, tengan la menor cantidad posible de elementos "ávidos" de neutrones.
En el caso de los mencionados Xenon y Samario, da la casualidad de que llega un momento en que por la física del proceso, la cantidad producida es igual a la consumida; por tanto, por este lado no hay muchos problemas. Por lo que se refiere a los elementos estructurales, los diseñadores ya se cuidan de que los materiales empleados no tengan "hambre" de neutrones. Por ejemplo, el Boro es un voraz consumidor de neutrones; sencillamente, los absorbe transformandose en otra cosa (Litio).
Sería desde luego muy prolijo seguir enumerando (solo) que otras cosas ocurren dentro del reactor, pero si quiero dejar escrita una que es MUY importante.
En los reactores de Europa del Oeste, americanos, japoneses, coreanos y de Taiwan (tienen seis o siete..!), mejicanos ( si acaban de ponerlo en marcha..?), etc, etc. hay una común característica y es que:
En los reactores Rusos y los pocos que aún funcionan en paises del ESTE (y alguno en IRAK, por ejemplo y Cuba):
...triste recuerdo el de Chernóbil...
