Armas nucleares

          Hasta el día de hoy, hemos hablado del gran potencial de la energía nuclear en diversas entradas.  Este gran potencial ha tenido consecuencias destructivas sobre la humanidad en varías ocasiones; algunas de ellas provocadas a conciencia por el ser humano y otras a causa de accidentes. Estas catástrofes han acarreado  todo tipo de debates que han finalizado con el rechazo a la energía nuclear por parte de muchos colectivos.

          En el post de hoy nos centraremos en hablar sobre las catástrofes provocadas, armas nucleares que se han utilizado como ataques en tiempos de guerra. Estas bombas son la bomba atómica de fisión y la bomba de hidrógeno. En ellas se libera una ingente cantidad de energía en forma de calor y radiación de todas las longitudes de onda.

         1. LA BOMBA ATÓMICA DE FISIÓN

         Las bombas atómicas hicieron sus primeras apariciones el 6 y 9 de agosto de 1945; cuando Harry Truman, Presidente de los Estados Unidos, ordenó los bombardeos contra el Imperio de Japón. Estos bombardeos se efectuaron sobre las ciudades Japonesas de Hiroshima (Little boy) y Nagasaki (Fat man) y tuvieron como consecuencia el fin de la Segunda Guerra Mundial. Se estima que hacia finales de 1945, las bombas habían matado a 140.000 personas en Hiroshima y 80.000 en Nagasaki.

          La explosión de una bomba atómica consiste básicamente en la transformación de masa en energía según la ecuación E=m.c^2. Se reduce la masa de los átomos iniciales implicados en la reacción nuclear (fisión) y en el proceso se va liberando energía (reacción exotérmica).

       Veamos más a fondo el funcionamiento de una bomba atómica con la siguiente foto que hallareis en la web basicbomb.html:

Fig 1. Partes de la bomba atómica.

         La bomba atómica consta de un detonante o explosivo que normalmente suele ser el C-4 y de dos partes de uranio 235 sub críticas de masa de modo que el artefacto no estalle accidentalmente. Así, una vez se detone la bomba, las dos masas sub críticas se juntan creando una masa supercrítica que es capaz de sostener una reacción de fisión nuclear (explicada en la entrada 2) en cadena. Entonces un neutrón es despedido para comenzar una reacción en cadena descontrolada que se dirige rápidamente a una explosión nuclear gigantesca.

 

          2. LA BOMBA DE HIDRÓGENO O TERMONUCLEAR

         La primera bomba de hidrógeno a gran escala fue detonada a modo de prueba el 1 de noviembre de 1952 en Eniwetok  (Islas Marshall) por los estadounidenses con marcados efectos sobre el ecosistema de la región. Esta bomba se bautizó como Ivy Mike y la temperatura que se alcanzo en el lugar de la explosión fue de más de 15 millones de grados centígrados, tan caliente como el núcleo del sol.

          La bomba de hidrógeno se basa en la obtención de energía por medio de una reacción de fusión (explicada en la entrada 2) 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 y se crea una reacción de fusión incontrolada que culmina en una explosión brutal.

        Para iniciar este tipo de reacción es necesario un gran aporte de energía, que se traduce en muy elevadas temperaturas. Así, todas las bombas de fusión contienen un elemento conocido como iniciador o primario, que no es sino una bomba de fisión (explicada arriba).

         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, 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 según el proceso de Teller-Ulam (*).

(*)

           La fuente de la que he obtenido las siguiente infromación es proceso-teller-ulam-el-secreto-de-la-bomba-de-hidrogeno

        En el primer compartimento estaría el componente de fisión y en el segundo estaría el componente de fusión, de tal modo que la explosión del primer componente conseguiría comprimir lo suficiente al segundo para activar la fusión. La radiación gamma y los rayos X emitidos por el primer compartimento podrían transferir suficiente energía para conseguir la fusión en el segundo compartimento si el conjunto de ambos compartimentos estuviera recubierto de una envoltura reflectante. Esta idea se fue depurando en poco tiempo hasta llegar al diseño final, consistente en una bomba de fisión-fusión-fisión.

Fig 2. Proceso de Teller-Ullam 

          Para más información, considero muy interesante ver el siguiente vídeo que podreis encontrar en YouTube:

 

         3. CONSECUENCIAS DE LAS BOMBAS NUCLEARES

         Las explosiones nucleares producen muy diversos tipos de efectos todos ellos tremendamente destructivos en todos los aspectos. Se distinguen en dos categorías: efectos inmediatos o primarios y efectos retardados o secundarios.

3.1. Efectos inmediatos:

                -Onda expansiva

                -Calor

                -Radiación

                -Pulso electromagnético

                -Presión

3.2. Efectos retardados

                Se trata básicamente de consecuencias climatológicas:

                -Lluvia radioactiva

                -Incendios extendidos

          Para saber más sobre cada una de estas consecuencias recomendamos entrar en la siguiente web: bomba_nuclear.htm.

          Con todo esto, deberíamos plantearnos el por qué de la destrucción que han sufrido algunas regiones por culpa de la energía nuclear; ¿es realmente culpa de la energía nuclear o de su nefasto uso humano que muestra una clara falta de ética y solidaridad? No es sino un ejemplo más de que un progreso bueno no se puede dar si se prescinde de los valores.

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Energía nuclear y reacciones nucleares

TEMAS  A TRATAR EN LAS SIGUIENTES LÍNEAS:

–          Introducción a la energía nuclear

–          Reacciones nucleares: Fusión y fisión

     La energía nuclear ha sido un tema muy polémico desde sus inicios, allá por 1942, cuando Enrico Fermi logró llevar a cabo la primera reacción nuclear controlada. Un poco más tarde, el lanzamiento de Little Boy y Fat Man en 1945 sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki conmocionó al mundo entero, desvelando todo su potencial. España inició su particular andadura en generación de energía nuclear en 1969, cuando la central Zorita inició su actividad.

     A pesar de los debates que genera entre los ecologistas antinucleares y los pronucleares, es innegable que la energía nuclear es uno de los descubrimientos más rentables que ha hecho la humanidad. Esto se debe a que la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida es muy buena, lo que hace posible producir energía a un precio muy competitivo.

       A día de hoy, la Energía nuclear en España es la tercera fuente de generación de energía eléctrica del país, con un 22% de la producción en 2010. Esta energía se produce en seis centrales nucleares, situadas tal y como se observa en la figura 1, que tienen un total de ocho reactores.

Figura 1. Red española de centrales nucleares

Figura 1. Distribución española de centrales nucleares.

          ¿Pero qué es la energía nuclear? Llamamos energía nuclear a aquella energía que se libera de las reacciones nucleares. Estas reacciones se dan en los núcleos de algunos isótopos de ciertos elementos químicos siendo la más conocida la fisión del uranio-235 (235U). El objetivo de esta primera entrada es definir las reacciones nucleares; que pueden ser de dos tipos: fusión y fisión. Ambas son reacciones exotérmicas y por tanto liberan grandes cantidades de energía.

          Frente al inevitable fin de los recursos no renovables, científicos de todo el mundo se concentran en proyectos para generar nuevas formas de energía. Uno de ellos es el del ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional) que se basa en la fusión nuclear. La fusión nuclear es el proceso mediante el cual los núcleos ligeros de los átomos se fusionan para formar núcleos más pesados, liberando así mucha energía en la reacción. Éstas reacciones se producen aproximadamente a 150 millones de grados centígrados ya que los átomos necesitan un gran aporte energético para vencer las fuerzas de repulsión. A esa temperatura la materia se encuentra en el estado de plasma, término que se usa para un gas caliente de partículas cargadas eléctricamente (iones). Debido a las difíciles condiciones que se necesitan para llevar a cabo esta reacción (la más importante, la alta temperatura), todavía no se ha logrado la fusión en un laboratorio; aunque ingenieros de todo el mundo están trabajando en ello a día de hoy. La fusión es precisamente el proceso mediante el que se genera la energía del sol y de las estrellas, donde sí se cumplen las condiciones de temperatura citadas anteriormente.

Figura 2. Fusión nuclear

Figura 2. Fusión nuclear (He)

 

 

          La fisión nuclear sí que se ha conseguido llevar a cabo en un laboratorio. Se trata de una reacción en cadena donde se bombardean los núcleos de un átomo fisionable con un neutrón dividiendo así dicho núcleo en diversos fragmentos. Aparte de esto, en cada “choque” se liberan neutrones y energía. Una reacción en cadena se refiere a un proceso en el que los neutrones liberados en la fisión producen una fisión adicional en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite. El proceso puede ser controlado (energía nuclear) o incontrolada (armas nucleares). La reacción de fisión controlada es la que se utiliza para obtener energía en las centrales nucleares de todo el mundo.

          Para mantener un control sostenido de la fisión nuclear, por cada 2 o 3 neutrones puestos en libertad, sólo a uno se le debe permitir dar a otro núcleo del elemento químico que se esté utilizando. Para controlar la cantidad de neutrones libres, la mayoría de los reactores utilizan barras de control hechas con neutrones de un fuerte material absorbente, como el boro(B) o el cadmio(Cd) que capturan neutrones. Además de esto, se utilizan moderadores como el agua pesada y el agua corriente para reducir la velocidad de los neutrones de la reacción y así capturarlos con más facilidad.

          Los elementos químicos que se utilizan en las reacciones de fisión son el plutonio(Pu) y el uranio(U). El que más se utiliza es el uranio y sobretodo su isótopo 235U.

                                  

Figura 3. Fisión nuclear  Figura 3. Fisión nuclear

Figura 4. Reacción en cadena

          Figura 4. Reacción en cadena

       

          Esto es todo por hoy, síguenos en futuras publicaciones.

          Fuentes:

          http://energia-nuclear.net

          http://es.wikipedia.org

          http://www.youtube.com