Inside a Nuclear Reactor

Summary

Este video explora un reactor nuclear especial utilizado para crear isótopos raros como el berkelio y el californio, esenciales en la síntesis de elementos superpesados. El reactor, diseñado en la década de 1960 y ubicado en Oak Ridge, Tennessee, ha evolucionado en su misión a lo largo de los años. Aunque antes producía principalmente isótopos, ahora se centra en la dispersión de neutrones y la física de la materia condensada. Se describen los procesos involucrados en la creación de estos isótopos, las técnicas de enfriamiento y la importancia de los neutrones en los experimentos científicos actuales.

Takeaways

• ⚛️ El video trata sobre un reactor nuclear especializado en la producción de isótopos raros, como berkelio y californio, que son fundamentales para sintetizar elementos superpesados.
• 🏗️ El reactor fue construido en 1960, impulsado por el químico Glenn Seaborg, quien ganó el Premio Nobel en 1951 y presionó a la Comisión de Energía Atómica para su creación.
• 🌍 Seaborg necesitaba un reactor con un flujo alto de neutrones para producir elementos pesados, evitando la necesidad de buscar trazas de estos elementos en sitios de pruebas nucleares.
• 🔬 En los primeros 20 años de operación, el reactor produjo pequeñas cantidades de isótopos pesados, operando regularmente. Hoy en día su misión principal es la dispersión de neutrones y la física de la materia condensada.
• 💧 El reactor se enfría con agua corriente desmineralizada y produce una gran cantidad de calor y neutrones, pero no está diseñado para generar energía eléctrica.
• 🛠️ El reactor utiliza placas de combustible de uranio en lugar de barras, colocadas en una disposición única para maximizar la eficiencia en la producción de neutrones.
• 🎯 La estructura del reactor incluye una 'trampa de flujo' para concentrar neutrones, lo que permite irradiar muestras y producir isótopos como californio-252 y plutonio-238 para la NASA.
• 🔧 Los operadores usan herramientas largas y especializadas para manejar los elementos dentro del reactor, una tarea ardua y complicada.
• 🚚 Los isótopos producidos en el reactor, como el plutonio-238, son enviados a laboratorios como Los Álamos para su uso en generadores termoeléctricos para misiones espaciales.
• 🌟 El reactor también se utiliza para experimentos científicos, como la difracción de neutrones, que permite observar fenómenos como el flujo de combustible en motores diésel en funcionamiento.

Q & A

¿Cuál fue la razón principal por la que se construyó el reactor mencionado en el video?

El reactor fue construido para producir elementos pesados como el berkelio y el californio, que son fundamentales para la síntesis de elementos superpesados. Glenn Seaborg, quien ganó el Premio Nobel de Química en 1951, impulsó la creación de este reactor debido a su necesidad de una fuente constante de estos elementos para su investigación.

¿Por qué el reactor se encuentra en Oak Ridge, Tennessee?

Oak Ridge fue seleccionada porque en esa época, en los años 50, era un centro de desarrollo de energía nuclear con diseños y avances en ingeniería de reactores. Además, tenía la única escuela de ingeniería de reactores específicamente diseñada para este propósito.

¿Cómo es el diseño del combustible en este reactor y en qué se diferencia de otros reactores?

El combustible en este reactor está compuesto por placas curvadas de aluminio con óxido de uranio (U308) en su interior. A diferencia de los reactores de energía que usan barras de combustible, este reactor utiliza placas en una disposición única llamada 'involuta', la cual permite mantener un espacio constante de agua para enfriar el núcleo.

¿Qué misión principal tiene actualmente el reactor?

Aunque originalmente fue construido para la producción de isótopos pesados, la misión principal del reactor ha cambiado a la dispersión de neutrones y la física de materia condensada. Sin embargo, aún se produce una pequeña cantidad de isótopos, como el californio-252.

¿Por qué el agua del reactor es de color azul y cuál es su función principal?

El color azul del agua es debido a la presencia de metal y no a ningún aditivo. Su función principal es enfriar el reactor y evitar que el agua hierva, ya que el reactor genera una gran cantidad de calor y neutrones.

¿Cuál es la importancia del 'trampa de flujo' (flux trap) en el reactor?

La trampa de flujo es crucial para crear una alta concentración de neutrones en una zona específica del reactor, donde se colocan las muestras para irradiación. Esto permite que los elementos pesados se formen bombardeando elementos más ligeros con neutrones.

¿Qué tipo de elementos se producen en el reactor, además de los elementos pesados mencionados?

Además de berkelio y californio, el reactor produce plutonio-238 para la NASA, así como otros isótopos como níquel-63, selenio-75 y otros elementos utilizados en investigaciones y aplicaciones.

¿Cómo se retiran los isótopos producidos en el reactor?

Los isótopos se retiran del reactor usando herramientas largas que permiten a los operadores trabajar en el núcleo desde la superficie. Luego, los isótopos se almacenan en piscinas para enfriarse antes de ser enviados a instalaciones como las celdas calientes para su procesamiento final.

¿Qué es el 'brillo de Cherenkov' y cuándo es visible en el reactor?

El brillo de Cherenkov es un fenómeno de radiación que ocurre cuando partículas cargadas, como los electrones, se mueven a través del agua más rápido que la velocidad de la luz en ese medio, creando un resplandor azul. Es visible cuando el reactor está operando y emite radiación.

¿Cómo se utiliza la radiación de neutrones para realizar experimentos con motores de automóviles?

Los neutrones generados en el reactor se usan para visualizar el funcionamiento interno de motores, como la inyección de combustible en un motor diésel en funcionamiento. Los átomos de hidrógeno en el combustible absorben neutrones, lo que permite a los científicos observar el flujo de combustible sin interrumpir el funcionamiento del motor.