Qué es la fisión nuclear: Interpretación física

Summary

En este video, se explora el fenómeno de la fisión nuclear, explicado de forma clara y accesible. El proceso fue descubierto en 1938 por Otto Hahn, quien observó que al bombardear el núcleo de uranio 235 con neutrones, este se divide en fragmentos. A través de una interpretación innovadora, se aclara que no es el choque directo de los neutrones lo que causa la fisión, sino que el neutrón es absorbido por el núcleo, formando un núcleo inestable que se desintegra, liberando energía y neutrones. Se profundiza en las reacciones de fisión, productos generados y la liberación de energía en cadena, base de los reactores nucleares.

Takeaways

• 😀 La fisión nuclear fue descubierta por Otto Hahn en 1938, quien observó que cuando un núcleo de uranio 235 es bombardeado con neutrones, este se divide.
• 😀 A pesar de la lógica cotidiana que sugiere que la fisión ocurre por un choque directo de neutrones con el núcleo, la realidad experimental muestra lo contrario.
• 😀 En la fisión nuclear, el neutrón no choca directamente con el núcleo, sino que es absorbido por el núcleo de uranio 235, formando un núcleo inestable de uranio 236.
• 😀 Este núcleo de uranio 236 se desintegra, liberando dos átomos más ligeros y unos pocos neutrones, liberando una gran cantidad de energía.
• 😀 La probabilidad de fisión es mayor cuando los neutrones son de baja energía (neutrones térmicos) que cuando son rápidos.
• 😀 La fisión nuclear es un proceso probabilístico y no determinista, lo que significa que los productos de la fisión pueden variar.
• 😀 Los átomos generados en la fisión nuclear, como el bario, xenón o kriptón, son inestables y decaen radiactivamente.
• 😀 Los fragmentos de fisión tienen una relación elevada de neutrones a protones, lo que causa su inestabilidad y los hace decaer vía el decaimiento beta.
• 😀 La fisión nuclear produce neutrones adicionales que pueden continuar el proceso de fisión en una reacción en cadena, que es la base de los reactores nucleares.
• 😀 La fisión nuclear libera una enorme cantidad de energía, que se discutirá en un futuro video sobre el cálculo de esta energía y su comparación con las energías químicas.

Q & A

¿Qué es la fisión nuclear y cómo fue descubierta?

La fisión nuclear es el proceso en el que un núcleo pesado, como el de uranio-235, se divide en dos núcleos más ligeros al ser bombardeado por neutrones. Fue descubierta en 1938 por el químico alemán Otto Hahn, quien observó que cuando un neutrón bombardeaba un núcleo de uranio-235, este se fragmentaba.

¿Por qué los neutrones de baja energía son más efectivos para inducir la fisión nuclear?

Los neutrones de baja energía, o térmicos, tienen más tiempo de interacción con el núcleo de uranio-235, lo que aumenta la probabilidad de que sean absorbidos por el núcleo. Los neutrones de alta energía, al moverse rápidamente, pasan rápidamente cerca del núcleo, lo que reduce su probabilidad de ser absorbidos.

¿Cómo se describe la analogía cotidiana para entender la fisión nuclear?

La analogía cotidiana que se utiliza es la de arrojar una piedra contra un objeto. Cuanto más fuerte se arroje la piedra, mayor será la probabilidad de romper el objeto. De forma similar, en un principio se pensaba que los neutrones con mayor energía tendrían mayor probabilidad de causar fisión, pero experimentalmente se demostró lo contrario.

¿Cuál es la interpretación correcta del proceso de la fisión nuclear?

La interpretación correcta es que el neutrón es absorbido por el núcleo de uranio-235, formando un núcleo inestable de uranio-236. Este núcleo se divide inmediatamente en dos núcleos más ligeros, liberando energía y unos pocos neutrones adicionales, que pueden continuar el proceso de fisión en una reacción en cadena.

¿Qué sucede cuando se forma el núcleo de uranio-236?

Cuando el uranio-235 captura un neutrón, se forma un núcleo de uranio-236 altamente inestable. Este núcleo se desintegra rápidamente en dos fragmentos más ligeros y libera una gran cantidad de energía, además de emitir varios neutrones.

¿Qué son los fragmentos de fisión y cómo se caracterizan?

Los fragmentos de fisión son los productos más ligeros que se generan cuando un núcleo de uranio-235 se divide. Estos fragmentos son átomos inestables que tienen una relación alta de neutrones a protones, lo que los hace radiactivos y sujetos a decaimiento beta.

¿Cómo ocurre la reacción en cadena en la fisión nuclear?

La reacción en cadena ocurre cuando los neutrones liberados durante la fisión de un núcleo de uranio-235 provocan la fisión de otros núcleos. Cada uno de estos nuevos neutrones puede causar más fisión, lo que lleva a una expansión exponencial del proceso.

¿Por qué los fragmentos de fisión son radiactivos?

Los fragmentos de fisión son radiactivos porque tienen una alta proporción de neutrones en relación con los protones en sus núcleos. Esta relación desequilibrada hace que los átomos sean inestables y se desintegren a través de la desintegración beta.

¿Cuáles son algunos productos típicos de la fisión nuclear del uranio-235?

Algunos productos típicos de la fisión nuclear del uranio-235 son átomos más ligeros como bario, xenón, estroncio y kriptón. La composición exacta de los productos puede variar, ya que la fisión es un proceso probabilístico.

¿Qué tan grande es la cantidad de energía liberada en la fisión nuclear?

La fisión nuclear libera una cantidad de energía extremadamente grande, mucho mayor que las reacciones químicas comunes. La cantidad exacta de energía liberada será discutida en un futuro video, ya que este tema es clave para entender el funcionamiento de los reactores nucleares.