Energa Nuclear II

Energa Nuclear IIMarisol RomeroFisin Nuclear En la fisin nuclear el ncleo fisionable es impactado por un neutrn ,PROCESO EN EL QUE NUCLEOS CON ALTO NUMERO MASICO SE DIVIDEN PARA DAR ORIGEN A DOS O MAS NUCLEOS CON NUMEROS MASICOS MENORES, MAS ESTABLES, POSEEN MAYOR ENERGA DE ENLACE Y EN EL PROCESO SE PRODUCE ENERGIA.

Si este proceso continua, ocurre una reaccin en cadena, que es posible cuando se tiene una cantidad min de tomos fisionables llamada masa crtica la cual de no ser controlada, puede ocasionar una gigantesca explosin. Los procesos de fisin nuclear se llevan a cabo en los reactores nucleares, grandes construcciones diseadas para transformar la energa nuclear en otras formas energticas, como la energa elctrica.

Energa nuclear de Fisin VentajasDesventajasEs la energa que puede sustituir a los combustibles fsiles de manera masiva y barata, No produce humo ni dixido de carbono, ni favorece el efecto invernadero; en consecuencia, resulta til como sustituto de los combustibles fsiles Se pueden obtener grandes cantidades de energa con una pequea cantidad de uranio. Como combustible para la fisin nuclear se usan barras de uranioLa energa nuclear no es renovable, los recursos de uranio son finitosLas centrales nucleares actuales son muy fiables, pero se deben destinar importantes cantidades de dinero para garantizar su seguridad. Un accidente nuclear sera un desastre inconmensurable El principal problema lo constituyen los residuos radiactivos.Cuando ncleos muy ligeros se fusionan para formar ncleos ms pesados y estables, se generan gran cantidad de energa. Estas reacciones corresponden a la fusin nuclear y son el origen de la energa que produce el sol. Fuente de energa prometedora a causa de la disponibilidad de istopos ligeros y porque el proceso no elimina desechos radiactivos, es decir, no constituye una amenaza para el ambiente. Actualmente, para generar energa no se ha empleado este mtodo porque no se han conseguido las temperaturas requeridas para obtener una fusin controlada, y por tanto, una liberacin de energa tambin controlada.

FUSIN NUCLEAR Requisitos de la reaccin de fusin.Mantenerlos a una temperatura ms alta que la del centro del sol (varios millones de grados) su velocidad sufre un incremento espectacular con la temperatura. Estas reacciones se llaman por lo tanto, reacciones termonucleares.

Termonuclear quiere decir, que los ncleos tienen un rango de energa caracterstico para cada temperatura, lo que es importante al facilitar las reacciones de fusin rpidas mediante un incremento de la temperatura.Energa nuclear de fusin Es todava una tecnologa en fase de investigacin para su uso potencial en la generacin de electricidad.Requiere de una energa de activacin muy elevada ( 100 -300 mill de grados)Presenta numerosos problemas que afectan todas las etapas de la vida operativa del reactor. Es necesario contar con equipo especiales para mantener las temperaturasVENTAJAS Sintetizar una mayor produccin de energa por toneladas de combustible respecto al carbn o al gas.Utiliza recursos bastante accesible como el agua, un recurso barato y limpio.

Es una tcnica que no contamina, al menos no tanto como la fisin, no existen riesgos de radiactividad.

DESVENTAJASFISIN NUCLEARUN NUCLEO PESADO ES DIVIDIDO GENERALMENTE EN 2 NUCLEOSMAS LIGEROS DEBIDO A LA COLISION DE UN NEUTRON , AL DIVIDIRSE ESTE, LIBERA MAS NEUTRONES QUE COLISIONAN CON OTROS ATOMOS CREANDO LA REACCION EN CADENAPELIGRO DE RADIOACTIVIDAD ( RIESGOS DE SALUD),FUENTE DE CONTAMINACIONREQUIERE DE UNA MATERIA PRIMA DE COSTOSA EXTRACCION (URANIO)FUSIN NUCLEAR UNION DE DOS O MAS NUCLEOS LIGEROS EN UNO MAS PESADO, OBTENIENDOSE DEL ORDEN DE 4 VECES MAS ENERGIA QUE EN LA FISION.NO HAY PELIGRO (NO CONTAMINA TANTO)NO (ISOTOPOS DE HIDROGENO:DEUTERIO,TRITIO)Decisiones cientficas o polticas9 de Agosto 1945Su procedimiento se basa en el impacto de un ncleo pesado en elementos ms ligeros mediante el bombardeo de neutrones que, al impactar en dicho material, provocan una reaccin nuclear en cadena. Para que esto suceda hace falta usar ncleos fisionables como el uranio-235 o el plutonio-239.

- Bombas A: Se basan en la fisin nuclear y usan como combustible el uranio, plutonio y polonio y mezcla de ellos. Hoy, bombas A estn instaladas en unos cohetes llamados misiles.

- Bombas H: Se basan en la fusin nuclear y el combustible es el hidrgeno y el helio. Para hacerla explotar es necesario someterla a temperaturas de varios millones grados Celsius. Esto se consigue haciendo explotar previamente una bomba A, que genera altas temperaturas haciendo posible la fusin del H y He junto con la liberacin de energa.

- Bombas de neutrones: Es un caso modificado de la bomba H. Su funcionamiento se basa en reducir la onda expansiva, pero con una gran cantidad de partculas emitidas con niveles energticos muy altos, y por tanto, con gran capacidad de penetracin, provocando daos irreparables en las personas.

En la actualidad se identifican 3 clases principales de armas nucleares. Como sabemos, recibimos un bombardeo constante de radiacin de fuentes naturales y artificiales, la llamada radiacin de fondo.

Las emisiones radiactivas tienen la potencia para ionizar la materia. Ocurre ionizacin cuando la radiacin arranca un electrn de una molcula o tomo, formndose un ion. Son daina para la salud de los seres vivos. La radiacin gama, los rayos X y la luz UV de alta energa son ionizantes.

La > de los tejidos vivos contienen cerca de 70% de agua en masa. Cuando la radiacin ionizante pasa a travs de un tejido vivo, se eliminan electrones de las molculas de agua, con lo que se forman iones . A su vez, estos pueden reaccionar con otras molculas de agua para producir por ejemplo radicales libres OH-

El radical libre OH es una molcula inestable y muy reactiva y tiene la capacidad de atacar una multitud de biomolculas circundantes para producir nuevos radicales libres. Provocar daos en macromolculas como el ADN, los daos pueden ser agudos y casi inmediatos, como quemaduras de la piel, hemorragias, diarreas, infecciones o muerte; pero tambin existen efectos tardos como los cnceres y los efectos en las generaciones siguientes del individuo irradiado.

Cmo nos afecta la radiacin?Dosis de radiacin:Los cientficos han fijado normas de exposicin a la radiacin que establecen relaciones entre dosis y la duracin de la exposicin a la radiacin y los efectos biolgicos.

La unidad SI de dosis absorbida: gray (Gy) que corresponde a la absorcin de 1J (joule) de energa por kilogramo de tejido.

El rad es la unidad de uso ms frecuente en medicina, donde 1 Gy = 100 rad. Los efectos de la radiacin varan segn el tipo de radiacin. Para expresar el dao biolgico en trminos de la cantidad real de radiacin absorbida, se utilizan el rem y el sievert (Sv), donde 1 Sv = 100 rem.

La radiacin ionizante de fondo proveniente de fuentes naturales representa una dosis de unos 0,003 Sv por ao para cada persona. Es recomendable que la exposicin total a fuentes artificiales de radiacin se limite a 0,005 Sv por ao.

Aprovechamiento de la energa de la fisinReactores nucleares, energa de fisin

Una de las aplicaciones pacficas de la fisin nuclear es la generacin de electricidad utilizando el calor producido por una reaccin en cadena, controlada en un reactor nuclear.

El reactor nuclear es un sistema construido para controlar la energa que se produce en la reaccin en cadena y que impide el aumento indefinido de las fisiones. Consiste bsicamente, en una vasija en cuyo interior se deposita el combustible nuclear, que puede ser U- 235 o plutonio- 239.

Llamamos central nuclear a un complejo del reactor conectado al sistema de generacin elctrica. Es una instalacin fsica donde se produce, mantiene y controla una reaccin nuclear en cadena. La energa obtenida en una central es enorme en comparacin a una termoelctrica (1gr de uranio = 2500 Kg de carbn).

Los componentes de un reactor son:Material moderador: Agua, que sirve para desacelerar los neutrones producidos en el proceso de fisin.Barras de control : Elaboradas con cadmio o boro, que absorben los neutrones. Sin estas barras de control el calor generado derretira el corazn del reactor, liberando materiales radiactivos al ambiente.Sistema de enfriamiento: Absorbe el calor producido por la fisin nuclear y lo transfiere fuera del corazn del reactor, transportndolo hacia un sistema donde se produce suficiente vapor de agua para hacer funcionar un generador elctrico.

Sistema de blindaje: evita la fuga de radiaciones al exterior del reactor

NcleoBarras de controlGenerador de vaporPresionadorVasijaTurbinaAlternadorBombaCondensadorAgua de refrigeracinContencin de hormignLos radioistopos al servicio de la humanidad: En el transcurso de los procesos efectuados en los reactores nucleares se obtienen istopos radiactivos que se emplean en innumerables mbitos.- Mejorar los cultivos de plantas alimenticias- Preservar los alimentos y madera- Esterilizar instrumental mdico- Combatir plagas- Diagnstico mdico- Producir radio frmacos- Terapia mdica, etc.El uso de la radiacin en medicina puede ser con propsitos de diagnstico, (rayos X o exmenes de medicina nuclear) y para el tratamiento de enfermedades como el cncer. En el estudio del medio ambiente, se utiliza para la deteccin y anlisis de contaminantes.

Aplicaciones de las reacciones nuclearesLos fenmenos radiactivos se utilizan en muchas ramas de la ciencia siendo la qumica, la fsica y la medicina.

En la industria: Control de produccin, generacin de corriente elctrica, conservacin de alimentos, esterilizacin de instrumentos quirrgicos. La irradiacin de alimentos para almacenarlos y conservarlos.En qumica: Uso de trazadores para determinar vestigios (ste ltimo muy utilizado en ciencia espacial, geologa, ecologa, etc). En la agricultura: en trazadores para estudiar como absorben los vegetales los fertilizantes, insecticidas, en el estudio de la efectividad de los nutrientes sobre distintos cultivos. En Chile, se aplica con xito esta tcnica para el control de la mosca de la fruta, lo que ha permitido la expansin de sus exportaciones agrcolas.

En Arqueologa: La importancia que tiene para un pas como Chile, en cuyo norte se conserva el pasado con caractersticas nicas en el mundo en relacin al grado de conservacin, as como tambin la reconstruccin del patrimonio histrico.SERIE RADIACTIVASerie Radiactiva: Aproximadamente 80 de los elementos de la tabla peridica son estables, es decir, estn formados a lo menos por un istopo no radiactivo, incapaz de sufrir una desintegracin nuclear; algunos ejemplos son el helio-4, carbono-12 y 13, oxgeno-16 y aproximadamente 260 ncleos ms.

Los ncleos radiactivos en cambio, pueden sufrir varias desintegraciones en sucesivas etapas, hasta lograr un ncleo estable. As una serie de reacciones nucleares se llama serie radiactiva

La cual inicia con el ncleo radiactivo y termina con el ncleo estable. Es oportuno aclarar que el decaimiento del ncleo radiactivo, adems, de emitir radiaciones y , stas van acompaadas frecuentemente por radiaciones ; como liberan energa, los procesos de desintegracin nuclear son exotrmicos.Vida media Para referirse a la velocidad con que ocurren las desintegraciones nucleares utilizamos el concepto de vida media.

Llamamos vida media de un elemento al tiempo que necesita la mitad de los tomos de una determinada muestra en sufrir una desintegracin nuclear. La vida media del Ra-226 es de 1620 aos. El smbolo de vida media es .

La variedad de istopos radiactivos tienen vidas medias que pueden extenderse desde fracciones segundo hasta los minutos, horas o das, y a travs a los miles de millones de aos. La radiactividad disminuye con el tiempo.

IstopoVida mediaDesintegracinUranio-2384.500 millones de aosAlfaCarbono-145.570 aosBetaCobalto-605,3 aosGammaRadn-2224 dasBetaUnnilquadio-10532 segundosGammaEjerciciosDetermina el nmero atmico y el nmero msico del istopo que resultar despus de que el emita tres partculas alfas y dos beta . Usando la tabla peridica indica a qu elemento corresponde.Se tiene una muestra de 20 g de polonio-210, cuyo perodo de semidesintegracin es de 138 das. Qu cantidad quedar cuando hayan transcurrido 5 vidas medias?En los huesos de un gato desenterrado en Egipto, se han encontrado 0,125 g de carbono-14. Si se tiene en cuenta el tiempo de vida media del carbono-14 es 5730 aos y se estima que la masa inicial de carbono-14 era de 0,5 g. Cul es la antigedad del fsil? Interpreta tus resultados en una tabla y luego en un grfico de masa de C-14 versus tiempo.El radn-222 se desintegra en un perodo de 4 das. Si inicialmente se dispone de 20 mg, cunto quedar al cabo de 10 vidas medias? Realiza un grfico para explicar esta desintegracin.