Reacciones nucleares: Fisión y fusión nuclear

Reacciones nucleares

Consisten en el choque del núcleo de un átomo con una partícula o con otro núcleo. Tras el contacto se pueden observar dos fenómenos:

A escala macroscópica se disipa la energía cinética en forma de calor y trabajo.
A escala atómica la energía cinética se transforma en la excitación del núcleo.

Barrera de Coulomb

Como el núcleo tiene carga positiva, para que choque con otra partícula positiva tienen que superar la barrera de Coulomb. Es una barrera de potencial que depende de la carga de la partícula y del tipo de núcleo.

Fisión nuclear

Es la ruptura de un núcleo pesado ( $A\gt230$ ) en dos o más núcleos ligeros.

Se puede interpretar mediante el modelo de la gota líquida: una gota vibrando cambia de forma esférica a elipsoidal continuamente, pero si la fuerza de tensión superficial no es suficiente la gota se separa.

Ejemplo

Cuando un neutrón choca con el núcleo de uranio ( $_{92}^{235}U$ ) se genera una excitación de $1\ MeV$ , la suficiente como para que el átomo se fragmente y libere energía.

$_{0}^{1}n+_{92}^{235}U\implies\ _{56}^{144}Ba+_{36}^{89}Kr+3\ _{0}^{1}n+200\ MeV$

Recuerda que: $n$ , significa neutrón y $MeV$ , mega-electronvoltio

Fusión nuclear

Es la unión de dos núcleos de átomos ligeros que forman uno más pesado. Para ello, debe darse una temperatura muy elevada para aumentar la energía cinética de las partículas y así, puedan superar las fuerzas de repulsión.

Ejemplo

La fusión de deuterio y tritio crea un átomo de helio y libera energía.

$_{1}^{2}H+_{1}^{3}H \implies\ _{2}^{4}He+ _{0}^{1}n+14,6\ MeV$