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Reacciones nucleares.

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Fisin Nuclear, Fusin Nuclear, El Origen del Universo, Aplicaciones de la energa nuclear, Fines militares / blicos, Fines no militares, Las estrellas, Qu es una estrella?, Reacciones en el interior de una estrella, Nacimiento y muerte de una de u

Agregado: 29 de AGOSTO de 2000 (Por ) | Palabras: 2571 | Votar! |
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Categoría: Apuntes y Monografas > Fsica >
Material educativo de Alipso relacionado con Reacciones nucleares
  • Principios de los mecanismos de reacciones orgnicas: ...
  • Reacciones nucleares.: ...
  • Las reacciones quimicas:

  • Enlaces externos relacionados con Reacciones nuclearesnalga

    Reacciones Nucleares.

    Antes de hablar de las reacciones nucleares es preciso hablar de la constitucin, a grandes rasgos del tomo. El tomo est formado por un pequeo ncleo, cargado positivamente, rodeado de electrones, una de las partculas que forman el tomo. El ncleo contiene la mayor parte de la masa del tomo, este est formado por neutrones y protones unidos por fuerzas nucleares muy intensas. En lo que se refiere a simbologa, el nmero msico A de un ncleo expresa el nmero de nucleones (neutrones y protones) que este contiene; el nmero atmico Z indica el nmero de protones, estos son partculas con carga positiva.

    Mediante las reacciones nucleares se obtiene energa, a esta energa se la conoce como energa nuclear. La energa nuclear es aquella energa liberada durante la fisin o fusin de ncleos atmicos, la energa liberada en una reaccin nuclear se mide en millones de electro voltios, (MeV). Las cantidades de energa que se obtienen mediante procesos de fisin y fusin son mucho mayores que las que se obtienes mediante los procesos qumicos, que solo implican a la parte ms superficial o externa de tomo.

    La energa de cualquier sistema, este puede ser fsico qumico o nuclearm, se manifiesta por su capacidad de realizar un trabajo o/y liberar calor o radiacin.

    Existen dos tipos de reacciones nucleares, fisin y fusin nuclear.

            Fisin Nuclear.

    La fisin nuclear consiste en fisionar un ncleo pesado, mediante la absorcin de un neutrn. Para las reacciones de fisin se emplea como combustible uranio 235 U, durante las reacciones de fisin se produce una reaccin en cadena, esta puede ser controlada; mediante moderadores en una central nuclear o incontrolada como sucede con las armas nucleares. Para fisionar un ncleo de Uranio 235 este es bombardeado por neutrones, una vez que el ncleo ha absorbido un neutrn se hace inestable razn por la cual se divide dando ncleos ms ligeros, energa y neutrones este es el fundamento de la fisin nuclear. Los neutrones liberados tras la fisin de un ncleo son absorbidos por otros ncleos de Uranio 235 repitiendo el proceso anteriormente indicado a este fenmeno se la conoce como reaccin en cadena, cuando la reaccin es incontrolada no se controla los neutrones que pueden ser absorbidos por los ncleos, mientras que en una reaccin controlada y por medio de los moderadores se que controlan los neutrones que pueden se absorbidos por los ncleos. La reaccin que indica este proceso es la siguiente:

    n + U Cs + Rb + n + 200 MeV.

            Fusin Nuclear.

    La fusin nuclear consiste en fusionar dos ncleos ligeros para formar ncleos ms pesados. La fusin de dos ncleos ligeros libera millones de electrovoltios (MeV). En una reaccin de fusin dos nucleos de hidrgeno pesado o deuterones ( H) - istopo del hidrgeno - se combinan bajo una temperatura de millones de grados C para dar un tomo de Helio 3, un neutrn libre ( n) y 3.2 MeV, que equivalen a 5,1 10-13 julios ( J ). En una reaccin de fusin tpica cada uno de los dos ncleos que reaccionan tiene una carga elctricamente positiva, y antes de unirse deben superar la repulsin natural que ejercen entre si, la llamada repulsin Couloumb. Esto ocurre cuando la temperatura del gas es suficientemente elevada, entre 50 y 100 millones de grados centgrados. En un gas formado por el istopo pesado del hidrgeno - deuterio a esa temperatura se produce la reaccin de fusin. La reaccin que indica este proceso es la siguiente:

    H + H He + n + 3,2 MeV.

     

    Este tipo de reacciones, reacciones de fusin nuclear se dan en el interior de las estrellas.

    El Origen del

    Universo.

    Se conoce como origen del universo, a la aparicin en un momento determinado de toda materia y energa existentes en la actualidad. Se trata de un acontecimiento postulado por la teora cosmolgica y que generalmente es aceptada. Los astrnomos estn convencidos de que el universo surgi en un instante definido, entre 12000 y 20000 millones de aos antes del momento actual. los primeros pasos de esta teora los dio Edwin Hubble, en los aos 20, ya que este descubri que el universo se est expandiendo y los cmulos de galaxias se alejan entre si. La conocida teora de la relatividad formulada por Albert Einstein tambin predice dicha expansin. Si los componentes del universo se estn continuamente separando, significa que en algn momento en el pasado tuvieron que estar ms cerca, y retrocediendo en el tiempo lo suficiente se llega a la conclusin de que todo sali de un nico punto matemtico (Denominado singularidad), en una bola de fuego conocida como Gran explosin o

    Big-Bang. El descubrimiento en la dcada de los aos sesenta de la llamada radiacin de fondo csmica, considerada o interpretada como una espacie de eco del Big-Bang supuso una especie de confirmacin de esta idea y fue tomada a modo de prueba para afirmar que el universo tuvo un origen.

    No hay que imaginarse la Gran Explosin como la explosin de una parte de materia en el espacio, en el Big-Bang mejor dicho en el punto matemtico anteriormente mencionado no solo estaba contenida toda la materia y la energa, sino tambin el espacio y el tiempo, por lo que no haba ningn lugar fuera de la primitiva bola de fuego, ni ningn momento antes de la Gran Explosin. Es el propio espacio lo que se expande a medida que el universo envejece, alejando todos los objetos materiales unos de otros.

    Aplicaciones de

    la energa nuclear.

    Actualmente se utiliza el gran potencial de la energa nuclear para dos fines principalmente:

    * Fines militares / blicos.

    * Fines no militares.

    Cabe destacar que la energa nuclear ms empleada es la que proviene de la fisin nuclear, ya que la fusin presenta hoy por hoy unos inconvenientes que dificultan el aprovechamiento de la energa resultante de dicha reaccin - las altas temperaturas que hay que conseguir y mantener para que se produzca dicha reaccin, etc. -

            Fines militares / blicos:

    La aplicacin de la energa nuclear para fines militares, se centra en la utilizacin de este tipo de energa para la fabricacin de armas nucleares. Las armas nucleares son dispositivos explosivos que liberan energa nuclear a gran escala. Las armas nucleares se dividen en; armas de fisin y armas de fusin nuclear, la forma de presentarse las armas nucleares es muy variada, misiles balsticos intercontinentales, bombas - esta es la forma ms comn de presentarse un arma nuclear -. La potencia de las bombas nucleares se puede medir en Kilotones (1.000 toneladas de TNT) o en Megatones (1.000.000 de toneladas de TNT).

    * Armas de fisin:

    La primera bomba atmica, bomba A fue probada el 16 de julio de 1942 en el desierto de Nuevo Mxico. La bomba A se desarroll, construy y prob en el marco del conocido proyecto Manhattan. Se trataba de una extraordinaria empresa Estadounidense iniciada en 1942 durante la Segunda Guerra mundial. En el participaron cientficos como Enrico Fermi, J.Robert Oppenheimer, etc.

    Los elementos ms importantes de una bomba atmica son, el detonador y el combustible (Plutonio o Uranio). El funcionamiento de una bomba nuclear es una reaccin en cadena descontrolada, el detonador al golpear con el suelo se activa, por lo que bombardea con neutrones al combustible, al no ser una reaccin controlada todos los tomos absorben rpidamente un neutrn y se fisionan rpidamente produciendo gran cantidad de energa en un espacio muy corto de tiempo, por ello la gran destruccin que una bomba de este tipo ocasiona.

    Para hacernos una idea de la energia que libera un arma de este tipo diremos que una bomba con una bola de plutonio de una pelota de bisbol produce una explosin equivalente a 20.000 toneladas de TNT.

    * Armas de fusin:

    Las armas de fusin son armas en las que no se da nicamente la fusin nuclear, son armas denominadas de tres fases, a estas armas se las denominan armas termonucleares. Las armas termonucleares son siempre bombas. Las tres fases son: Primera fase, una bomba A que acta como detonador elevando suficiente la temperatura, para que los ncleos de hidrgeno se fusionen. En la segunda fase es una bomba H resultante de la fusin de los deuterones, formando ncleos de helio, y dando gran cantidad de energa y neutrones. La tercera fase se iniciaba con el impacto de esos neutrones en la cubierta de la bomba hecha de uranio natural o de

    uranio 235, los neutrones tienen energa suficiente para fisonar los ncleos de uranio. Esta bomba es ms destructiva que la bomba A, ya que posee los efectos destructivos y radiactivos de la bomba de fisin ms los efectos aun ms destructivos de la bomba de fusin. A las bombas termonucleares se las conoce como bombas de hidrgeno o bomba H.

            Fines no militares:

    La utilizacin no militar de la energa nuclear, se centra en la produccin de energa elctrica. Las centrales de fusin nuclear estn funcionando de un modo experimental. Hoy por hoy estas centrales no resultan rentables ya que se gasta ms energa de la que se produce al producir las condiciones de temperatura adecuadas para que los deuterones se fusionen formando helio. Por ello se utilizan las centrales de fisin, en las que se producen reacciones de fisin controlada. Hay varios tipos de centrales nucleares, pero la ms comn es la denominada central de reactor de agua a presin, este es el que tipo de central que ahora se describe.

    Los elementos de los que consta una central con un reactor de agua a presin son:

    1 Reactor. 2 Circuito primario. 3 Circuito secundario.

    4 Turbinas. 5 Intercambiador. 6 Conductos de

    7 Elementos de control. condensacin.

    En un reactor nuclear se produce calor a partir de la

    Fisin Nuclear. En la parte central de un reactor se produce una reaccin

    Nuclear autsostenida. Una serie de barras de control se suben o bajan para absorber los neutrones, controlando la reaccin y el calor. El reactor de agua a presin emplea dos circuitos de agua. El circuito primario bombea el agua calentada en el reactor o un serpentn intercambiador de calor donde cede calor al circuito secundario.

    El agua del circuito primario continua lquida a temperatura de 300 C, ya que esta est sometida a una presin de 150 atmsferas. En el circuito secundario el agua se evapora en el intercambiador de calor, este vapor conocido como vapor a presin se emplea para impulsar unos generadores.

    Este vapor se condensa gracias a un circuito de condensacin que utiliza agua del mar, de un ro, de un lago, etc, as se completa el ciclo. La electricidad producida en los generadores, pasa primero por un transformador, para aumentar su tensin y luego pasa a la red de distrubucin.

    * Aporte grfico:

    Las estrellas.

    1-Qu es una estrella?

    Una estrella es un cuerpo celeste que tiene luz propia, compuesto de gases calientes que emiten radiacin electromagntica, en especial luz, como resultado de las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior. Las estrellas se agrupan formando lo que conocemos como galaxias, las cuales se cree se estn separando unas de otras continuamente.

    2-Reacciones en el interior de una estrella.

    En una estrella se estn produciendo continuamente reacciones de fusin de ligeros para dar ncleos ms pesados, la reaccin es una reaccin normal de fisin de ncleos de hidrgeno pesado o deuterones para dar ncleos de helio, tal y como indica la reaccin explicada en el apartado de reacciones nucleares. La vida de una estrella la delimita la cantidad de combustible es decir el hidrgeno que puede transformarse en helio. Un caso cercano a nosotros es el sol, estrella en torno a cual giran todos los planetas del sistema solar. El sol segn afirman los expertos se encuentra a 5000 aos de su muerte, despus de llevar casi otros 5000 viviendo.

    Una estrella por dentro, - el interior del sol -:

    3-Nacimiento y muerte de una de una

    estrella.

    Una estrella comienza la vida como una masa de gas, relativamente fra y grande esas masas de gas se supone que parte de una nebulosa. Como la masa del gas es grande genera fuerzas de atraccin entre las partculas de los gases (gravedad) esas fuerzas hacen aumentar la presin del gas, por lo que su temperatura aumenta, hasta ser lo suficientemente elevada para provocar la fusin de los ncleos de los tomos del gas,(hidrgeno pesado o deuterones), para formar ncleos de helio. Esto supone a grandes rasgos el nacimiento de una estrella.

    Las estrellas mueren cuando su combustible se les agota (hidrgeno pesado o deuterones). Una estrella alcanza su mayor tamao cuando todo su hidrogeno pesado central se ha transformado en helio. Si continua, brillando - que es lo normal la temperatura del centro debe subir lo suficiente como para producir la fusin de los ncleos de helio,. Durante este proceso es probable es probable que la estrella se haga muy pequea y muy densa. Cuando ha agotado todas las posibles fuentes de energa nuclear, se contrae de nuevo y se convierte en una enana blanca. Esta etapa final puede culminar con explosiones estelares llamadas supernovas o novas. Cuando una estrella termina como nova o supernova, devuelve al medio interestelar elementos pesados que ha sintetizado en su interior. Por el contrario las estrellas que terminen de una forma no explosiva se convertirn en nebulosas planetarias. Tambin los restos de una estrella puede ser una estrella de neutrones, este tipo de resto de estrellas se supone que terminan como agujeros negros, de los cuales no puede escapar ninguna radiacin.

    4-Clasificacin de las estrellas.

    En la actualidad las estrellas se clasifican segn su brillo y su temperatura. Esta forma de clasificar las estrellas esta recogido en el diagrama Hertzsprung Russell, este es el diagrama que se explica a continuacin y del cual se adjunta una representacin grfica. En dicho diagrama las estrellas de la izquierda del diagrama son azules porque son muy clidas, y las de la derecha son rojas porque son fras. La banda diagonal se denomina banda principal. Las estrellas del extremo superior derecho son gigantes rojas, muy fras y muy brillantes, porque son muy grandes. Las estrellas cercanas al extremo inferior (enanas blancas) son muy clidas, pero no muy brillantes porque son pequeas. Esta es el principal criterio para clasificar las estrellas.

     
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