Fusión y fisión nuclear

Presentación del tema: "Fusión y fisión nuclear"— Transcripción de la presentación:

1 Fusión y fisión nuclear
Integrantes: Sofía Kahn Natalia Zúñiga Curso: 4 Medio Fecha: 2 de Julio de 2010

2 Introducción

3 Fisión nuclear. Definición
Es la división de un núcleo atómico pesado , en dos o más fragmentos, causado por el bombardeo de neutrones, liberando una gran cantidad de energía y varios neutrones. Requerimientos Para que se produzca la fisión hace falta que el neutrón incidente reúna unas condiciones determinadas. El neutrón ha de ser un neutrón térmico, cuya energía sea proporcional a la velocidad. Lugar La fisión ocurre en el núcleo de un átomo, ya que es una reacción nuclear.

4 Fisión nuclear. ¿Quiénes? ¿Cuándo? Fue descubierta en 1938.
Investigadores alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann.   ¿Cómo? A partir un trabajo desarrollado por Hahn y Lise Meitner durante años anteriores. Otto Hahn recibió en 1944 el Premio Nobel de química por descubrirlo.

5 Fisión Es un proceso exotérmico, donde se liberan grandes cantidades de energía. Este proceso genera mucha más energía que la liberada en las típicas reacciones químicas. Proceso Se bombardea al núcleo con un neutrón libre que lo absorbe, haciéndose inestable. El núcleo se partirá en dos o más pedazos. Los productos de la fisión son dos núcleos más pequeños, y hasta siete neutrones libres además de algunos fotones.

6 Resultado. Los núcleos atómicos lanzados como resultado de la fisión pueden ser varios elementos químicos. Estos elementos son producto del azar, pero lo más probable es encontrar núcleos con la mitad de protones y neutrones del átomo fisionado original. Los productos de la fisión son altamente radiactivos, no son isótopos estables, por esto decaen, mediante cadenas de desintegración.

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8 Cuanto más pesado es un elemento más fácil es inducir su fisión.
A veces La absorción de un neutrón libre, puede también ser inducida lanzando otras cosas en un núcleo fisionable. Pueden incluir protones, otros núcleos, incluso fotones de gran energía en cantidades muy altas Rara vez Frecuentemente Un núcleo fisionable experimentará la fisión nuclear espontánea sin un neutrón entrante. Los elementos más usados son el uranio, el elemento natural más pesado;  y el plutonio que experimenta desintegraciones espontáneas. En general Cuanto más pesado es un elemento más fácil es inducir su fisión. Cualquier elemento más pesado que el hierro produce energía, y en un elemento más liviano que el hierro requiere energía.

9 Reacción en cadena. Una reacción en cadena ocurre lanzando 2 ó 3 neutrones en promedio como subproductos. Estos neutrones se escapan en direcciones al azar y golpean otros núcleos, incitando a estos núcleos para experimentar la fisión. Puesto que cada acontecimiento de la fisión lanza 2 o más neutrones, y estos neutrones inducen otras fisiones, el proceso se construye rápidamente y causa la reacción en cadena.

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11 Reactores nucleares. Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce una reacción nuclear controlada. Se puede utilizar para la obtención de energía en las denominadas centrales nucleares, la producción de materiales fisionables, como el plutonio, para ser usados en armamento nuclear, la propulsión de buques o de satélites artificiales o la investigación. Una central nuclear puede tener varios reactores. Actualmente solo producen energía de forma comercial los reactores nucleares de fisión, aunque existen reactores nucleares de fusión experimentales.

12 1. Núcleo 5. Vasija 9. Condensador 2. Barras de control 6. Turbina 10. Agua de refrigeración 3. Generador de vapor 7. Alternador 11. Contención de hormigón 4. Presionador 8. Bomba

13 Control de plagas Insecto macho esteril Insecto hembra No descendencia

14 Irradiación a semillas Para consumo humano Variedades de especies
Mutaciones Irradiación a semillas Para consumo humano Variedades de especies Aumenta resistencia y productividad

15 Radiovacunas Combaten enfermedades parasitarias
Que afectan a la producción de ganado Soportan un período mayor de no infección

16 Medicina nuclear Se utilizan tratamientos en base a irradiaciones  con rayos gamma Para una adecuada y prematura detención del cáncer Para el diagnóstico se utilizan radiofármacos

17 Aplicaciones Generación nuclear: Propulsión nuclear:
Producción de calor para la generación de energía eléctrica. Producción de calor para uso doméstico e industrial. Producción de hidrógeno mediante electrólisis de alta temperatura. Propulsión nuclear: Marítima. Cohetes de propulsión térmica nuclear . Cohetes de propulsión nuclear pulsada. Transmutación de elementos: Producción de plutonio, utilizado para la fabricación de combustible de otros reactores o de armamento nuclear. Creación de diversos isótopos radiactivos, como el americio utilizado en los detectores de humo, o el cobalto-60 y otros que se utilizan en los tratamientos médicos. Aplicaciones de investigación, incluyendo: Su uso como fuentes de neutrones. Desarrollo de tecnología nuclear.

18 Ventajas Produce Abundante energía
Un kilo de Uranio 235 genera tanta electricidad como 2 toneladas de petróleo. Escasa contaminación atmosférica Solo emite vapor de agua

19 Problemas Varillas contienen suficiente desperdicio generando calor
Desperdicio nuclear Problema de almacenamiento de desperdicios Desperdicios necesitan ser enfriados Posibilidad de fundición del reactor Varillas contienen suficiente desperdicio generando calor

20 Central Nuclear de Chernobyl
La Central nuclear de Chernóbil sufrió el mayor accidente nuclear de la historia, el 26 de abril de 1986, en un aumento violento de potencia del reactor 4 de la planta nuclear de Lenin. Se produjo la explosión de hidrógeno acumulado dentro del núcleo por el sobrecalentamiento, durante un experimento en el que se simulaba un corte de suministro eléctrico. La cantidad de material radiactivo liberado, que se estimó fue unas 500 veces mayor que la liberada por la bomba atómica arrojada en Hiroshima en 1945, causó directamente la muerte de 31 personas, forzó al gobierno de la Unión Soviética a la evacuación de unas personas y provocó una alarma internacional al detectarse radiactividad en diversos países de Europa septentrional y central. Además de las consecuencias económicas, los efectos a largo plazo del accidente sobre la salud pública han recibido la atención de varios estudios. Aunque sus conclusiones son objeto de controversia, sí coinciden en que miles de personas afectadas por la contaminación han sufrido o sufrirán en algún momento de su vida efectos en su salud.

21 Es un proceso que, produce muy escasa contaminación radiactiva.
Fusión nuclear La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. En esta reacción se libera una gran cantidad de energía. El sol y el resto de las estrellas, son un ejemplo. Es un proceso que, produce muy escasa contaminación radiactiva. La principal dificultad es que estas reacciones son muy difíciles de controlar, porque se necesita mucha temperatura para inducir la fusión. La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro, libera energía, mientras que la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía

22 La energía La energía liberada en la mayoría de las reacciones nucleares es mucho mayor que en las reacciones químicas. La energía de enlace que mantiene unido un núcleo con otro, es mucho mayor que la energía que mantiene unido al núcleo con un electrón. La reacción Cuando la reacción de fusión es una cadena fuera de control, puede resultar en una explosión termonuclear (bomba de hidrógeno). Hay dos formas de conseguir la energía nuclear de fusión el confinamiento magnético y el confinamiento inercial.

23 Confinamiento magnético
Crea grandes cargas magnéticas que hacen las veces de muros de contención de las cargas nucleares. El plasma está formado por partículas cargadas, que deben moverse describiendo hélices a lo largo de las líneas magnéticas. Estas líneas se disponen de manera que se cierren sobre sí mismas y estén contenidas en una región limitada del espacio. Las partículas estarán confinadas a densidades más pequeñas durante tiempos lo suficientemente largos como para conseguir muchas reacciones de fusión.

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25 Confinamiento inercial
El calentamiento se consigue con láseres de gran potencia y el confinamiento del plasma con la propia inercia de la materia. Este plasma se contiene por muy poco tiempo (microsegundos), pero a densidades muy altas (produciéndose muchas reacciones).

26 Requisitos para realizar una fusión nuclear.
Antes de que la fusión pueda tener lugar, debe superarse una importante barrera de energía producida por la fuerza electrostática. A grandes distancias dos núcleos se repelen entre sí debido a la fuerza de repulsión electrostática entre sus protones cargados positivamente.

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28 Fusión nuclear  Se basa en la energía que se libera de la unión entre los átomos. Concretamente en la fusión intervienen dos isótopos del hidrógeno: el tritio y el deuterio. Se utilizan estos isótopos porque para que se produzca la fusión de los átomos es necesario que sus núcleos tengan la mínima fuerza de repulsión, y esto se logra precisamente con los átomos más ligeros, los de hidrógeno, que sólo tienen un protón en su núcleo.  Recordemos que en la fisión se requiere todo lo contrario, que los núcleos tengan la máxima repulsión posible, lo que se consigue con átomos con muchos protones.

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31 Ventajas La fusión nuclear es un recurso energético potencial a gran escala, que puede ser muy útil para cubrir el esperado aumento de demanda de energía a nivel mundial, en el próximo siglo. Cuenta con grandes ventajas respecto a otros tipos de recursos.

32 1 Los combustibles primarios son baratos, abundantes, no radioactivos y repartidos geográficamente de manera uniforme (el agua de los lagos y los océanos contiene hidrógeno pesado suficiente para millones de años, al ritmo actual de consumo de energía). 2 Sistema intrínsecamente seguro: el reactor sólo contiene el combustible para los diez segundos siguientes de operación. Además el medio ambiente no sufre ninguna agresión: no hay contaminación atmosférica que provoque la "lluvia ácida" o el "efecto invernadero". 3 La radiactividad de la estructura del reactor, producida por los neutrones emitidos en las reacciones de fusión, puede ser minimizada escogiendo cuidadosamente los materiales, de baja activación. Por tanto, no es preciso almacenar los elementos del reactor durante centenares y millares de años.

33 Reactores nucleares. Los primeros reactores nucleares a gran escala se construyeron en 1944 en Hanford, en el estado de Washington (EEUU), para la producción de material para armas nucleares. El combustible era uranio natural; el moderador, grafito. Estas plantas producían plutonio mediante la absorción de neutrones por parte del uranio238; el calor generado no se aprovechaba.

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35 Desventaja Los experimentos realizados sobre fusión nuclear se enfrentan a un problema de primer orden que es la dificultad de controlar las enormes cantidades de energía que se manejan en el proceso. Ventaja No obstante, se considera que es la fuente de energía del futuro, por cuanto no produce residuos radiactivos peligrosos y podría obtenerse de combustibles tan económicos como el deuterio del agua del mar.

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37 Fusión en frío . En 1989, dos químicos norteamericanos de la Universidad de Utah, Martin Fleischmann y Stanley Pons, aseguraron en una conferencia haber logrado la fusión en frío a través de la electrolisis, con una barra de paladio rodeada de hilo de platino, sumergida en agua pesada (rica en deuterio). Sin embargo, éste no pudo nunca ser reproducido, además de contar con incongruencias, por lo que no fue tomado en consideración. Poco después, el profesor italiano Scaramuzzi cambió algunos elementos del experimento y demostró que la fusión en frío es posible. En la actualidad se está aplicando la técnica de la sonoluminiscencia para conseguir guión en frío, que consiste básicamente en la emisión de luz por los líquidos sometidos a ultrasonidos.

38 Conclusión.  Fisión es la división de un núcleo atómico pesado , en dos o más fragmentos, causado por el bombardeo de neutrones, liberando una gran cantidad de energía y varios neutrones.  Fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado, liberando enormes cantidades de energía.  El resultado de la fisión nuclear pueden ser varios elementos químicos.  En la fusión se libera helio y neutrones.  Ambas formas de generar energía tienen sus pro y sus contra.

39 Bibliografía http://www.hiru.com/es/fisika/fisika_06700.html

40 FIN