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CNEA Índice COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA - REPÚBLICA ARGENTINA - COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA CNEA Índice

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cnea Centro Atómico Constituyentes Índice Comisión nacional de energía atómica Índice

cnea cnea cnea cnea cnea cnea TiTo 02 cnea cnea cnea Unidad de Actividad Reactores y Centrales Nucleares cnea Índice

Reactor Argentino 1 Índice

“REACTORES Y CENTRALES NUCLEARES” COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA Centro Atómico Constituyentes   UNIDAD DE ACTIVIDADES “REACTORES Y CENTRALES NUCLEARES” Presentación :  CNEA.C.RCN.PTE.01/03 Revisión : 1 Fecha : 24. 03. 2003 Hoja : 1 de 118 PRESENTACIÓN TÍTULO : “ Que es la energía atómica.” Proyecto/ Instalación/ Ref. : RA-1 Actualizaciones SECTOR : Reactores Nucleares No. Fecha Elaboración: autores Revisión Aprobación Liberación Nombre Apellido D.I. Adalberto Pereyra Lic. Luis F. Pecos Ing. Eduardo Porro Firma 16/06/2003 26/06/203 27/06/2003   RESUMEN : Presentación básica de nociones de la energía nuclear para el público en general y estudiantes  DISTRIBUCION (SC : Solo Carátula) 1…………………………………………………. A Unidad Reactores y Centrales Nucleares (RCN) 2…………………………………………………. H Biblioteca “Reactores y Centrales Nucleares” EJEMPLAR No. : Destinatario : Este documento fue elaborado por CNEA. para …………………………………........ .............................. según el Contrato / Oferta ……………………..…..................., estando sujeto a las limitaciones de propiedad, uso y/o transferencia allí fijadas Visado de Gestión de Calidad Índice

“ Que es la energía atómica.” Índice

Física Experimental de Reactores Presentación :  CNEA.C.RCN.PE.02/03 Revisión : 0 Fecha : 00.03.2003 Hoja : 3 de 62 COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA Centro Atómico Constituyentes UNIDAD DE ACTIVIDADES “REACTORES Y CENTRALES NUCLEARES” Presentación básica de nociones de la energía nuclear para el público en general y estudiantes. Autor: Diseñador Industrial Pereyra Adalberto A. Física Experimental de Reactores Revisó : Lic. Luis F. Pecos Física Experimental de Reactores Índice

Ing. Roberto Pereira Ing. Hugo Scolari Y Carlos Grizutti. cnea Agradezco por su importante colaboración para realizar esta presentación a: Ing. Roberto Pereira Ing. Hugo Scolari Y Carlos Grizutti. cnea Índice

Bienvenidos A continuación les contaremos que es la energía atómica y para que se usa. cnea Índice

Índice Seleccione el tema de su interés y clicquee sobre el botón para abrir la página, o simplemente clicquee para avanzar. Clicquee índice para regresar aquí Retrocede una página Avanza una página Para salir Esc El Átomo La Molécula La Radiación La Activación del átomo La Fisión La Moderación Sección eficaz La Reacción en cadena En el reactor Reactores fósiles La Fusión Usos de la Energía atómica cnea

¿Qué es? El Átomo Índice cnea

El átomo Es la partícula mas pequeña en la que se puede dividir la materia sin que pierda sus propiedades físicas y químicas. Esta compuesto por... Índice cnea

El hidrógeno tiene Z = 1, el Uranio Z = 92 El átomo Los protones Son partículas de carga eléctrica positivas que forman el núcleo de los átomos. La cantidad de ellos determina el número atómico (Z), define el nombre del elemento. El hidrógeno tiene Z = 1, el Uranio Z = 92 Índice cnea

Son partículas sin carga que forman el núcleo de los átomos. El átomo Los neutrones Son partículas sin carga que forman el núcleo de los átomos. De masa similar a la de los protones. Sumados a los protones dan el número másico (A) que determina el isótopo del elemento. U235 A = 92 protones + 143 neutrones Índice cnea

El átomo El núcleo Los protones se repelen por su carga eléctrica Índice cnea

El átomo El núcleo Los protones se repelen por su carga eléctrica Índice cnea

Fuerzas nucleares o hadrónicas El átomo El núcleo Fuerzas nucleares o hadrónicas Son fuerzas de atracción que actúan sobre los protones y neutrones. Aparecen cuando ambas partículas se encuentran muy próximas. Son más intensas que la fuerza de repulsión eléctrica entre los protones, por lo cual los mantiene unidos. Índice cnea

Fuerzas nucleares o hadrónicas El átomo El núcleo Fuerzas nucleares o hadrónicas Son fuerzas de atracción que actúan sobre los protones y neutrones. Aparecen cuando ambas partículas se encuentran muy próximas. Son más intensas que la fuerza de repulsión eléctrica entre los protones, por lo cual los mantiene unidos. Índice cnea

Fuerzas nucleares o hadrónicas El átomo El núcleo Fuerzas nucleares o hadrónicas Son fuerzas de atracción que actúan sobre los protones y neutrones. Aparecen cuando ambas partículas se encuentran muy próximas. Son más intensas que la fuerza de repulsión eléctrica entre los protones, por lo cual los mantiene unidos. Los neutrones, que carecen de carga eléctrica contribuyen a hacer más estable el núcleo. Índice cnea

El átomo Los electrones Son partículas de carga negativa que circundan al núcleo de los átomos. En igual cantidad a la de los protones equilibrando el átomo eléctricamente. Su masa es 1800 veces menor a la de los protones. Definen las propiedades químicas del elemento Índice cnea

El átomo Modelo atómico 1803 De Dalton (1776–1844) Ya en los siglos VI y V a. C. los filósofos griegos sostenían que la materia estaba constituida por pequeñas partículas indestructibles a las que llamaron átomos. Dalton los define como partículas muy pequeñas, indivisibles e indestructibles. Índice cnea

_ _ + _ _ _ + + _ _ + + + _ _ _ + + _ _ + El átomo Modelo atómico 1897 De Thompson (1856–1940) _ _ + Demostró la existencia de los electrones, cargados negativamente. Los supuso colocados dentro de una distribución uniforme de carga positiva, la cual ocupa una esfera cuyo radio sería de unos 10-8cm. _ _ _ + + _ _ + + + _ _ _ + + _ _ + Índice cnea

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + _ _ _ _ _ _ _ El átomo Modelo atómico 1909 De Rutherford (1871–1937) _ Con sus discípulos, Geiger y Marsden, bombardearon láminas muy delgadas de oro con un haz de partículas alfa. Comprobando que, la mayoría de las partículas la atravesaban sin desviarse, algunas se desviaban un poco y unas pocas rebotaban. Concluyeron que los átomos estaban constituidos por un núcleo pequeño de carga positiva rodeado de un espacio vacío mucho mayor con cargas negativas. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + _ _ _ _ _ _ _ Índice cnea

El átomo Modelo atómico 1913 De Bohr (1885-1962) Combinó la teoría cuántica de Planck con el modelo atómico de Rutherford. Estableció un núcleo muy pequeño en el centro con cargas positivas, rodeado por los electrones distribuidos en orbitas o niveles de energía. Índice cnea

De la mecánica cuántica El átomo Modelo atómico 1950 De la mecánica cuántica Sostiene que los electrones son partículas muy pequeñas (cuánticas). No es posible determinar exactamente su posición y velocidad. Se puede encontrar una probabilidad de ubicarlo en una dada región de la órbita, por lo que se los representa como una “especie de nube” alrededor del núcleo. Índice cnea

De la mecánica cuántica El átomo Modelo atómico 1950 Núcleo De la mecánica cuántica Núcleo Esa nube de neutrones puede adquirir distintas formas y su tamaño es mucho mayor al del núcleo. Se estima que el diámetro del núcleo que concentra prácticamente toda la masa del átomo es del orden de 10-12 cm mientras que el de la nube 10-8 cm. Núcleo Núcleo Núcleo Índice cnea

Representación mas usual de un átomo El átomo Representación mas usual de un átomo Índice cnea

Es el mas liviano de todos los elementos. El átomo El hidrógeno Es el mas liviano de todos los elementos. Esta formado por un protón (núcleo) y un electrón N0 atómico Z = 1 (1 protones) N0 másico A = 1 (1 protones) Índice cnea

H1(hidrógeno) Z = 1 A = 1 (1 protón) El átomo El hidrógeno Sus isótopos No Atómico (no varía) No de Masa (aumenta) H1(hidrógeno) Z = 1 A = 1 (1 protón) H2(deuterio) Z = 1 A = 2 (1 protón + 1 neutro) H3(tritio) Z = 1 A = 3 (1 protón + 2 neutro) Índice cnea

N0 atómico Z= 92 (92 protones) El átomo El uranio Sus isótopos En estado natural el uranio está compuesto por el 238 (97,3%), el 235 (0.7%) y el 234 (0.005%) Artificialmente se pueden obtener 13 isótopos mas, del 226 al 242 (no se forma el 241). N0 atómico Z= 92 (92 protones) N0 másico A=238 (92 protones +146 neutrones) Índice cnea

El átomo Los iones Son partículas con carga eléctrica. Pueden provenir de moléculas o átomos con ausencia o exceso de 1 o más electrones. Número de protones (P) Número de electrones (e) p < e = anión (carga negativa) p = e = átomo equilibrado p > e = catión (carga positiva) Índice cnea

¿Qué es? La Molécula Índice cnea

La Molécula Las moléculas se forman cuando los átomos comparten pares de electrones Índice cnea

La Molécula El agua (H2O) Las moléculas de agua están formadas por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno hidrógeno oxígeno hidrogeno Índice cnea

Agua común H2O Agua pesada D2O Agua de tritio T2O La Molécula El agua Índice cnea

¿Qué es? La Radiación Índice cnea

La Radiación Símbolo internacional de radiación cnea Índice

La Radiación Es una emisión de energía en forma de partículas u ondas electromagnéticas Índice cnea

Neutrones La Radiación de partículas Son partículas sin carga que forman parte del núcleo de los átomos, de masa similar a la de los protones. Por no tener carga eléctrica pueden llegar al núcleo del átomo y ser absorbidos (activación o fisión). Se generan en las fisiones Produce activación o fisión, es penetrantes Para detenerlos son necesarios varios cm de parafina y cadmio o de hormigón borado. Índice cnea

a La Radiación de partículas (alfa) Es un núcleo de helio sin electrones. Esta compuesta por 2 protones y 2 neutrones. Es muy ionizante, poco penetrante. Para detenerla alcanza una hoja de papel Índice cnea

b La Radiación de partículas (beta) Es una partícula con carga eléctrica Puede ser positiva (positrón) o negativa (electrón) Es ionizante, penetrante. Para detenerla son necesarios algunos centímetros de materiales livianos, el plomo la absorbe y emite rayos X. Índice cnea

La Radiación electromagnética Electricidad Ondas de radio Microondas Infrarrojo (calor) Luz visible Ultravioletas Rayos X Rayos g Rayos cósmicos Baja frecuencia Longitud de onda larga Alta frecuencia Longitud de onda corta Índice cnea

g (gamma) La Radiación electromagnética Es una radiación electromagnética de alta energía y frecuencia superiores a la de la luz visibles. Es ionizante, muy penetrante. Para detenerla son necesarios varios cm de plomo. Índice cnea

X La Radiación electromagnética (equis) Es una radiación electromagnética de alta energía y frecuencia superiores a la de la luz visibles e inferior al g. Es ionizante, penetrante. Para detenerla son necesarios algunos centímetros de plomo. Índice cnea

La Radiación electromagnética UV (Ultra violeta) Es una radiación electromagnética de alta energía y frecuencia superiores a la de la luz visibles e inferior al g y X. Es ionizante, poco penetrante. Para detenerla son necesarios algunos milímetros de materiales livianos. Índice cnea

Luz La Radiación electromagnética (Visible) Es una radiación electromagnética de baja energía y frecuencia comprendida entre el rojo y el violeta. De la superposición incoherente de todo este espectro resulta la luz blanca. Es muy poco ionizante Muy poco penetrante Se detiene con una hoja de papel. Índice cnea

Infrarroja La Radiación electromagnética (trasmisión de calor) Es una radiación electromagnética de baja energía y baja frecuencia, por debajo de la luz visible, emitida por los cuerpos calientes. Es ionizante, poco penetrante. Se detiene con una delgada lámina de aluminio Índice cnea

Microondas y ondas de radio La Radiación electromagnética Microondas y ondas de radio ( radio, TV y telefonía) Son radiaciones electromagnéticas de baja energía y baja frecuencia, por debajo del infrarrojo, emitidas por variaciones de campos eléctricos y magnéticos. Son ionizantes, penetrantes. Se detiene con una delgada envoltura de metal conectada a tierra. Índice cnea

La Radiación Protección a b Cuando se debe trabajar con material radiactivo hay tres factores a tener en cuenta. Distancia: La intensidad de la radiación disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente. El tiempo de exposición:A menor tiempo menor dosis. El Blindaje: Rayos X y g Neutrones a Alfa Beta b Papel Aluminio Plomo Hormigón Índice cnea

La Radiación de Cerenkov Las partículas cargadas de alta energía, al atravesar un medio transparente con una velocidad cercana a la de la luz, emiten una radiación electromagnética visible. Aquí se ve dicho fenómeno en el núcleo del RA-3 (Centro Atómico Ezeiza) producido par las partículas beta en el agua del reactor. Índice cnea

La Radiación de Cerenkov RA-3 Centro Atómico Ezeiza Índice cnea

La Radiación Un poco de historia La radiación y los materiales radiactivos no son un invento del siglo XX. Una parte de los radionucleidos aparecen hace algo más de 5000 millones de años junto con los núcleos estables, luego de reacciones nucleares producidas en una supernova. Otra parte se generan de núcleos estables bombardeados por rayos cósmicos. Índice cnea

La Radiación Un poco de historia 1895 Roentgen descubre los rayos X. Producidos por una descarga eléctrica en un tubo al vacío. 1896 Becquerel descubre por casualidad el fenómeno de la radiación al velársele unas placas fotográficas colocadas debajo de una muestra de uranio natural. 1898 Mary Curie descubre como el uranio se transforma en otros elementos a medida que emitía radiación, como por ejemplo Polonio y Radio. 1913, Bahr describe el ”Modelo Orbital del Átomo". Índice cnea

La Radiación Daños Es la energía de la radiación que es absorbida, la que produce el daño en los tejidos. El daño depende del tipo de radiación (la radiación alfa es veinte veces mas dañina que la beta) y el órgano irradiado (el pulmón es mucho mas sensible que las tiroides a igual dosis), por lo que se deben ponderar dichos valores. Índice cnea

La Radiación Dosis Dosis absorbida : Energía entregada por la radiación por gramo de sustancia irradiada. Dosis equivalente : Dosis absorbida ponderada en términos del daño potencial de las diferentes radiaciones Dosis equivalente efectiva : Dosis equivalente ponderada en términos de susceptibilidad de causar daño a diferentes tejidos. Índice cnea

La Radiación Unidades Becquerel (Bq) : Equivale a una desintegración por segundo de cualquier radionucleido. Gray (Gy) : Cantidad de energía entregada por una radiación ionizante por unidad de masa de materia irradiada (tejido). Un gray equivale a un joule por kilogramo. Sievert (Sv) : Dosis absorbida ponderada en términos del potencial dañino de la radiación que la produce. Un sievert equivale asimismo a un joule por kilogramo. Índice cnea

Investigación y Desarrollo Producción de electricidad La Radiación Seguridad radiológica El Ente Regulador Nuclear de Argentina Es el encargado de regular y fiscalizar la actividad nuclear en nuestro país. ARN Autoridad Regulatoria Nuclear Investigación y Desarrollo CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica CAB Centro Atómico Bariloche CAE Centro Atómico Ezeiza CAC Centro Atómico Constituyentes Producción de electricidad NASA Núcleo eléctrica Argentina S.A. CNE Central Nuclear Embalse CNAI Central Nuclear Atucha 1 Aplicaciones Medicina e Industria Sector Privado Sector Público Índice cnea

La Radiación Natural de fondo g b Cotidianamente estamos expuestos a radiaciones ionizantes. Desde el espacio la tierra es bombardeada por radiación electromagnética de muy alta energía (rayos cósmicos), rayos , X, ultravioleta, microondas, radiofrecuencia, etc. y partículas de alta energía (protones, neutrones, etc) La Radiación Natural de fondo cósmicos g X Radiofrecuencia y microondas radiación electromagnética UV Luz infrarrojos b partículas de alta energía. Neutrones Tierra Protones Índice cnea

Natural de fondo La Radiación En la tierra los elementos radiactivos están desde sus comienzos, como por ejemplo el Radón 220 (decaimiento del torio 232) y 222 (decaimien- to del U238) que es un gas disuelto en el agua o que emana del suelo, Potasio 40, Rubidio 87 y las series del Uranio 238 y del Torio 232 Potasio 40 (paredes) Radón 220 y 222 (suelo) en los materiales de construcción (morteros, maderas, aislantes, cerámicas, granito, lajas, etc). Índice cnea

La Radiación Natural de fondo Fuentes naturales Fuentes Terrestres Terrestre 1.675 milisivert 82% Cósmica 0.315 milisivert 18% Fuentes Terrestres Natural 1.990 milisivert 82% Médicas 0.4 milisivert 17% Lluvia radiactiva 0.02 milisivert 1% Producción núcleoeléctrica 0.001 milisivert 0% Índice cnea

Natural de fondo La Radiación Los seres vivos somos radiactivos. Nuestros propios cuerpos son levemente radiactivos, a lo largo de nuestras vidas incorporamos isótopos inestables. El decaimiento radiactivo del carbono 14 posibilita utilizar la conocida técnica omonima, con la cual en arqueología se puede indagar acerca de la antigüedad de sus hallazgos. Los niveles de radiación natural varían con la ubicación geográfica y la altura debido a la concentración de materiales radiactivos (zonas aledañas a yacimientos de materiales radiactivos) y la protección atmosférica a los rayos cósmicos ( a mas altura menor protección, los vuelos en avión están mas expuestos). El sol es una gran fuente radiactiva. La Radiación Índice cnea

Natural de fondo La Radiación La radiación ionizante puede romper moléculas de las células y matarlas, o modificar su ADN, con lo cual, si pueden llegar a reproducirse lo harán probablemente con alguna mutación. Como los seres vivos nos desarrollamos en un ambiente levemente radiactivo, estamos adaptados y toleramos estos niveles bajos. Pero a niveles mas altos, los daños sobrepasan los mecanismos de regeneración. Es lo que ocurre por ejemplo en nuestra piel con los rayos ultra violeta (UV) cuando nos exponemos al sol del medio día con la protección de la capa de ozono disminuida. La manera de protegerse cuando se trabaja con material radiactivo, se desarrolla en la presentación “El reactor” en el punto “radio protección”. Índice cnea

Decaimiento o desintegración La Radiación Decaimiento o desintegración De los isótopos de Z muy grande, solo unos pocos son estables, la mayoría son inestables debido a las fuerzas de unión y repulsión que actúan entre los componentes de sus núcleos y decaen a isótopos estables emitiendo radiación. Índice cnea

Decaimiento o desintegración La Radiación Decaimiento o desintegración Los productos de fisión y los isótopos producidos artificialmente son inestables y llegan a un isótopo estable por decaimiento. Índice cnea

período de desintegración La Radiación Decaimiento o desintegración Vida media o período de desintegración t1/2: Es el tiempo que tarda en reducirse a la mitad el número de átomos de un isótopo inestable o radioisótopo. período de desintegración radioisótopo Radioisótopo Isótopo hijo Índice cnea

Decaimiento o desintegración La Radiación Decaimiento o desintegración Se estima que transcurridos 5 períodos (t1/2) el radioisótopo prácticamente decayó en su totalidad. Índice cnea

Decaimiento o desintegración La Radiación Decaimiento o desintegración Serie o familia Es la sucesión de decaimientos que sigue un radionucleido hasta llegar a un isótopo estable. Índice cnea

a (alfa) 2 protones 2 neutrones. La Radiación Decaimiento 2 protones 2 neutrones. Z disminuye 2 cambia el elemento A disminuye 4 92 U 238 - a = 90 Th 234 Z A Z A uranio torio Índice cnea

b - (beta) Z aumenta 1 cambia el elemento A NO cambia Z A Z A La Radiación Decaimiento 1 b- neutrón 1 protón Un neutrón se divide en una partícula b- y un protón. Z aumenta 1 cambia el elemento A NO cambia 82 Pb 214 – b- = 83 Bi 214 plomo bismuto Z A Z A Índice cnea

b + (beta) Z disminuye 1 cambia el elemento A NO cambia Z A Z A La Radiación Decaimiento 1 b+ 1 protón 1 neutrón Un protón se divide en una partícula b+ y un neutrón. Z disminuye 1 cambia el elemento A NO cambia 8 O 14 – b+ = 7 N 14 oxigeno nitrógeno Z A Z A Índice cnea

g (gama) Z NO cambia A NO cambia Z A Z A 27 Co 60 - g = 27 Co 60 La Radiación g (gama) Decaimiento La radiación g son fotones de alta energía, y no producen cambios en el número atómico ni en el número de masa. Z NO cambia A NO cambia 27 Co 60 - g = 27 Co 60 Cobalto Cobalto Z A Z A Índice cnea

La Radiación Decaimiento del U238 Nucleido Decaimiento Período de semidesintegración. Decaimiento Uranio 238 4,47 miles de millones de años a Torio 234 24,1 días del U238 b Protactinio 234 1,17 minutos b Uranio 234 245.000 años a Torio 230 8.000 años a Radio 226 1.600 años a Radón 222 3,823 días a Polonio 218 3,05 minutos a Plomo 214 26,89 minutos b Bismuto 214 19,7 minutos b Polonio 214 0,000164 segundos a Plomo 210 22,3 años b Bismuto 210 5,01 días b Polonio 210 138,4 días a Plomo 206 ------ ESTABLE Índice cnea

La Radiación Ionización Los electrones son muy fáciles de arrancar, con solo frotar una regla de plástico con un paño se ioniza y atrae trocitos de papel. Índice cnea

La Radiación Ionización a Alfa Molécula Todos los tipos de radiación son ionizantes. Por distintos mecanismos arrancan electrones o rompen la molécula, produciendo iones de la misma. Índice cnea

La Radiación Ionización Átomo de helio Ion Todos los tipos de radiación son ionizantes. Por distintos mecanismos arrancan electrones o rompen la molécula, produciendo iones de la misma. Índice cnea

La Activación de un átomo ¿Qué es? La Activación de un átomo Índice cnea

La Activación de un átomo Se produce cuando un neutrón (con la energía adecuada) se acerca a un átomo determinado. Índice cnea

La Activación de un átomo El neutrón es capturado por el núcleo, que aumenta en uno el número másico (A) quedando excitado. Posteriormente recupera el equilibrio liberando energía en forma de radiación. Índice cnea

La Activación de un átomo El neutrón es capturado por el núcleo, que aumenta en uno el número másico (A) quedando excitado. Posteriormente recupera el equilibrio liberando energía en forma de radiación Índice cnea

a b g Su Radiación puede ser La Activación de un átomo Su Radiación puede ser a b g Se libera energía en forma de radiación a, b, g o combinaciones de ellas Índice cnea

La Activación de un átomo Radiación X X Los electrones de las capas mas próximas al núcleo, excitados por distintos mecanismos, recuperan su nivel energético inicial emitiendo un rayo X. Índice cnea

¿Qué es? La fisión Índice cnea

La fisión Se produce cuando un neutrón (con la energía adecuada) se acerca a un átomo fisionable de los últimos de la tabla periódica. Índice cnea

La fisión Se produce cuando un neutrón (con la energía adecuada) se acerca a un átomo fisionable (de los últimos de la tabla periódica). Índice cnea

La fisión Se produce cuando un neutrón (con la energía adecuada) se acerca a un átomo fisionable (de los últimos de la tabla periódica). Índice cnea

U235 + 1 neutrón = U236 Inestable que pronto fisionará. La fisión El neutrón es capturado por el núcleo que aumenta su número másico (A) en uno, quedando excitado Ejemplo: U235 + 1 neutrón = U236 Inestable que pronto fisionará. Índice cnea

La fisión El núcleo se rompe en fragmentos más pequeños (productos de fisión) y se liberan neutrones de alta energía. Fragmento liviano Neutrones (instantáneos) Fragmento pesado Índice cnea

Liberación de calor La fisión La energía cinética de los fragmentos de fisión y los neutrones se transforma en calor debido a los choques con átomos vecinos. Fragmento liviano Neutrones (instantáneos) Fragmento pesado Índice cnea

La fisión Neutrones (retardados) Los nuevos núcleos excitados decaen liberando energía en forma de radiación a, b o g y neutrones (retardados) a b g X Índice cnea

¿Qué es? La Moderación Índice cnea

La Moderación U238 Los neutrones con alta energía disminuyen su velocidad por choques inelásticos con los núcleos de U238, los que luego se desexcitan emitiendo un gamma. Índice cnea

La Moderación g U238 Los neutrones con alta energía disminuyen su velocidad por choques inelásticos con los núcleos de U238, los que luego se desexcitan emitiendo un gamma. Índice cnea

La Moderación Liberación de calor Siguen perdiendo velocidad por choques elásticos con los núcleos de átomos livianos, por ejemplo, los del hidrógeno de la molécula de agua, liberando mas calor. Índice cnea

La Moderación Liberación de calor Siguen perdiendo velocidad por choques elásticos con los núcleos de átomos livianos, por ejemplo, los del hidrógeno de la molécula de agua, liberando mas calor. Índice cnea

La Moderación Liberación de calor Siguen perdiendo velocidad por choques elásticos con los núcleos de átomos livianos, por ejemplo, los del hidrógeno de la molécula de agua, liberando mas calor. Índice cnea

La Moderación Liberación de calor Siguen perdiendo velocidad por choques elásticos con los núcleos de átomos livianos, por ejemplo, los del hidrógeno de la molécula de agua, liberando mas calor. Índice cnea

¿Qué es? Sección eficaz Índice cnea

La sección eficaz Para que un neutrón pueda ser capturado por un núcleo de un determinado isótopo, debe llegar a él con una determinada energía (velocidad). Sección eficaz: Está relacionada con la probabilidad de que ocurra la reacción, a mayor sección eficaz más chances hay de que ésta se produzca. Depende del núcleo del isótopo y de la energía del neutrón incidente. Índice cnea

La sección eficaz A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. U235 Índice cnea

La sección eficaz A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. U235 Índice cnea

La sección eficaz A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. U235 Índice cnea

La sección eficaz A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. U235 Índice cnea

La sección eficaz A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. U235 Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

La sección eficaz U235 A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable. Índice cnea

¿Qué es? La reacción en cadena Índice cnea

2 neutrones fisionan a 2 átomos, generando 4 neutrones La reacción en cadena 2 neutrones fisionan a 2 átomos, generando 4 neutrones Índice cnea

2 neutrones fisionan a 2 átomos, generando 4 neutrones La reacción en cadena 2 neutrones fisionan a 2 átomos, generando 4 neutrones Índice cnea

Los 4 neutrones fisionan a 4 átomos, generando 8 neutrones La reacción en cadena Los 4 neutrones fisionan a 4 átomos, generando 8 neutrones Índice cnea

Los 4 neutrones fisionan a 4 átomos, generando 8 neutrones La reacción en cadena Los 4 neutrones fisionan a 4 átomos, generando 8 neutrones Índice cnea

Los 8 neutrones fisionan a 8 átomos, generando 16 neutrones La reacción en cadena Los 8 neutrones fisionan a 8 átomos, generando 16 neutrones Índice cnea

Los 8 neutrones fisionan a 8 átomos, generando 16 neutrones La reacción en cadena Los 8 neutrones fisionan a 8 átomos, generando 16 neutrones Índice cnea

La reacción en cadena Aumenta la cantidad de fisiones que a su vez generan mas neutrones. Esto ocurre en una fracción de tiempo muy pequeña (millonésimas de segundo). El frenado de los fragmentos de fisión (que poseen una gran energía cinética) produce liberación de energía en forma de calor. No todos los neutrones producidos generan nuevas fisiones, parte de ellos escapan o son absorbidos por otros elementos del sistema. Índice cnea

La reacción en cadena Criticidad A<B subcrítico A=B crítico Se da cuando la cantidad de neutrones producidos por fisión (A), es igual a la cantidad de neutrones absorbidos más los que se escapan del sistema (B). O sea. A<B subcrítico A=B crítico A>B hipercrítico. Índice cnea

La reacción en cadena Criticidad Masa crítica: Es la concentración de material fisionable necesaria para mantener una reacción en cadena (por fisiones espontáneas ) en presencia de un moderador. moderador Volumen crítico: Es la geometría en la cual esa masa crítica puede mantener una reacción en cadena. Índice cnea

La reacción en cadena Criticidad En un reactor la masa y el volumen crítico se pueden reducir rodeando el núcleo con materiales como el grafito, que refleja como un espejo a los neutrones y los devuelve al sistema evitando que escapen. En los reactores de baja potencia para iniciar la reacción en cadena controlada, se debe usar una fuente que aporte neutrones para el arranque. Índice cnea

¿Que pasa en? En el reactor Índice cnea

En el reactor La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Barra de control Cd La reacción en cadena es controlada por una placa de cadmio que actúa como absorbedor de neutrones. Índice cnea

En el reactor Un reactor esta crítico cuando la cantidad de neutrones producidos por fisión (A), es igual a la cantidad de neutrones absorbidos más los que se escapan del sistema (B). O sea: Criticidad A<B subcrítico A=B crítico A>B hipercrítico. Índice cnea

¿Sabían que existen? Reactores fósiles Índice cnea

Reactores fósiles En 1972 los franceses comprobaron que el uranio proveniente de las minas de Oklo, Gabón, tenía un porcentaje del isótopo 235 muy inferior (0,4 % contra el 0,7% que se encuentra en la naturaleza), ésta diferencia mas el hallazgo de productos de la fisión del 235 y la confirmación de la existencia de fuentes de aguas subterráneas... AFRICA GABON Índice cnea

Reactores fósiles ... llevan a la conclusión que hace 1.800.000.000 de años la alta concentración de uranio con un 3 % de U235 y la existencia de un mode-rador, hicieron funcionar allí una serie de reactores naturales durante un período de 150.000 años a una potencia de 15.000 megawatts año, con un consumo aproximado de 500 toneladas de uranio, temperaturas de 300 a 450°C y presiones en torno a los 1000 bar. El tiempo para llegar a ésta potencia mas el que llevó para bajar a cero hasta extinguirse, debió ser mayor respecto al que estuvieron a plena potencia (en total unos 500.000 años) Índice cnea

Reactores fósiles Los residuos de las reacciones en cadena permanecieron confinados (completamente inmovilizados) incluso, en presencia de agua y con la gran actividad geológica posterior que dio lugar a la formación de los continentes. Esto no afectó el posterior desarrollo de la vida en el entorno de los yacimientos en lo que hoy es Oklo, Gabón (en el continente africano, donde se desarrollaron nuestros ancestros hace un millón de años). Índice cnea

Reactores fósiles Durante el Precámbrico (650 millones de años atrás) las masas continentales estaban separadas unas de otras. Cien millones de años más tarde se unen formando el supercontinente Pangea I. Posteriormente se separan y se vuelven a juntar formado el supercontinente Pangea II. Por este mismo proceso hace unos 300 millones de años, se forma un nuevo supercontinente, Godwana, que al desmembrarse durante el secundario (250 a 65 millones de años atrás) da origen a las actuales Africa, América del Sur, Antártida, Australia, Arabia y la India. Índice cnea

Reactores fósiles Aparición de los primeros compuestos orgánico que dieron origen a la vida. 3.500.000.000 de años Reactores fósiles 1.800.000.000 años Se extingue el 90% de la vida marina y el 70% de la terrestre. Posiblemente por gran actividad volcánica, choques de asteroides, cambios climáticos por la formación del supercontinente... o la combinación de ellas... 250.000.000 años desaparición de los dinosaurios. 65.000.000 años Aparición de los precursores del hombre. 1.000.000 años Índice cnea

Reactores fósiles Esta teoría aporta datos muy importantes a un gran interrogante en la energía nuclear. AFRICA GABON ¿qué hacer con los residuos nucleares de la operación de reactores? Índice cnea

Reactores fósiles Las condiciones de los residuos de alta actividad de los "reactores fósiles" de Oklo, son muy diferentes a las establecidas para los repositorios geológicos actuales. La temperatura de éstos no supera los 100°C (Oklo 450°C), la presión es de 50 a 100 bar (Oklo 1000 bar). Los suelos de Oklo son sedimentarios y arcillosos con una porosidad y conductividad hidráulica mucho mayor a la que tienen las formaciones geológicas seleccionadas para los repositorios actuales. En Oklo los residuos estuvieron sumergidos en agua mientras que en los repositorios actuales están incluidos en material vítreo, encapsulados en metal de considerable espesor y excelente resistencia a la corrosión y además confinados en contenedores que son colocados en perforaciónes hechas en la roca, aislados de esta por material de relleno. Índice cnea

Para mas información escriban Oklo en un buscador de Internet. Reactores fósiles AFRICA GABON Para mas información escriban Oklo en un buscador de Internet. Índice cnea

¿Qué es? La fusión Índice cnea

2H hidrogeno (deuterio) La fusión La fusión se produce cuando los núcleos de dos átomos(con carga positiva que se repelen entre sí) son obligados a acercarse tanto (venciendo las fuerzas de repulsión) hasta que ambos se funden en un solo núcleo. 2H hidrogeno (deuterio) + + 2H hidrogeno (deuterio) Índice cnea

La fusión Es lo que sucede en las estrellas. Con altas temperatura del orden de los millones de grados centígrados y grandes campos gravitatorios que comprimen a la estrella acercando los núcleos de los átomos hasta fusionarlos, liberando Liberación de calor 4He helio gran cantidad de energía en forma de calor y radiación Índice cnea

+ + 12C 3 4He + 12C 4He 16O La fusión Dos ejemplos carbono 3 nucleos de helio 3 4He + Carbono 12C 4He helio 16O oxigeno Índice cnea

La fusión El sol es una estrella y su combustible es hidrogeno que se fusiona generando helio. Índice cnea

La fusión La gran explosión Los instrumentos con que cuenta la astronomía, telescopios ópticos, radiotelescopios, espectrosco- pios, etc, permiten estudiar todo el espectro de radiación, desde las ondas de radio (bajas energía ) hasta los rayos cósmicos (Alta energía) que emiten los astros y demás fuentes del espació. Por lo cual sabemos que todo el universo está formado por los mismos materiales que conocemos en la tierra. Esto a llevado a los científicos a pensar que todo tuvo un origen común, generando distintas teorías. Índice cnea

La fusión La gran explosión La más conocida es la del físico George Gamow, de la gran explosión, que dio origen al espacio, al tiempo y todo lo conocido, hace quince mil millones de años. Cuando las pequeñas partículas primordiales (quarks, protones, neutrones, electrones, etc.) disminuyeron su energía cinética (perdieron velocidad, se enfriaron) comenzaron a agruparse formando los núcleos de los átomos livianos hidrogeno y helio. Sus cargas positivas, atrajeron a los electrones de carga negativa equilibrándose eléctricamente. Índice cnea

La fusión La gran explosión La más conocida es la del físico George Gamow, de la gran explosión, que dio origen al espacio, al tiempo y todo lo conocido, hace quince mil millones de años. Cuando las pequeñas partículas primordiales (quarks, protones, neutrones, electrones, etc.) disminuyeron su energía cinética (perdieron velocidad, se enfriaron) comenzaron a agruparse formando los núcleos de los átomos livianos hidrogeno y helio. Sus cargas positivas, atrajeron a los electrones de carga negativa equilibrándose eléctricamente. Índice cnea

La fusión Las estrellas,siderales fabricas de materia Las estrellas se forman cuando la acumulación de grandes cantidades de gas comienza a contraerse aumentando la densidad. A medida que aumenta la densidad aumenta la fuerza de gravedad que a su vez comprime aun más al gas haciéndolo más denso. La temperatura se eleva a millones de grados centígrados permitiendo que los núcleos de los átomos del gas venzan las fuerzas de repulsión y se acerquen hasta fusionarse. La energía liberada en la fusión genera una expansión (fuerzas centrifugas) opuesta a la gravedad, estabilizando a la estrella, que brillará (Liberará energías en forma de radiación) por miles de millones de años, hasta agotar su combustible. Índice

H hidrogeno La fusión Las estrellas,siderales fabricas de materia Los ciclos de una estrella comienzan con hidrogeno, el elemento más abundante en la naturaleza de número atómico 1 (1 protón), por fusión se forma helio, número atómico 2 (2 protones), así sucesivamente hasta llegar al hierro con un número atómico 26 (26 protones). Los restantes elementos hasta el uranio, número atómico 92, se generan en los procesos de las supernovas. Índice cnea

¿En que se usa? La energía Atómica Índice cnea

Usos de la Energía Atómica El calor de las reacciones nucleares Con el calor liberado en las reacciones nucleares se genera vapor de agua para mover turbinas que accionan generadores de energía eléctrica en centrales nucleares, barcos y submarinos. Índice cnea

Intercambiador de calor Usos de la Energía Atómica El calor de las reacciones nucleares Reactor nuclear Generación de electricidad Red de alta tensión Generador de vapor (Intercambiador de calor) Torre de enfriamiento Circuito secundario aire Generador Turbina Bomba Bomba Intercambiador de calor Circuito primario Reactor Fuente natural de agua Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Calor Fuel oil 41.000 Kg. Carbón 109.333 Kg. Uranio natural 1 Kg. Para la producción de 164.000 Kw./h se necesitan: La cantidad de contaminantes y residuos es proporcional a la cantidad de combustible quemado. Los residuos nucleares quedan confinados dentro del elemento combustible, gran parte de ellos, luego de ser reprocesados se utilizan nuevamente. Las cenizas y los gases generados por la combustión de combustibles fósiles, que son liberados a la atmósfera, contienen radionucleidos. Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Radiación g (gama) Irradiación de tumores. Esterilización de productos farmacéuticos. Esterilización de alimentos (mejora su conservación) Esterilización de residuos patógenos, barros industriales, etc. Radiografía g de estructuras industriales, etc Control de plagas. Conservación de obras de arte. Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Radiación g (gama) Control de plagas. Se irradian distintos componentes de las colmenas para el control de parásitos. Inspección radiográfica de componentes diversos. Industria pesada, liviana y obras de arte. Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Radiación g (gamma) Control de plagas. Técnica del Insecto Estéril. Se esterilizan por radiación gama a crisálidas de la especie a controlar, soltándolas en su hábitat natural. Los adultos estériles, al copular con especímenes de la plaga disminuyen progresivamente el crecimiento vegetativo. Mediante aplicaciones sucesivas se logra controlar la población sin contaminar cultivos, suelos, napas, ríos, aire y sin afectar a otras especies o a sus depredadores naturales como sucede con los plaguicidas químicos. Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Radiación g (gama) Conservación de alimentos. El uso de las radiaciones ionizantes para la conservación de alimentos tiene ya varios años de aplicación en el mundo. Las dosis de tratamiento varían de acuerdo con el producto y el objetivo buscado. Dosis bajas:inhiben la brotación, controlan la presencia de insectos y la infestación con parásitos, retrasan la maduración. Dosis medias: pasteurizan en frío, reducen la carga microbiana, prolongan la vida útil. Dosis altas: esterilizan, eliminan virus. Ventajas: No contamino el medio ambiente, no afecta el valor nutritivo ni la digestibilidad del alimento, no modifica las características sensoriales, no genera residuos, provee resultados inmediatos, asegura la cal¡dad higiénico-sanitaria. Permite el tratamiento en el envase final sellado. Índice cnea

Producción de radioisótopos. Usos de la Energía Atómica Radiación de neutrones: Producción de radioisótopos. Irradiación de tumores por activación de boro (BNCT). Activación de muestras para análisis de elementos componentes. Dopado de silicio para fabricar microchip. Control de contaminación ambiental. Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Radiación de neutrones: Qué es BNCT? Radiobiología Centro Atómico Constituyentes La terapia por captura neutrónica en boro (BNCT) es una técnica binaria que requiere la presencia simultánea de un flujo de neutrones con energías adecuadas y un capturador de neutrones (10B), los cuales interaccionan para atacar a las células del tumor sin producir daño significativo a los tejidos cuando ambos agentes se encuentran separados. Se produce la siguiente reacción nuclear de captura en un 94%: 10B + n ® 7Li + 4He + 2,31 MeV + gamma (478 KeV) El alcance del 7Li y el 4He (partícula alfa) en el tejido tumoral es del orden de 5m m y 8m m respectivamente, es decir del orden del diámetro de una célula tumoral (~ 10m m). Unas pocas partículas alfa alcanzan para destruir una célula cancerosa. Índice cnea

Usos de la Energía Atómica Radiación de neutrones: Qué es BNCT? Radiobiología Centro Atómico Constituyentes La acción destructiva de la reacción de captura ocurriría primariamente en aquellas células cancerosas que han acumulado boro. Las células normales con bajas concentraciones de boro no sufrirían daño significativo. La dosis total depositada por BNCT tiene su origen en las diferentes interacciones producidas: además de la mencionada con el 10B (de mayor sección de captura), hay reacciones de captura en hidrógeno (radiación gamma inducida), en nitrógeno (dosis de protones), la dosis de gamma incidente y la asociada al amplio espectro de neutrones epitérmicos y rápidos del generador. La composición y distribución de estos componentes depende de la fuente de radiación, los filtros empleados, la concentración y distribución de los compuestos de boro así como la composición del tejido. Mas información en http://www.cnea.gov.ar/xxi/ Índice cnea

La pusieron a nuestra disposición. Como verán la energía atómica no es un invento macabro de unos científicos locos de fines del siglo XIX y el siglo XX. Ellos tan solo la descubrieron y nos mostraron sus virtudes y advirtieron sobre sus peligros. La pusieron a nuestra disposición. De nosotros depende vigilar para que se use. Índice cnea

visítenos en: www.cnea.gov.ar Índice cnea

Podrá encontrar información mas detallada en www.cnea.gov.ar Ambito Educativo Instituto de Estudios Nucleares Conociendo la Energía Nuclear http://caebis.cnea.gov.ar/IdEN/CONOCIENDO_LA_ENERGIA_NUCLEAR/CAPITULOS.htm Índice

Ud. puede visitar nuestros laboratorios en cada Centro Atómico. La CNEA organiza visitas guiadas, las cuales varían de acuerdo a las características de cada Centro. Para organizarlas es necesario comunicarse, con cierta anticipación, con el grupo de Relaciones Públicas de cada Centro Atómico. Relaciones Públicas Visitas guiadas a los Centros Atómicos Centro Atómico Constituyentes Av. Gral. Paz 1499 - (1650) San Martín TE/FAX: 6772-7472   E-MAIL: rrpp@cnea.gov.ar . Centro Atómico Ezeiza 1804 Agencia Minipost - Correo Argentino TE: 4379-8585/8500    FAX: 4379-8570 E-MAIL: jolivet@cae.cnea.gov.ar Centro Atómico Bariloche Casilla de Correo 439 - (8400) Bariloche TE: (02944) 445188/445200  E-MAIL: pereira@cab.cnea.gov.ar Índice

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