{"id":7292,"date":"2018-09-19T11:21:42","date_gmt":"2018-09-19T14:21:42","guid":{"rendered":"http:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/?p=7292"},"modified":"2018-09-19T11:21:42","modified_gmt":"2018-09-19T14:21:42","slug":"procesos-nucleares","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/?p=7292","title":{"rendered":"Procesos nucleares"},"content":{"rendered":"

La palabra nuclear ha quedado identificada como un elemento destructivo, sin embargo resulta una tecnolog\u00eda que tambi\u00e9n dio numerosos beneficios. Conozcamos las luces y las sombras que implic\u00f3 este avance para la humanidad.<\/em><\/span>\"\"<\/p>\n

La tecnolog\u00eda nuclear apareci\u00f3 en el siglo XX tras una serie de investigaciones y descubrimientos que se llevaron a cabo en laboratorios modestamente provistos de equipos, con el prop\u00f3sito de dilucidar de forma l\u00f3gica los fen\u00f3menos f\u00edsicos que ocurr\u00edan y que a la fecha a\u00fan no ten\u00edan explicaci\u00f3n.<\/p>\n

La f\u00edsica nuclear es una ciencia, rama de la f\u00edsica, que apareci\u00f3 luego de m\u00faltiples investigaciones realizadas por el f\u00edsico franc\u00e9s Henri Becquerel (1852 \u2013 1908) tras encontrar un hecho sorprendente, notando que algunos \u00e1tomos parec\u00edan cambiar de una especie a otra espont\u00e1neamente. En un principio realiz\u00f3 experimentos con sal de uranio y observ\u00f3 que en el proceso se velaban placas fotogr\u00e1ficas, por ello realiz\u00f3 varios ensayos bajo distintos escenarios concluyendo que la intensidad de la misteriosa radiaci\u00f3n era aparentemente siempre la misma. Sorprendido por lo que observ\u00f3 sigui\u00f3 realizando experimentos donde s\u00f3lo ten\u00eda claro un hecho: esa sal emit\u00eda una extra\u00f1a radiaci\u00f3n todo el tiempo. Al ver que tras varias horas o semanas, incluso meses, segu\u00eda emitiendo energ\u00eda de la nada, entendi\u00f3 que la fuente de tal energ\u00eda no parec\u00eda agotarse en lo m\u00e1s m\u00ednimo.<\/p>\n

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Pierre y Marie Curie profundizaron sobre el hallazgo de Becquerel y lograron importantes avances en el estudio de la radioactividad.<\/figcaption><\/figure>\n
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Henry Becquerel, f\u00edsico que descubri\u00f3 la radioactividad a partir de varios experimentos.<\/figcaption><\/figure>\n

Develando el misterio<\/h2>\n

Cuando Becquerel public\u00f3 sus resultados los esposos Marie (1867 \u2013 1934) y Pierre Curie (1859 \u2013 1906), conocidos f\u00edsicos de la \u00e9poca, iniciaron una ardua labor para tratar de explicar de forma cuantitativa los fen\u00f3menos observados por Becquerel. Lograron obtener resultados satisfactorios gracias a un aparato que hab\u00eda sido dise\u00f1ado por Pierre Curie llamado electr\u00f3metro, que era capaz de medir corrientes el\u00e9ctricas muy d\u00e9biles.<\/p>\n

De esta manera se descubre que la radiaci\u00f3n emitida por la sal de uranio ionizaba el aire, siendo un efecto producido por la muestra de dicha sustancia. A partir de las observaciones llegaron a la conclusi\u00f3n de que era una propiedad de la materia y recibi\u00f3 el nombre de radiactividad, propiedad que no depend\u00eda de la forma f\u00edsica o qu\u00edmica en la que se encontraban los \u00e1tomos radiactivos, dando lugar a que Marie Curie determine que se trataba de una propiedad at\u00f3mica. Tras varios a\u00f1os de investigaci\u00f3n el matrimonio logr\u00f3 aislar material radiactivo como el polonio y el radio; logrando con sus estudios consagrarse con el Premio Nobel de f\u00edsica en 1903, compartido con Henri Becquerel.<\/p>\n

Al trabajar con elementos radiactivos los cient\u00edficos se percataron de la aparici\u00f3n de nuevos elementos que no se encontraban cuando se inici\u00f3 el experimento, es decir, los elementos desaparec\u00edan y aparec\u00edan otros nuevos. Este suceso violaba los principios b\u00e1sicos de la qu\u00edmica.<\/p>\n

Por otro lado, cuando comenzaron a hacerse investigaciones sobre este tipo de materiales no se conoc\u00edan los efectos peligrosos que ellos ten\u00edan sobre los seres vivos. Solo algunos de ellos pudieron observarse en la \u00e9poca, como las quemaduras ocasionadas por el radio al tener contacto directo con la piel, llevando a que este material sea transportado en una caja de plomo para prevenir lesiones. Posteriormente estos elementos perjudiciales sobre el ser humano comenzaron a prevenir a los cient\u00edficos sobre la posibilidad de que estos materiales sean utilizados con fines b\u00e9licos, como efectivamente sucedi\u00f3.<\/p>\n

Tras a\u00f1os de investigaci\u00f3n y de estudio de diversos elementos radiactivos, hoy en d\u00eda se sabe que la radiactividad es un fen\u00f3meno f\u00edsico-qu\u00edmico en el cual los elementos qu\u00edmicos radiactivos son capaces de emitir radiaciones que poseen ciertas caracter\u00edsticas como la capacidad de atravesar cuerpos opacos, impresionar placas fotogr\u00e1ficas o ionizar gases, entre otros.<\/p>\n

\u00bfSab\u00edas qu\u00e9...?<\/div>
Adelfa es la flor nacional de Hiroshima, fue la primera en florecer luego de la explosi\u00f3n de 1945.<\/div><\/div>\n

Los procesos nucleares<\/h2>\n

Se entiende como procesos nucleares a una variedad de reacciones en las que se producen cambios en el n\u00facleo del \u00e1tomo, bien sea en el n\u00famero de protones, neutrones o en el estado de energ\u00eda del n\u00facleo. Este t\u00e9rmino tambi\u00e9n se aplica a procesos que involucran colisiones entre n\u00facleos. Muchos n\u00facleos tienen una combinaci\u00f3n de neutrones y protones que no conllevan una configuraci\u00f3n estable, por consiguientes son n\u00facleos inestables o radiactivos que tienden a aproximarse a una configuraci\u00f3n estable liberando ciertas part\u00edculas.<\/p>\n

Tales part\u00edculas observadas a finales del siglo pasado fueron denominadas part\u00edculas\u00a0\u03b1 y \u03b2. Las part\u00edculas alfa son n\u00facleos de helio y est\u00e1n compuestas por dos protones y dos neutrones, es decir, cuando un n\u00facleo emite una part\u00edcula alfa su n\u00famero m\u00e1sico (A) disminuye en cuatro unidades mientras su n\u00famero at\u00f3mico (Z) disminuye en dos. Por esta raz\u00f3n el n\u00facleo nuevo o n\u00facleo residual corresponde a un elemento distinto, por ejemplo el radio activo emite part\u00edculas alfa. Las part\u00edculas\u00a0\u03b2 son electrones (-e): cuando un n\u00facleo emite este tipo de part\u00edculas su n\u00famero m\u00e1sico no se altera pero su n\u00famero at\u00f3mico aumenta en una unidad. Tambi\u00e9n existe la posibilidad de que un n\u00facleo emita positrones con una carga +e, teniendo el nuevo n\u00facleo un n\u00famero at\u00f3mico menor en una unidad; a estos dos tipos de desintegraci\u00f3n radiactiva se les designa como \u03b2 = \u03b3 \u03b2+.<\/p>\n

Venciendo la repulsi\u00f3n coulombiana dos n\u00facleos pueden llegar a quedar muy cerca uno del otro, llevando a un agrupamiento de los nucleones y dando lugar a una reacci\u00f3n nuclear en la que se reagrupan las mol\u00e9culas. Para generar reacciones nucleares usualmente se bombardea un n\u00facleo que sirve de blanco con un proyectil nuclear como neutrones, protones (nucle\u00f3n) o n\u00facleos ligeros (como las part\u00edculas alfa).<\/p>\n

Las reacciones nucleares son b\u00e1sicamente procesos de choque en donde se debe conservar la energ\u00eda, la carga, el n\u00famero de nucleones y el momento angular. Para hacer c\u00e1lculos de sus propiedades o caracter\u00edsticas se necesita tanto la mec\u00e1nica newtoniana como la relativista. Cuando ocurren las reacciones nucleares la energ\u00eda que se libera de los \u00e1tomos se debe a que una peque\u00f1a masa de \u00e9stos se destruye, convirti\u00e9ndose en energ\u00eda en forma de radiaci\u00f3n y calor.<\/p>\n

Fisi\u00f3n y fusi\u00f3n nuclear<\/h2>\n

Existen dos tipos de procesos por los cuales se puede liberar esta energ\u00eda del n\u00facleo at\u00f3mico: la fisi\u00f3n y la fusi\u00f3n.
\nLa fisi\u00f3n es un proceso de reacci\u00f3n nuclear que consiste en la divisi\u00f3n de un n\u00facleo pesado, como el uranio o plutonio, en dos fragmentos de tama\u00f1o similar. Para que ocurra esto es necesario una cierta cantidad de energ\u00eda proveniente del exterior, pudi\u00e9ndose obtener de la energ\u00eda cin\u00e9tica de una part\u00edcula que colisione o choque con el n\u00facleo at\u00f3mico; en la pr\u00e1ctica la part\u00edcula usada es el neutr\u00f3n que, debido a que carece de carga el\u00e9ctrica, puede atravesar el campo electrost\u00e1tico que rodea al n\u00facleo, cayendo sobre est\u00e9 y fragment\u00e1ndolo, liberando neutrones y tambi\u00e9n energ\u00eda.<\/p>\n

Ver este proceso de forma natural es raro y existen dos propiedades que hacen de la fisi\u00f3n un proceso importante para su aplicaci\u00f3n en la pr\u00e1ctica, una es que ocurre liberaci\u00f3n de energ\u00eda y la otra es que hay liberaci\u00f3n de neutrones. Es decir, si el proceso es tal que despu\u00e9s de cada fisi\u00f3n ocurre la liberaci\u00f3n de aproximadamente dos neutrones, entonces al menos uno de los nuevos neutrones produce otra fisi\u00f3n y as\u00ed sucesivamente, resultando un proceso autosostenido o una reacci\u00f3n en cadena.<\/p>\n

Si en cada etapa del proceso de reacci\u00f3n nuclear m\u00e1s de un neutr\u00f3n por fisi\u00f3n produce una nueva fisi\u00f3n, el n\u00famero crece exponencialmente resultando una reacci\u00f3n en cadena divergente, que es lo que sucede en una bomba at\u00f3mica. Si la reacci\u00f3n en cadena del uranio se produce a un ritmo acelerado se convertir\u00e1 en una gran explosi\u00f3n, como ocurre con las armas nucleares.<\/p>\n

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Pero si en promedio s\u00f3lo se produce un neutr\u00f3n por fisi\u00f3n, resulta una reacci\u00f3n en cadena uniforme que se puede mantener bajo condiciones controladas. Este es el principio que se utiliza en los reactores nucleares, donde pueden iniciarse, mantenerse y controlarse tales reacciones nucleares de fisi\u00f3n en cadena. Estos se construyen para la producci\u00f3n de energ\u00eda y realizar investigaciones, entre otras aplicaciones.<\/p>\n

La fusi\u00f3n nuclear es el proceso inverso a la fisi\u00f3n nuclear. Consiste en la formaci\u00f3n de un n\u00facleo pesado a partir de dos n\u00facleos ligeros que chocan entre s\u00ed, ocurriendo la uni\u00f3n de \u00e9stos y obteni\u00e9ndose en general cuatro veces m\u00e1s energ\u00eda que en la reacci\u00f3n de fisi\u00f3n. Para que esta reacci\u00f3n sea posible es necesario vencer la repulsi\u00f3n electrost\u00e1tica o coulombiana que existe entre los n\u00facleos igualmente cargados, para llegar a situarse lo m\u00e1s cerca posible uno del otro y as\u00ed se produzca la acci\u00f3n consolidante necesaria.<\/p>\n

Para que tenga lugar la fusi\u00f3n de numerosos n\u00facleos es esencial que est\u00e9n a una elevada temperatura, lo que genera un problema t\u00e9cnico debido a que no se conoce ning\u00fan material que soporte temperaturas superiores a los 3.400 0C. A esta temperatura un material resistente como el tungsteno se vuelve l\u00edquido y es posible construir un recipiente que contenga tales part\u00edculas en reacci\u00f3n.<\/p>\n

Debido a las elevadas temperaturas se crea un nuevo estado de la materia, el plasma, en el que existe un absoluto desorden de electrones e iones. Por las altas temperaturas, los n\u00facleos est\u00e1n privados de todos sus electrones y la sustancia consiste en una mezcla neutra de n\u00facleos cargados positivamente y electrones negativos. El gran problema radica en confinar el plasma, aunque en la actualidad se investigan m\u00e9todos para contener tal combustible termonuclear.<\/p>\n

Luces y sombras<\/h2>\n

El gran potencial de la energ\u00eda nuclear es utilizado hoy en d\u00eda para dos fines principalmente: los militares o b\u00e9licos, que hacen uso de la liberaci\u00f3n de gran cantidad de energ\u00eda por fisi\u00f3n o fusi\u00f3n, y los no militares.<\/p>\n

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Memorial de la Paz de Hiroshima, testimonio del horror de la guerra y las consecuencias del uso de armas nucleares.<\/figcaption><\/figure>\n

El historial del uso b\u00e9lico de las armas nucleares tiene un punto inicial en los bombardeos sobre Hiroshima y Nagasaki, ataques nucleares por parte de Estados Unidos en el a\u00f1o 1945 contra el Imperio de Jap\u00f3n que conllevaron el final de la Segunda Guerra Mundial. La bomba que se lanz\u00f3 sobre Hiroshima ten\u00eda una masa pura de uranio activo -235U, un is\u00f3topo raro- y la energ\u00eda liberada fue de unos 1014 J o 20 kilotones de TNT. Por otro lado, la bomba que fue arrojada sobre Nagasaki estaba compuesta de plutonio-239, un elemento sint\u00e9tico que se encontraba rodeado de explosivos que cuando detonaban provocaban una onda de choque que comprim\u00edan el material, ocasionando la fisi\u00f3n nuclear de reacci\u00f3n acelerada.<\/p>\n

A ra\u00edz de estos hechos murieron miles de personas, algunas de forma inmediata y otras miles luego de las explosiones debido a quemaduras, radiaci\u00f3n y la falta de personal m\u00e9dico o el desconocimiento de c\u00f3mo tratar a los sobrevivientes. Las explosiones traen varios efectos aparejados, como la radiaci\u00f3n en forma de calor, la radiaci\u00f3n nuclear directa y la indirecta.<\/p>\n

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Prueba de detonaci\u00f3n nuclear en el estado de Nevada, Estados Unidos, en 1957.<\/figcaption><\/figure>\n

La explosi\u00f3n de un arma nuclear conlleva a un frente de onda esf\u00e9rico que se expande r\u00e1pidamente ocasionando un s\u00fabito incremento y descenso de la presi\u00f3n del aire, produciendo la destrucci\u00f3n de edificaciones incluso a m\u00e1s de un kil\u00f3metro del estallido. La radiaci\u00f3n de calor tambi\u00e9n es una onda que decrece debido a la absorci\u00f3n de la atmosfera. Pero incluso a dos kil\u00f3metros de donde se haya originado la explosi\u00f3n nuclear de una bomba de 20 kilotones, es capaz de generar quemaduras de tercer grado e incendiar materiales inflamables. La radiaci\u00f3n nuclear directa est\u00e1 conformada por neutrones y radiaci\u00f3n gamma (g) que decrece exponencialmente, pero que son igual de letales que las explosiones o quemaduras. A largo plazo esta radiaci\u00f3n provoca un aumento de los casos de c\u00e1ncer, leucemia y malformaciones en los fetos, entre otras afecciones. Finalmente, la radiaci\u00f3n nuclear indirecta se debe a los productos radiactivos de la reacci\u00f3n nuclear de fisi\u00f3n, que son vaporizados por la explosi\u00f3n cayendo al suelo como una lluvia radiactiva. Si bien parte de este material se desintegra en la atm\u00f3sfera, hay materiales como el 90Sr (Estroncio) que cuando cae puede concentrarse en los huesos y producir c\u00e1ncer \u00f3seo.<\/p>\n

Sin embargo, no todo lo que rodea a reacciones nucleares est\u00e1 ligado a la maquinaria b\u00e9lica. En el \u00e1rea de la medicina se lograron avances significativos en el campo de la medicina nuclear, pudi\u00e9ndose tratar de forma exitosa diversas enfermedades, tumores cancer\u00edgenos y se construyeron aparatos como el de resonancia nuclear magn\u00e9tica, radiolog\u00eda convencional y tom\u00f3grafos computarizados. Las reacciones de fusi\u00f3n, que son las generadoras de la energ\u00eda de las estrellas, llevaron a la obtenci\u00f3n industrial de la energ\u00eda a trav\u00e9s de procesos nucleares.<\/p>\n

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La radiolog\u00eda es uno de los avances m\u00e9dicos m\u00e1s significativos del siglo XX, facilitando el diagn\u00f3stico utilizando im\u00e1genes.<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La palabra nuclear ha quedado identificada como un elemento destructivo, sin embargo resulta una tecnolog\u00eda que tambi\u00e9n dio numerosos beneficios. Conozcamos las luces y las sombras que implic\u00f3 este avance para la humanidad. <\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[15],"tags":[7841,7845,7842,5247,6675,7843,7844],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7292"}],"collection":[{"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=7292"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7292\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7302,"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7292\/revisions\/7302"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=7292"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=7292"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=7292"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}