Una reacción en cadena nuclear del ocurre cuando una reacción nuclear causa un promedio de uno o más reacciones nucleares, así llevando a un número de la uno mismo-propagación de estas reacciones. La reacción nuclear específica puede ser la fisión de los isótopos pesados (e. 235U) o la fusión de isótopos ligeros (e. 2H y 3H). La reacción en cadena nuclear es única puesto que lanza varios millón de veces más energía por la reacción que cualquier reacción química .
Historia
El concepto de una reacción en cadena nuclear primero fue observado por el Leó Szilárd en el 1933 . Él archivó una patente para su idea de un reactor nuclear simple el año siguiente.
En 1936, Szilárd intentó crear una reacción en cadena usar el berilio y el indio, pero era fracasado. En 1939, Szilárd y el Enrique Fermi descubrieron la multiplicación del neutrón en el uranio, probando que una reacción en cadena era de hecho posible. Este descubrimiento incitó el la letra Albert Einstein a la advertencia de Franklin D. Roosevelt del presidente de la posibilidad que el Alemania nazi puede intentar construir una bomba atómica.
Enrique Fermi creó la primera reacción en cadena nuclear independiente económicamente artificial, llamada Chicago Pile-1 (CP-1), en una corte de las raquetas debajo de los blanqueadores del campo de Stagg en la Universidad de Chicago el 2 de diciembre de 1942. Los experimentos de Fermi en la Universidad de Chicago eran parte facilidad metalúrgica del laboratorio de s de Arturo H. Compton ', que era parte del proyecto de Manhattan .
En 1956, Paul Kuroda de la universidad de Arkansas postuló que un reactor natural de la fisión pudo haber existido una vez. Puesto que las reacciones en cadena nuclear requieren solamente los materiales naturales (tales como agua y uranio), es posible hacer que estas reacciones en cadena ocurran donde hay la combinación correcta de materiales dentro de la corteza de tierra. La predicción de Kuroda fue verificada con el descubrimiento de las reacciones en cadena nuclear independientes económicamente naturales en el Oklo en Gabón, África en septiembre de 1972.
Reacción en cadena de fisión
Las reacciones en cadena de fisión ocurren debido a interacciones entre los neutrones y los isótopos fisibles (tales como 235U). La reacción en cadena requiere el lanzamiento de neutrones de los isótopos fisibles que experimentan la fisión nuclear y la absorción subsecuente de algunos de estos neutrones en isótopos fisibles. Cuando un átomo experimenta la fisión nuclear, algunos neutrones (el número exacto depende de varios factores) se expulsan de la reacción. Estos neutrones libres entonces obrarán recíprocamente con el medio circundante, y si un combustible más fisible está presente, algunos pueden ser absorbidos y causar más fisiones. Así, el ciclo repite para dar una reacción que sea independiente económicamente.
Las centrales nuclear funcionan exacto controlando la tarifa en la cual las reacciones nucleares ocurren, y ese control se mantiene con el uso de varias capas redundantes de medidas de seguridad. Por una parte, las armas nucleares se dirigen específicamente para producir una reacción que sea así que rápido e intenso no puede ser controlada después de que haya comenzado. Cuando está diseñada correctamente, esta reacción incontrolada puede llevar a un lanzamiento del poder explosivo.
Combustible de la fisión nuclear
Las armas de la fisión nuclear deben utilizar extremadamente una alta calidad, combustible alto-enriquecido que excede el tamaño crítico y la geometría (masa crítica ) para obtener una reacción en cadena explosiva. El combustible para un reactor de la fisión nuclear es muy diferente, generalmente consistiendo en un material ligeramente enriquecido del óxido (e. Es imposible que una central nuclear experimente una reacción en cadena nuclear explosiva. Chernobyl era una explosión del vapor, no una explosión nuclear.
Productos de la reacción de la fisión
Cuando un átomo pesado experimenta la fisión nuclear se rompe en dos o más fragmentos de fisión. También, se lanza varios neutrones libres, los rayos gama, y se emiten los neutrinos, y una gran cantidad de energía. La suma de las masas de los fragmentos y de los neutrones expulsados de fisión es realmente menos que la masa del neutrón original del átomo y del incidente. La diferencia total se explica en el lanzamiento de la energía según la ecuación E=mc2: {final}
Debido al valor extremadamente grande de la velocidad de la luz, c, una pequeña disminución de la masa causa un enorme lanzamiento en energía. Mientras que son típicas las energías del lanzamiento de las reacciones químicas en la pedido de algunos eVs (e. la energía de enlace del electrón al hidrógeno es el eV 13.6), las reacciones de la fisión nuclear lanzan típicamente energías en la orden de centenares de millones de eVs.
Dos reacciones típicas de la fisión se demuestran abajo con los valores medios de la energía lanzados y del número de neutrones expulsados: ^ del