Piscina de combustible nuclear gastado

Uranio - combustible nuclear

Uranio - combustible nuclear

El uranio es el combustible nuclear más utilizado en las reacciones de fisión nuclear.  Se trata de un elemento natural que se puede encontrar en la naturaleza. De todos modos, para poder utilizar el uranio en un reactor nuclear debe experimentar un cierto tratamiento.

Para conocer las particularidades que hace al uranio tan diferente de las otras sustancias debemos considerar primero algo de física nuclear básica.

Consideraciones físicas básicas

Un átomo de un núcleo y de electrones que rodean este núcleo. A su vez, un núcleo consta de protones y de neutrones. Un protón posee una carga positiva. Un neutrón no tiene carga eléctrica y es neutro.

Las cargas positivas de los protones intentan empujarse violentamente hacia afuera. Lo que impide que se separen es una nueva clase de fuerza: una fuerza de atracción de corto alcance, inmensamente poderosa, actúa indistintamente entre protones y neutrones (que desde este punto de vista, son todos nucleones). La fuerza nuclear de corto alcance los mantiene unidos, oponiéndose al efecto repulsivo de las cargas positivas de los protones. De esta forma, los neutrones actúan como “cemento nuclear”.

Características del uranio, un elemento inestable

El núcleo de un átomo de uranio contiene 92 protones. En estas condiciones la fuerza repulsiva entre los protones está a punto de vencer la fuerza nuclear.

Los átomos de un mismo elemento pueden pertenecer a diferentes isótopos dependiendo del número de neutrones que contengan.

Si en el núcleo del átomo de uranio hay 146 neutrones presentes éste se encuentra en una situación poco estable. Esta forma de uranio que conteniente en total 238 nucleones (92 protones y 146 neutrones), se llama uranio-238.

La siguiente disposición más probable es un núcleo de uranio que contenga tres neutrones menos: el uranio-235. Los átomos con estos núcleos más ligeros suponen alrededor del 0,7% del uranio que aparece de forma natural.

Ambos casos se trata del mismo elemento, el uranio, ya que tienen 92 protones. Sin embargo, pertenecen a isótopos diferentes porqué uno tiene 238 neutrones y el otro 235.

El núcleo de uranio-235 ya se encuentra bajo una tensión próxima a la rotura interna; un neutrón descarriado que se le acerque puede romperlo completamente.

Para las reacciones de fisión nuclear nos interesa esta combinación entre protones y neutrones que está tan al límite de vencer la fuerza nuclear. De este modo, con solo añadir un neutrón al átomo este explota y se divide generando otros neutrones que pueden chocar con otros átomos de uranio que también están al límite.

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Referencias


Última revisión: 27 de abril de 2017