Todo sobre la fisión nuclear: cómo funciona y sus diferencias con la fusión

  • La fisión nuclear consiste en la división de núcleos pesados como el uranio-235.
  • Una reacción en cadena controlada es la base de los reactores nucleares.
  • La fisión y la fusión nuclear liberan energía, pero su mecanismo es opuesto.

simulacion de fision nuclear

La energía nuclear es una de las fuentes de energía más potentes del mundo. Generalmente, se utiliza en grandes centrales nucleares para generar electricidad a gran escala. Sin embargo, pocos conocen los procesos que permiten transformar núcleos de átomos en energía práctica para la vida diaria. En términos generales, esta energía se genera a partir de dos procesos diferentes: fisión nuclear y fusión nuclear.

En este artículo, profundizaremos en el proceso de fisión nuclear, explicando cómo se genera este tipo de energía, cuál es su mecanismo, y en qué se diferencia de la fusión nuclear, entre otros temas clave.

¿Qué es la fisión nuclear?

fisión nuclear del uranio 235

La fisión nuclear es un tipo de reacción nuclear en la que el núcleo de un átomo pesado se divide en núcleos más ligeros, liberando una gran cantidad de energía en el proceso. Esta energía es la que posteriormente se transforma, principalmente, en electricidad en el caso de las plantas nucleares.

En este proceso, un neutrón colisiona con el núcleo de un átomo inestable, como el uranio-235 o el plutonio-239. Al captar dicho neutrón, el núcleo se vuelve aún más inestable y se divide, liberando neutrones adicionales y energía en forma de calor y radiación.

Estos neutrones adicionales pueden, a su vez, provocar más reacciones de fisión al chocar con otros núcleos inestables, manteniendo una reacción en cadena que, si no se controla adecuadamente, puede generar una liberación masiva de energía de forma destructiva. Este es el principio básico que permite la operación de un reactor nuclear.

Un solo núcleo fisionado puede generar millones de veces más energía que una reacción química típica, como quemar carbón o gas. Este impresionante rendimiento energético es el motivo por el cual la energía nuclear es una opción tan atractiva para la producción de electricidad.

Reacción en cadena

Cuando se produce una fisión nuclear, se liberan varios neutrones (generalmente entre dos y tres). Estos neutrones pueden continuar interactuando con otros núcleos fisionables cercanos, provocando más fisiones y, en consecuencia, liberando aún más neutrones y energía. A esto se le llama reacción en cadena.

esquema de la fusion nuclear

Para que una reacción en cadena sea sostenible, es necesario que al menos uno de los neutrones liberados por la fisión inicial provoque una nueva fisión. Si esta condición se cumple, la reacción puede continuar de manera controlada. Este es el principio de funcionamiento de los reactores nucleares.

Uno de los grandes desafíos de las centrales nucleares es poder controlar este proceso. Demasiadas fisiones seguidas pueden causar una liberación súbita de energía, mientras que muy pocas fisiones hacen imposible generar suficiente energía. Los reactores nucleares están diseñados para mantener este equilibrio mediante el uso de moderadores y barras de control que absorben neutrones cuando es necesario.

Diferencias entre fisión y fusión nuclear

fusion nuclear

Tanto la fisión como la fusión liberan energía contenida en el núcleo de un átomo, pero el mecanismo detrás de cada una es muy diferente.

En la fisión nuclear, un núcleo pesado se divide en núcleos más pequeños, como se mencionó antes, mientras que en la fusión nuclear, el proceso es inverso: núcleos ligeros, generalmente de hidrógeno, se fusionan para formar uno más pesado, liberando una cantidad colosal de energía.

Ejemplo de fisión:

Cuando un neutrón impacta con un átomo de uranio-235, el átomo se divide en dos núcleos más ligeros, bario-144 y criptón-89, liberando tres nuevos neutrones y una gran cantidad de energía. Es un proceso altamente controlado en las plantas nucleares.

Ejemplo de fusión:

En el Sol, núcleos de hidrógeno se fusionan constantemente para formar núcleos de helio, liberando enormes cantidades de energía en forma de luz y calor. Sin embargo, las condiciones necesarias para una reacción de fusión en la Tierra son extremadamente difíciles de alcanzar debido a la necesidad de temperaturas de millones de grados y altas presiones. A pesar de décadas de investigación, la fusión nuclear controlada aún no se ha logrado de manera comercial viable.

Masa crítica

La masa crítica es la cantidad mínima de material fisionable necesaria para que una reacción en cadena sostenida sea posible. Si la masa empleada es menor a la crítica, los neutrones liberados en cada fisión se perderán antes de provocar nuevas fisiones y la reacción se detendrá.

La masa crítica depende de diversos factores como la pureza del material, la geometría del mismo y si está rodeado por materiales reflejantes de neutrones, que disminuyen las pérdidas.

Un ejemplo de ello es que los reactores nucleares suelen estar diseñados en forma esférica o cilíndrica para mantener la cantidad de neutrones dentro del sistema durante el mayor tiempo posible y asegurar que la fisión continúe sosteniblemente.

Fisión nuclear espontánea

La fisión nuclear espontánea es un fenómeno menos común, pero importante en el que un núcleo se divide sin la intervención de un neutrón incidente. Esto ocurre en isótopos muy inestables como el plutonio-239.

Aunque las probabilidades de que ocurra espontáneamente son bajas, este fenómeno tiene implicaciones en la gestión de materiales nucleares y en la seguridad de los reactores.

¿Que-es-la-fision-nuclear-y-como-funciona-1

Este tipo de fisión puede dar lugar a la emisión de radiación y representa un peligro potencial si no se gestiona correctamente, ya que podría iniciar reacciones no deseadas si se alcanzan las condiciones correctas.

Es por ello que la seguridad en las plantas nucleares es clave para evitar incidentes y desastres como los ocurridos en Chernóbil o Fukushima.

La fisión nuclear continúa siendo una de las principales tecnologías para la producción de energía en el mundo, especialmente debido a su capacidad para generar grandes cantidades de electricidad con una huella de carbono limitada.


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