reacción nuclear en cadena
En física nuclear , una reacción nuclear en cadena ocurre cuando una sola reacción nuclear provoca un promedio de una o más reacciones nucleares posteriores, lo que lleva a la posibilidad de una serie de autopropagación de estas reacciones. La reacción nuclear específica puede ser la fisión de isótopos pesados (p. ej., uranio-235 , 235 U). Una reacción nuclear en cadena libera varios millones de veces más energía por reacción que cualquier reacción química .
Las reacciones químicas en cadena fueron propuestas por primera vez por el químico alemán Max Bodenstein en 1913, y se entendían bastante bien antes de que se propusieran las reacciones nucleares en cadena. [1] Se entendió que las reacciones químicas en cadena eran responsables del aumento exponencial de las tasas de reacciones, como las que se producen en las explosiones químicas.
Según los informes, el científico húngaro Leó Szilárd planteó por primera vez el concepto de una reacción en cadena nuclear el 12 de septiembre de 1933. [2]Szilárd había estado leyendo esa mañana en un periódico de Londres sobre un experimento en el que se habían utilizado protones de un acelerador para dividir el litio-7 en partículas alfa, y el hecho de que la reacción produjo cantidades de energía mucho mayores que las suministradas por el protón. Ernest Rutherford comentó en el artículo que las ineficiencias en el proceso impidieron su uso para la generación de energía. Sin embargo, el neutrón había sido descubierto en 1932, poco antes, como producto de una reacción nuclear. Szilárd, que se había formado como ingeniero y físico, juntó en su mente los dos resultados experimentales nucleares y se dio cuenta de que si una reacción nuclear producía neutrones, que luego provocaban otras reacciones nucleares similares, el proceso podría ser una cadena nuclear que se perpetúa a sí misma. -reacción, produciendo espontáneamente nuevos isótopos y energía sin la necesidad de protones o un acelerador. Szilárd, sin embargo, no propuso la fisión como mecanismo de su reacción en cadena, ya que la reacción de fisión aún no se había descubierto, ni siquiera sospechado. En cambio, Szilárd propuso usar mezclas de isótopos conocidos más ligeros que producían neutrones en grandes cantidades. Presentó una patente para su idea de un reactor nuclear simple al año siguiente.[3]
En 1936, Szilárd intentó crear una reacción en cadena utilizando berilio e indio , pero no tuvo éxito. La fisión nuclear fue descubierta por Otto Hahn y Fritz Strassmann en diciembre de 1938 [4] y explicada teóricamente en enero de 1939 por Lise Meitner y su sobrino Otto Robert Frisch . [5] En su segunda publicación sobre fisión nuclear en febrero de 1939, Hahn y Strassmann utilizaron el término Uranspaltung(fisión de uranio) por primera vez, y predijo la existencia y liberación de neutrones adicionales durante el proceso de fisión, abriendo la posibilidad de una reacción nuclear en cadena. [6]
Unos meses más tarde, Frédéric Joliot-Curie , H. Von Halban y L. Kowarski en París [7] buscaron y descubrieron la multiplicación de neutrones en el uranio, demostrando que una reacción nuclear en cadena por este mecanismo era realmente posible.
El 4 de mayo de 1939, Joliot-Curie, Halban y Kowarski presentaron tres patentes. Los dos primeros describen la producción de energía a partir de una reacción nuclear en cadena, el último llamado Perfectionnement aux charge explosivos fue la primera patente de la bomba atómica y está registrada como patente No. 445686 por la Caisse nationale de Recherche Scientifique . [8]
: 1) Un átomo de uranio-235 absorbe un neutrón y se fisiona en dos (fragmentos de fisión), liberando tres nuevos neutrones y una gran cantidad de energía de enlace .
2) Uno de esos neutrones es absorbido por un átomo de uranio-238 , y no continúa la reacción. Otro neutrón abandona el sistema sin ser absorbido. Sin embargo, un neutrón choca con un átomo de uranio-235, que luego se fisiona y libera dos neutrones y más energía de enlace.
3) Ambos neutrones chocan con átomos de uranio-235, cada uno de los cuales se fisiona y libera algunos neutrones, que luego pueden continuar la reacción.
