Producto de fisión nuclear
Los productos de fisión nuclear son los fragmentos atómicos que quedan después de que un gran núcleo atómico sufre una fisión nuclear . Por lo general, un núcleo grande como el de uranio se fisiona al dividirse en dos núcleos más pequeños, junto con algunos neutrones , la liberación de energía térmica ( energía cinética de los núcleos) y rayos gamma . Los dos núcleos más pequeños son los productos de fisión . (Ver también Productos de fisión (por elemento) ).
Aproximadamente del 0,2% al 0,4% de las fisiones son ternarias , que producen un tercer núcleo ligero como el helio-4 (90%) o el tritio (7%).
Los propios productos de fisión suelen ser inestables y, por tanto, radiactivos. Debido a que son relativamente ricos en neutrones para su número atómico, muchos de ellos experimentan rápidamente desintegración beta . Esto libera energía adicional en forma de partículas beta , antineutrinos y rayos gamma . Por lo tanto, los eventos de fisión normalmente dan como resultado radiación beta y gamma, aunque esta radiación no es producida directamente por el evento de fisión en sí.
Los radionucleidos producidos tienen vidas medias variables y , por lo tanto, varían en radiactividad . Por ejemplo, el estroncio-89 y el estroncio-90 se producen en cantidades similares en la fisión, y cada núcleo se desintegra por emisión beta . Pero el 90 Sr tiene una vida media de 30 años y el 89 Sr una vida media de 50,5 días. Así, en los 50,5 días se tarda la mitad de los 89 átomos de Sr en desintegrarse, emitiendo el mismo número de partículas beta que hubo desintegraciones, menos del 0,4% de los 90 átomos de Sr.Los átomos de Sr se han desintegrado, emitiendo solo el 0,4% de las beta. La tasa de emisión radiactiva es más alta para los radionucleidos de vida más corta, aunque también son los que se desintegran más rápidamente. Además, es menos probable que los productos de fisión menos estables se desintegran en nucleidos estables y, en cambio, se desintegran en otros radionucleidos, que sufren una mayor desintegración y emisión de radiación, lo que aumenta la producción de radiación. Son estos productos de fisión de vida corta los que constituyen el peligro inmediato del combustible gastado, y la producción de energía de la radiación también genera un calor significativo que debe tenerse en cuenta al almacenar el combustible gastado. Como se crean cientos de radionucleidos diferentes, el nivel de radiactividad inicial se desvanece rápidamente a medida que los radionucleidos de vida corta se desintegran, pero nunca cesa por completo, ya que los radionucleidos de vida más larga constituyen cada vez más los átomos inestables restantes.[1]
La suma de la masa atómica de los dos átomos producida por la fisión de un átomo fisible es siempre menor que la masa atómica del átomo original. Esto se debe a que parte de la masa se pierde como neutrones libres , y una vez que se ha eliminado la energía cinética de los productos de fisión (es decir, los productos se han enfriado para extraer el calor proporcionado por la reacción), la masa asociada con esta energía es también se pierde en el sistema y, por lo tanto, parece estar "ausente" de los productos de fisión enfriados.
Puesto que los núcleos que pueden sufrir fácilmente fisión son particularmente ricos en neutrones (por ejemplo, 61% de los nucleones en uranio-235 son neutrones), los productos iniciales de fisión son a menudo más ricos en neutrones de los núcleos estables de la misma masa que el producto de fisión ( por ejemplo, el zirconio -90 estable tiene un 56% de neutrones en comparación con el estroncio -90 inestable al 58%). Por lo tanto, los productos de fisión iniciales pueden ser inestables y, por lo general, experimentan desintegración beta para avanzar hacia una configuración estable, convirtiendo un neutrón en un protón con cada emisión beta. (Los productos de fisión no se descomponen mediante la desintegración alfa ).
