PROCESSOS NUCLEARS:

1
PROCESSOS NUCLEARS

• REACCIONS DE FISSIÓ I FUSIÓ

2
FISSIÓ NUCLEAR
En la fissió, el nucli estable, en ser
bombardejat per partícules, es trenca en dos
nuclis desiguals mes lleugers. En el procés
sallibera energia (procés exotèrmic) i es
produeix la emissió de diverses partícules
Els neutrons són bons projectils ja que en no
tenir carrega són menys apartats per part del
nucli. Els neutrons emesos en la fissió són
neutrons rápids i amb energies altes de lordre
de 1 MeV. Poden passar a ser neutrons lents o
tèrmics, amb energies del ordre de 1 eV, si
perden part de la seva energia por xocs amb
partícules dun moderador.Lenergia dun neutró
lent és suficient per fissionar lU-235 en dues
parts desiguals.Els nuclis massius en trencar-se
produeixen dos nous elements.Aquests nuclis
habitualment tenen nombres màssics entre els
valors 50 y 82.
3
El procés es pot escriure en dos etapes
Captura del neutró
Procés de fissió
4
Aquest procés és de gran utilitat perquè

• 1.- Sallibera molta energia
• 2.- El procés sautomanté.
• Lalliberament de neutrons, dos o tres per cada
  nucli fissionat (uns 2,5 de mitjana), fa que
  aquests puguin provocar noves fissions en xocar
  amb daltres nuclis originant-se així una reacció
  en cadena.

5
FUSIÓ NUCLEAR

• La fusió és el procés pel que dos nuclis dàtoms
  lleugers (H, He, etc) suneixen per formar un nou
  element més pesat.Per aconseguir-ho sha dee
  subministrar als àtoms lenergia suficient per
  que, superada la repulsió electrostàtica,
  sapropin tant els seus nuclis que quedin baix
  latracció de la forza nuclear fort residual
  aglutinats.

Per que comenci la fusió es requereix una energia
inicial dactivació però, una vegada iniciada, la
reacció és exotèrmica i la energia alliberada la
automanté. La fusió es produeix en el Sol, però
per que els àtoms dH de un globus aerostàtic
suneixen per formar He deuen apropar-se el
suficient per que sorgeixen les forces de enllaç
entre els seus nuclis (per allò necessiten una
energia de activació).
6
El procés es pot escriure
7
Línies dinvestigació Cóm aconseguir plasma de
fusió

• Escalfant la matèria saconsegueixen grans
  temperatures que són el reflex duna gran energia
  cinètica dels àtoms. En aquestes condicions la
  matèria es troba en forma de gas ionitzat
  (plasma). El 99 de la matèria del Univers està
  constituïda per matèria ionitzada (plasma)
• Una vegada arribem a lestat de plasma haurem
  daconseguir que els àtoms es fusionen.
• La gran energia cinètica dels ions aconsegueix
  fusionar los nuclis.
• Per aconseguir un rendiment net positiu en una
  reacció de fusió és necessari escalfar un plasma
  a T de fins 100 milions de ºC, amb densitats molt
  altes i durant segons.
• Per controlar la fusió en el laboratori shan
  daconseguir altes T dignició i aconseguir que
  es mantingui amb lenergia subministrada per la
  pròpia reacció (sense afegir energia de
  lexterior).
• Per aconseguir això es segueixen dues línies
  dinvestigacióa) Confinament magnèticb)
  Confinament inercial.

8
Confinament magnètic

• Se crea un potentísimo campo electromagnético con
  potentes bobinas que mantiene el plasma confinado
  en una zona del espacio sin dejarlo expandir para
  mantener su T y lograr que la reacción se
  automantenga y así poder retirar la energía por
  refrigeración. Ningún recipiente puede, sin
  fundirse, mantener encerrado un gas a esas T.
• El confinamiento se lleva a cabo en el Tokamak,
  máquina inicialmente diseñada en la antigua URRS,
  donde los iones giran atrapados en un campo
  magnético.
• La investigación en el campo de la fusión por
  confinamiento magnético es, en la actualidad, la
  más avanzada de cara a la construcción de un
  futuro reactor de fusión.

9
Confinament inercial.

• En aquest procediment lescalfament i el
  confinament es fan al mateix temps.Una diminuta
  càpsula de combustible es comprimeix fortament
  convertint-se en un plasma de molt alta densitat.
  Aquesta compressió origina la ignició en el
  centre que es propaga fins a lexterior, on el
  combustible està mes fred. La ignició dura mentre
  el combustible es mante confinat per la seva
  pròpia inèrcia (el confinament inercial no pot
  ser estacionari i dura nanosegons).
• El confinament i lescalfament saconsegueixen
  amb potents làsers que es fan incidir sobre la
  diminuta càpsula (microesfera). Al vaporitzar la
  superfície exterior saconsegueix comprimir
  momentàniament el combustible.

10
Esquema confinament inercial

Escalfament i formació de plasma Compressió per blow-off Ignició del combustible Expansió de la reacció nuclear