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Reacciones nucleares
Por José M. García Conca A. Alumno
Toda cuestión de energía atómica descansa, en último término, sobre una reacción fundamental: la desintegración del U-235 (uno de los isótopos más ligeros del elemento uranio) a causa de haber capturado un neutrón. En realidad es otro isótopo: el U-236 (que se forma en el momento de la adición del neutrón) el que reacciona; en millonésimas de segundo éste se quiebra en dos átomos, parte de la materia es aniquilada, apareciendo en forma de radiaciones gamma y energía cinética de los fragmentos volantes radioactivos. Estos últimos emiten energía hasta que degeneran en formas estables. El resultado más interesante es el desprendimiento de neutrones libres que harán posible la cadena de reacciones.
El U-235 está presente en todo tipo de uranio natural en la proporción de 1/139 respecto a otro isótopo común: el U-238, que tiene gran avidez por los neutrones y es capaz de interceptarlos a grandes velocidades. En fin, las probabilidades de captura de neutrones por parte del U-235 en el uranio natural son insignificantes.
El reactor nuclear viene a hacer posibles las reacciones, ya que su misión es aumentar el porcentaje de U-235 y reducir la velocidad de los neutrones. El proceso de depuración del uranio es costoso; en la práctica sólo se depura el uranio que ha de ser utilizado para bombas. El moderador de neutrones ha de construirse con materiales de constitución atómica ligera, porque siendo los neutrones partículas ligerísimas, perderán más velocidad si chocan con obstáculos ligeros (los átomos del moderador) por la misma razón que una bola de billar rebotará con menos fuerza si choca con otra, que si lo hace con una esfera metálica.
En la práctica, el aluminio recubre primeramente las delgadas barras de uranio y todo ello es introducido después en bloques de grafito; al producirse la reacción, los neutrones que emergen del grafito, van suficientemente frenados para ser absorbidos por el U-235, con lo que se produce la primera desintegración; los neutrones desprendidos en ella siguen el mismo ciclo y así se logra la cadena de reacciones.
Ha de haber un conveniente material reflectante que retenga los electrones evasibles; la forma de esta envoltura ha de ser tal que en un máximo volumen presente mínima superficie; es decir, reduzca al mínimo las posibilidades de evasión sin disminuir el contenido de combustible: por ello adopten forma esférica dichas envolturas.
Según lo dicho, proyectar una central de energía atómica se reducirá a construir un reactor del que, por medio de un refrigerante, tomará el color producido en las desintegraciones citadas y transmitirlo a una caldera y una turbina, que nos lo transformen en energía mecánica. Pero el calor producido es enorme y las temperaturas alcanzadas superan los límites de resistencia térmica de todos los materiales hasta ahora conocidos. Aunque se trabajase a temperaturas moderadas (con el consiguiente perjuicio del rendimiento económico) al cabo del tiempo el material reflectante dejaría escapar neutrones, con lo que su manejo sería peligroso.
El uranio existente abastece sobradamente; además, hay un tipo de reactor capaz de convertir el U-238 y el torio, en combustibles desintegrables. Se trata del reactor incubador.
La teoría del reactor incubador descansa en el hecho de que, cuando un átomo de U-235 se desintegra, emite, por lo menos, dos neutrones, aprovechados de la siguiente manera: uno es absorbido por un átomo de U-235 y produce la desintegración y, con ella, energía; el otro es absorbido por un átomo de U-238 y engendra un átomo de plutonio desintegrable.
Es decir, constantemente se restablece la provisión de combustible y la fuente de neutrones. Además, si de cada desintegración se obtuviesen más de dos neutrones útiles, el reactor produciría, de hecho, más material desintegrable que consume.
En la práctica se dispone en el reactor, una capa de uranio natural
en torno al material desintegrable para absorber neutrones-según
hemos dicho-y convertirse en combustible.
Así, pues, recobrando el plutonio desintegrable y añadiendo
de vez en cuando, uranio natural, podemos mantener en marcha indefinidamente
el reactor. De este modo, el uranio y el torio juntos, contienen, potencialmente,
más energía que todo el petróleo y carbón
de la Tierra.
El reciente descubrimiento de la obtención de energía atómica por fusión de átomos de hidrógeno, puede hacer que las reacciones termonucleares sean provocadas sin la utilización del uranio, con lo que se abaratará la obtención de dicha energía.
En cuanto pensamos en paz, la médula de toda empresa atómica es el logro de energía utilizable en fines prácticos. La Historia puede fechar la Edad Atómica el 16 de Julio de 1945, en que hizo explosión la primera bomba atómica en Alomogordo; pero la Humanidad será mucho más dichosa, fechándola en el día en que se construya la primera instalación destinada a obtener energía atómica constructiva.
