ENERGIA NUCLEAR, SALUD Y DEFENSA

REACCIÓN NUCLEAR

PRIMERA PARTE
SEGUNDA PARTE
Las Pruebas Nucleares Soviéticas del 29 de Agosto de 1944 al 24 de Octubre de 1990
Arsenales Nucleares de Rusia y Estados Unidos en 1996
Fuerzas Estratégicas de Estados Unidos en 1996
Las Fuerzas Nucleares Estratégicas de Rusia a Fines de 1997
Las Armas Nucleares Estratégicas en Estados Unidos al Finalizar 1997
Las Fuerzas Nucleares Estratégicas de Rusia a Finales de 1998
Fuerzas Nucleares Chinas en 1999
Total de Arsenales Nucleares en el Mundo Entre 1945 y 1997

En 1914, Ernest Rutherford y sus colaboradores lograron la primera reacción nuclear artificial, cuando bombardearon el nitrógeno corriente con partículas energéticas para producir oxígeno 17, que no es una substancia radiactiva. Quince años después, en 1934, convirtieron el boro en nitrógeno 13, que es radiactivo; este fue el primer radioisótopo producido en forma artificial y su creación trajo consigo el primer incremento artificial de la radiactividad sobre la Tierra. Sin embargo, la cantidad de radiactividad producida por un experimento como el que acabamos de mencionar tiene un efecto insignificante porque sólo intervienen cantidades muy pequeñas de materia radiactiva. El descubrimiento de la reacción nuclear en cadena, que tiene lugar en la fisión nuclear, condujo a la producción de grandes cantidades de materia radiactiva. Es importante comprender primero qué es una reacción en cadena. (Luego veremos por qué hace que la producción de desechos radiactivos sea un verdadero problema para la vida terrestre). Una cadena es una serie de eslabones. Piénsese en el proceso de hacer una cadena: comporta la adición sucesiva de eslabones. El proceso de añadir eslabones a una cadena se llama alargamiento de la cadena. Si el extremo de una cadena se enlaza con el principio, forma un ciclo, y la cadena termina. Esta es una de las formas de terminación de cadena. Si se añade más de un eslabón a un eslabón determinado, se desarrollan varios brazos de la cadena, y esto se denomina ramificación de la cadena. Las etapas que tienen lugar una tras otra en un lugar reciben el nombre de proceso en cadena o reacción en cadena. Las reacciones químicas en cadena pueden experimentar también ramificación. Un ejemplo de una reacción química en cadena ramificada es el incendio de un bosque. En efecto, el calor de un árbol puede iniciar la reacción (combustión) de dos a tres árboles, cada uno de los cuales podrá encender a su vez a otros. Si el alargamiento de una cadena se efectúa a una velocidad determinada, la producción de 10 ramas significa que 10 reacciones ocurren al mismo tiempo, de modo que la velocidad ha aumentado 10 veces. Una reacción química en cadena que siga ramificándose puede producir una explosión. Condición crítica es aquella en que una reacción en cadena se prosigue a una velocidad constante, sin acelerar ni disminuir. La producción de la bomba atómica (fisión) y de reactores nucleares se basa en reacciones nucleares en cadena ramificadas. El proceso se inicia cuando un neutrón choca contra un núcleo de U-235 y puede seguir varias direcciones. A continuación se muestran dos ejemplos:

U-235 + 1 n° ==> Ba-142 + Kr-91 + 3 n°

U-235 + 1 n° ==> I-137+ Y-97 + 2 n°

Nótense los siguientes puntos importantes en estas ecuaciones: La reacción es iniciada por un solo neutrón, pero produce dos o tres neutrones. Estos pueden iniciar dos o tres reacciones que producen a su vez más neutrones, y así sucesivamente. Esta es, pues, una reacción en cadena ramificada. Estas reacciones dividen al núcleo de U-235 (aproximadamente) en dos, fenómeno conocido como fisión atómica o nuclear. La fisión libera energía, porque los núcleos de uranio son menos estables que sus productos de desintegración. Las cantidades de energía que intervienen son muy grandes en comparación con las de las reacciones químicas. Si la reacción en cadena ramificada prosigue muy rápidamente, habrá una explosión atómica. Si la ramificación de la cadena es controlada con cuidado, la energía puede liberarse lentamente y tendremos entonces un reactor nuclear, que puede utilizarse para la producción de energía.

Las reacciones de fisión producen desechos radiactivos. Ba-142, Kr-91, I-137, y Y-97, los productos que se ven en las ecuaciones anteriores son todos ellos radiactivos. Además, las reacciones representadas en ellas no son más que dos de tantas que tienen lugar en la fisión atómica. Esta produce muchos radioisótopos distintos. Por otra parte, los productos de la fisión son en general mucho más radiactivos que el uranio del que proceden. La vida media de los productos de fisión es más corta; algunas se miden en siglos, otras en años, días, minutos, segundos o fracciones de segundo. Un compuesto cuya vida media sea breve se desintegra rápidamente, pero en sus primeras etapas emite radiación a niveles muy peligrosos. Para ilustrar esto, imagine dos leños, uno que se pudre con lentitud y el otro que se quema rápidamente. El primero se descompone en un periodo largo, pero siempre permanece frío, mientras que el que se quema esta caliente durante su efímera vida. En forma semejante, un elemento radiactivo con un periodo largo de vida media, como el U-238 (4 1/2 miles de millones de años), emite bajos niveles de radiación. Pero los productos de la fisión que tienen una efímera vida media, como el Ba-142 (vida media, 11 minutos), se asemejan al leño que se quema, ya que emiten niveles sumamente peligrosos de radiación. Estos materiales, producidos en diversidad y abundancia por las reacciones en cadena, son los residuos atómicos que nos interesan.