Cuando un núcleo muy pesado se rompe en dos núcleos de tamaño intermedio se libera una enorme cantidad de energía. Esa es la base de los reactores nucleares y de las armas atómicas. Este capítulo desarrolla el principio físico (defecto de masa y energía de enlace por nucleón), las condiciones para una reacción en cadena automantenida y los elementos clave del diseño de un reactor.
1. Comprensiones IB (syllabus 2025)
Al terminar este capítulo deberías ser capaz de:
- Definir fisión nuclear y escribir ecuaciones típicas (U-235, Pu-239).
- Explicar el concepto de reacción en cadena y la condición para que sea automantenida (factor de multiplicación efectivo ≈ 1).
- Definir masa crítica y explicar de qué factores depende.
- Identificar los componentes esenciales de un reactor nuclear: combustible, moderador, barras de control, refrigerante/intercambiador de calor, blindaje.
- Discutir ventajas, desventajas y riesgos de la energía nuclear (residuos, accidentes, proliferación, comparación con fósiles/renovables).
- (NS) Calcular el defecto de masa y la energía de enlace (total y por nucleón) usando .
- (NS) Justificar por qué la fisión libera energía mediante la gráfica de energía de enlace por nucleón (pico en Fe-56).
- (NS) Estimar la energía liberada por fisión (≈ 200 MeV por U-235).
2. Conceptos clave
- Fisión: división de un núcleo pesado en dos núcleos más ligeros (más algunos neutrones), con liberación de energía.
- Reacción en cadena: los neutrones producidos en una fisión inducen nuevas fisiones.