CNEA
cnea
Comisión nacional de energía atómicaConstituyentes
Centr
o Atómico
cnea
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Unidad de Actividad Reactores y Centrales Nucleares
Reactor Argentino 1
RESUMEN :
Presentación básica de nociones de la energía nuclear para el público en general y estudiantes
DISTRIBUCION (SC : Solo Carátula)
1………. A Unidad Reactores y Centrales Nucleares (RCN) 2………. H Biblioteca “Reactores y Centrales Nucleares”
EJEMPLAR No. : Destinatario :
TÍTULO : “ Que es la energía atómica.”
Proyecto/ Instalación/ Ref. : RA-1
COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA Centro Atómico Constituyentes
UNIDAD DE ACTIVIDADES
“REACTORES Y CENTRALES NUCLEARES”
Presentación :
CNEA.C.RCN.PTE.01/03 Revisión : 1
Fecha : 24. 03. 2003 Hoja : 1 de 118
PRESENTACIÓN
Actualizaciones SECTOR : Reactores Nucleares
No. Fecha Elaboración: autores Revisión Aprobación Liberación
Nombre
Apellido D.I. Adalberto Pereyra Lic. Luis F. Pecos Ing. Eduardo Porro Ing. Eduardo Porro
Firma
Fecha 16/06/2003 26/06/203 27/06/2003 27/06/2003
Índice
“
“
Que es la
Que es la
energía
energía
atómica.”
Física Experimental de Reactores
Presentación básica de nociones de la
energía nuclear para el público en general y
estudiantes.
Autor:
Diseñador IndustrialPereyra Adalberto
A.
Física Experimental de Reactores
Revisó
: Lic. Luis F. Pecos
Física Experimental de Reactores
Presentación :
CNEA.C.RCN.PE.02/03 Revisión : 0
Fecha : 00.03.2003 Hoja : 3 de 62 COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA
Centro Atómico Constituyentes
UNIDAD DE ACTIVIDADES
“REACTORES Y CENTRALES NUCLEARES”
cnea
Agradezco por su importante
colaboración para realizar esta
presentación a:
Ing. Roberto Pereira
Ing. Hugo Scolari
Y Carlos Grizutti.
Bienvenidos
Bienvenidos
A continuación les contaremos
que es la energía atómica y
para que se usa.
cnea
El Átomo La Molécula La Radiación
La Activación del átomo La Fisión
Sección eficaz
Usos de la Energía atómica En el reactor
La Reacción en cadena La Moderación
Índice
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Esc La Fusión
El Átomo
¿Qué es?
Esta compuesto por...
El átomo
Índice
cnea
El átomo
Índice
cnea
La cantidad de ellos determina
el
número
atómico
(
Z
),
define el nombre del
elemento.
El hidrógeno tiene
Z = 1,
el Uranio
Z = 92
Los protones
Son partículas de carga
El átomo
Índice
cnea
Sumados a los protones dan el
número másico
(A)
que determina el isótopo del elemento.
U235 A = 92 protones + 143 neutrones
Los neutrones
El núcleo
El átomo
Los protones se repelen por su carga eléctrica
El átomo
Los protones se repelen por su carga eléctrica
El núcleo
Fuerzas nucleares o hadrónicas
El átomo
Son más intensas que la fuerza de repulsión
eléctrica entre los
protones, por lo cual los mantiene unidos.
Son fuerzas de atracción que actúan sobre los protones y neutrones. Aparecen cuando
ambas partículas se encuentran muy próximas.
El núcleo
Fuerzas nucleares o hadrónicas
El átomo
Son más intensas que la fuerza de repulsión
eléctrica entre los
protones, por lo cual los mantiene unidos.
Son fuerzas de atracción que actúan sobre los protones y neutrones. Aparecen cuando
ambas partículas se encuentran muy próximas.
El núcleo
Fuerzas nucleares o hadrónicas
El átomo
Los neutrones, que carecen de carga eléctrica contribuyen a hacer más estable el núcleo.
Son más intensas que la fuerza de repulsión
eléctrica entre los
protones, por lo cual los mantiene unidos.
Son fuerzas de atracción que actúan sobre los protones y neutrones. Aparecen cuando
ambas partículas se encuentran muy próximas.
El núcleo
Los electrones
Son partículas de carga negativa que circundan al núcleo de los átomos.
En igual cantidad a la de los protones equilibrando el
átomo eléctricamente. Su masa es 1800 veces
menor a la de los protones. Definen las propiedades químicas del elemento
El átomo
Ya en los siglos VI y V a. C. los filósofos griegos sostenían que la materia estaba constituida por pequeñas partículas
indestructibles a las que llamaron átomos.
Dalton los define como partículas muy pequeñas,
indivisibles e indestructibles.
El átomo
Índice
cnea
Modelo atómico
De Dalton (1776–1844)
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
El átomo
Índice
cnea
Modelo atómico
De Thompson (1856–1940)
1897
Demostró la existencia de los electrones, cargados
negativamente. Los supuso colocados dentro de una
distribución uniforme de carga positiva, la cual
ocupa una esfera cuyo
radio sería de unos 10-8cm.
El átomo
Índice
cnea
Modelo atómico
De Rutherford (1871–1937)
1909
+
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
Con sus discípulos, Geiger y Marsden, bombardearon láminas muy delgadas de oro con un haz de partículas alfa. Comprobando que, la
mayoría de las partículas la
atravesaban sin desviarse, algunas se desviaban un poco y unas pocas rebotaban. Concluyeron que los
átomos estaban constituidos por un núcleo pequeño de carga positiva rodeado de un espacio
El átomo
Índice
cnea
Modelo atómico
De Bohr (1885-1962)
1913
Combinó la teoría cuántica de Planck con el modelo
atómico de Rutherford. Estableció un núcleo muy pequeño en el centro con cargas positivas, rodeado por los electrones
El átomo
Índice
cnea
Modelo atómico
De la mecánica cuántica
1950
Sostiene que los electrones son partículas muy pequeñas (cuánticas). No es posible
determinar exactamente su posición y velocidad. Se puede encontrar una probabilidad de ubicarlo en una dada región de la órbita, por lo que se los
El átomo
Índice
cnea
Modelo atómico
De la mecánica cuántica
1950
Esa nube de neutrones puede adquirir distintas formas y su tamaño es mucho mayor al del núcleo.
Se estima que el diámetro del núcleo que concentra
prácticamente toda la masa del
átomo es del orden de 10-12 cm
mientras que el de la nube 10-8
Representación mas usual de un átomo
El átomo
Es el mas liviano de todos
los elementos.
Esta formado por un
protón (núcleo)
El hidrógeno
y un electrón
El átomo
Índice
cnea
No
Atómico
(no varía)
No de
Masa
(aumenta)
Sus isótopos
El hidrógeno
H1
(hidrógeno)Z
= 1A
= 1 (1 protón)H2
(deuterio)Z
= 1A
= 2 (1 protón + 1 neutro)H3
(tritio)Z
= 1A
= 3 (1 protón + 2 neutro)El átomo
En estado natural el uranio está compuesto por el 238 (97,3%), el 235 (0.7%) y el 234 (0.005%) Artificialmente se pueden
obtener 13 isótopos mas, del 226 al 242 (no se forma el 241
).
El uranio
El átomo
Índice
cnea
N
0atómico Z= 92 (92
protones)
N
0másico A=238 (92
protones+146
neutrones)
Los iones
Son partículas con carga
eléctrica. Pueden provenir de
moléculas o átomos con
ausencia o exceso de 1 o más
electrones.
Número de protones (P) Número de electrones (e)
El átomo
Índice
cnea
p < e = anión (carga negativa)
p = e = átomo equilibrado
La Molécula
¿Qué es?
Las moléculas se
forman cuando los
átomos comparten
pares de electrones
La Molécula
Las moléculas
de agua están
formadas por
un átomo de
oxígeno y dos
de hidrógeno
hidrogeno
oxígeno
hidrógeno
El agua (H
2O)
La Molécula
Agua común H
2O
El agua
Agua pesada D
2O
Agua de tritio T
2O
La Molécula
La Radiación
¿Qué es?
cnea
Símbolo
internacional de radiación
La Radiación
La Radiación
Índice
cnea
La Radiación
de partículas
Neutrones
Índice
cnea
Produce activación o fisión, es penetrantes
Son partículas sin carga que forman parte del
núcleo de los átomos, de masa similar a la de los
protones. Por no tener carga eléctrica pueden llegar al núcleo del átomo y ser absorbidos (activación o
fisión).
Se generan en las fisiones
(alfa)
Índice
cnea
Es muy ionizante, poco penetrante.
Es un núcleo de helio sin electrones.
Esta compuesta por 2 protones y 2
neutrones.
Para detenerla alcanza una hoja de papel
(beta)
Índice
cnea
Es ionizante, penetrante.
Es una
partícula
con carga eléctrica Puede
ser positiva (positrón) o negativa (electrón)
Para detenerla son necesarios algunos
centímetros de materiales livianos, el plomo
la absorbe y emite rayos X.
El ec tr ic id ad O nd as d e ra di o M ic ro on da s In fr ar ro jo ( ca lo r) Lu z vi si bl e U lt ra vi ol et as Ra yo s X Ra yo s Ra yo s có sm ic os
Índice
cnea
Baja frecuencia
Longitud de onda larga Longitud de onda Alta frecuencia corta
(gamma)
La Radiación
electromagnética
Índice
cnea
Es ionizante, muy penetrante.
Es una radiación
electromagnética
de alta
energía y frecuencia superiores a la de la luz
visibles.
X
(equis)
Índice
cnea
Es ionizante, penetrante.
Es una radiación
electromagnética
de alta
energía y frecuencia superiores a la de la luz
visibles e inferior al
Para detenerla son necesarios algunos
centímetros de plomo.
UV
(Ultra violeta)
Índice
cnea
Es ionizante, poco penetrante.
Es una radiación
electromagnética
de
alta energía y frecuencia superiores a la
de la luz visibles e inferior al
y X.
Para detenerla son necesarios algunos
milímetros de materiales livianos.
Luz
(Visible)Índice
cnea
Es muy poco ionizante
Es una radiación electromagnética de baja energía y
frecuencia comprendida entre el rojo y el violeta. De la superposición incoherente de todo este
espectro resulta la luz blanca.
Muy poco penetrante Se detiene con una hoja de papel.
Infrarroja
(trasmisión de calor)
Índice
cnea
Es ionizante, poco penetrante.
Es una radiación
electromagnética
de baja
energía y baja frecuencia, por debajo de la
luz visible, emitida por los cuerpos calientes.
Se detiene con una delgada lámina de
aluminio
Índice
cnea
Son ionizantes, penetrantes.
Son radiaciones electromagnéticas de baja energía
y baja frecuencia, por debajo del infrarrojo,
emitidas por variaciones de campos eléctricos y magnéticos.
Se detiene con una delgada envoltura de metal conectada a tierra.
( radio, TV y telefonía)
Microondas y ondas de radio
Protección
Cuando se debe trabajar con material radiactivo hay tres factores a tener en cuenta.
El Blindaje:
Alfa Papel Beta
NeutronesAluminio Plomo Hormigón
Rayos X y
La Radiación
Índice
cnea
Distancia: La intensidad de la radiación disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente.
La Radiación
de CerenkovLas partículas cargadas de alta energía, al atravesar un medio transparente con una velocidad cercana a la de la luz, emiten una radiación electromagnética visible.
Aquí se ve dicho fenómeno en el núcleo del RA-3 (Centro Atómico Ezeiza) producido par las partículas beta en el agua del reactor.
La Radiación
de CerenkovÍndice
cnea
La radiación y los materiales radiactivos no
son un invento del siglo XX. Una parte de los
radionucleidos aparecen hace algo más de
5000 millones de años junto con los núcleos
estables, luego de reacciones nucleares
producidas en una supernova. Otra parte se
generan de núcleos estables bombardeados
por rayos cósmicos.
La Radiación
Un poco de historia
1896 Becquerel descubre por casualidad el fenómeno de la radiación al velársele unas placas fotográficas colocadas debajo de una muestra de uranio natural.
1898 Mary Curie descubre como el uranio se transforma en otros elementos a medida que emitía radiación, como por ejemplo Polonio y Radio.
1895 Roentgen descubre los rayos X. Producidos por una descarga eléctrica en un tubo al vacío.
La Radiación
1913, Bahr describe el ”Modelo Orbital del Átomo".
Un poco de historia
La Radiación
Daños
Índice
cnea
Es la energía de la radiación que es absorbida, la que produce el daño en los tejidos.
El daño depende del tipo de radiación (la radiación alfa es veinte veces mas dañina que la beta) y el órgano irradiado (el pulmón es mucho mas sensible que las tiroides a igual dosis), por lo que se deben ponderar dichos valores.
Es la energía de la radiación que es absorbida, la que produce el daño en los tejidos.
La Radiación
Dosis
Índice
cnea
Dosis absorbida : Energía entregada por la
radiación por gramo de sustancia irradiada.
Dosis absorbida : Energía entregada por la radiación por gramo de sustancia irradiada.
Dosis equivalente : Dosis absorbida ponderada en
términos del daño potencial de las diferentes radiaciones
Dosis equivalente : Dosis absorbida ponderada en términos del daño potencial de las diferentes
radiaciones
Dosis equivalente efectiva : Dosis equivalente
ponderada en términos de susceptibilidad de causar daño a diferentes tejidos.
La Radiación
Unidades
Índice
cnea
Becquerel (Bq) : Equivale a una desintegración por segundo de cualquier radionucleido.
Gray (Gy) : Cantidad de energía entregada por una radiación ionizante por unidad de masa de materia irradiada (tejido). Un gray equivale a un joule por kilogramo.
Sievert (Sv) : Dosis absorbida ponderada en
El Ente Regulador Nuclear de Argentina
Es el encargado de regular y fiscalizar la actividad nuclear en nuestro país. Aplicaciones
Medicina e
Industria
Sector Privado Sector PúblicoProducción de electricidad
NASA
Núcleo eléctrica
Argentina S.A.
CNE
Central Nuclear
Embalse
CNAI
Central Nuclear
Atucha 1
Seguridad radiológica
ARN
Autoridad Regulatoria
Nuclear
Investigación y Desarrollo
CNEA
Comisión Nacional de Energía
Atómica
CAB
Centro Atómico Bariloche
CAE
Centro
Atómico Ezeiza
CAC
Centro
Atómico
Constituyentes
Índice
cnea
Cotidianamente estamos expuestos a radiaciones ionizantes. Desde el espacio la tierra es bombardeada por radiación electromagnética de muy alta energía (rayos cósmicos), rayos
, X, ultravioleta, microondas, radiofrecuencia, etc. y partículas de alta energía (protones, neutrones, etc)
Natural de fondo
La Radiación
Neutrones X
UV Protones radiación electromagnéticapartículas de alta energía.
Tierra
Radiofrecuencia y microondas
Luz
Índice
cnea
En la tierra los
elementos radiactivos están desde sus
comienzos, como por ejemplo el Radón 220 (decaimiento del torio 232) y 222 (decaimien- to del U238) que es un gas disuelto en el agua o que emana del suelo, Potasio 40, Rubidio 87 y las series del Uranio 238 y del Torio 232
La Radiación
Natural de fondo
Índice
cnea
en los materiales de
construcción (morteros,
maderas, aislantes, cerámicas, granito, lajas, etc).
Radón 220 y 222 (suelo)
Natural de fondo
Terrestre 1.675 milisivert 82%
Cósmica 0.315 milisivert 18%
Natural 1.990 milisivert 82%
Médicas 0.4 milisivert 17%
Lluvia radiactiva 0.02 milisivert 1%
Producción núcleoeléctrica 0.001 milisivert 0%
Fuentes naturales
Fuentes Terrestres
La Radiación
La Radiación
Natural de fondo
Los seres vivos somos radiactivos.
Nuestros propios cuerpos son levemente radiactivos, a lo largo de nuestras vidas incorporamos isótopos inestables. El decaimiento radiactivo del carbono 14 posibilita utilizar la conocida técnica omonima, con la cual en arqueología se puede indagar acerca de la antigüedad de sus hallazgos.
Los niveles de radiación natural varían con la ubicación geográfica y la altura debido a la concentración de materiales radiactivos (zonas aledañas a yacimientos de materiales radiactivos) y la protección atmosférica a los rayos cósmicos ( a mas altura menor protección, los vuelos en avión están mas expuestos).
El sol es una gran fuente radiactiva.
Natural de fondo
La Radiación
La radiación ionizante puede romper moléculas de las células y matarlas, o modificar su ADN, con lo cual, si pueden llegar a reproducirse lo harán probablemente con alguna mutación. Como los seres vivos nos desarrollamos en un ambiente levemente radiactivo, estamos adaptados y toleramos estos niveles bajos. Pero a niveles mas altos, los daños sobrepasan los mecanismos de regeneración.
Es lo que ocurre por ejemplo en nuestra piel con los rayos ultra violeta (UV) cuando nos exponemos al sol del medio día con la protección de la capa de ozono disminuida.
La manera de protegerse cuando se trabaja con material radiactivo, se desarrolla en la presentación “El reactor” en el punto “radio protección”.
La Radiación
Decaimiento o desintegración
Índice
cnea
De los isótopos de Z muy grande, solo unos pocos
son estables, la mayoría
son inestables debido a las fuerzas de unión y
repulsión que actúan entre los componentes de sus
núcleos y decaen a isótopos estables emitiendo radiación.
De los isótopos de Z muy grande, solo unos pocos
son estables, la mayoría
son inestables debido a las fuerzas de unión y
repulsión que actúan entre los componentes de sus
La Radiación
Decaimiento o desintegración
Índice
cnea
Los productos de fisión y los isótopos producidos
artificialmente son inestables y llegan a un isótopo estable por decaimiento.
Los productos de fisión y los isótopos producidos
Decaimiento o desintegración
La Radiación
período de desintegración
radioisótopo
Radioisótopo Isótopo hijo
Índice
cnea
Decaimiento o desintegración
La Radiación
Índice
cnea
Se estima que transcurridos 5 períodos
(
t
1/2) el radioisótopo prácticamente
decayó en su totalidad.
Se estima que transcurridos 5 períodos
(
t
1/2) el radioisótopo prácticamente
Decaimiento o desintegración
La Radiación
Índice
cnea
Serie o familia
Es la sucesión de
decaimientos que sigue un radionucleido
hasta llegar a un isótopo estable.
Serie o familia
Es la sucesión de
(alfa)
2 protones
L
a Radiac
ión
2 neutrones.
92
U
238 -
= 90
Th
234
92
Z
U
238
A
Z
-
=
90
Th
234
A
uranio torio
Decaimiento
Índice
cnea
Z
disminuye 2
cambia el elemento
A
disminuye 4
Z
disminuye 2
cambia el elemento
Z
aumenta 1
cambia el elemento
A
NO
cambia
Z
aumenta 1
cambia el elemento
A
NO
cambia
(beta)
Decaimiento
Un neutrón se divide en una partícula
y
un protón.
L
a Radiac
ión
1 protón neutrón
1
82
Pb
214
–
=
83
Bi
214
82
Pb
214
–
=
83
Bi
214
plomo bismuto
Z
A
Z
A
Z
disminuye 1
cambia el elemento
A
NO
cambia
Z
disminuye 1
cambia el elemento
A
NO
cambia
(beta)
Decaimiento
Un protón se divide en una partícula
y un
neutrón.
L
a Radiac
ión
1 protón 1 neutrón
1
8
O
14
–
=
7
N
14
8
O
14
–
=
7
N
14
oxigeno nitrógeno
Z
A
Z
A
(gama)
Decaimiento
La radiación
son fotones de alta energía, y no producen cambios en el número atómico ni en el número de masa.L
a Radiación
27
Co
60 -
= 27
Co
60
27
Co
60
-
=
27
Co
60
Cobalto Cobalto
Z
A
Z
A
Índice
cnea
Z
NO
cambia
A
NO
cambia
Nucleido Decaimiento Período de semidesintegración. La Radiación
del
U238
Decaimiento Uranio 238 miles de millones de años
Torio 234 días Torio 230 años Radio 226 años Uranio 234 años
Plomo 214 minutos Polonio 218 minutos
Polonio 214 segundos Bismuto 210 días
Plomo 210 años Bismuto 214 minutos Polonio 210 días
Plomo 206 ---ESTABLE
Radón 222 días
Protactinio 234 minutos
Ionización
La Radiación
Índice
cnea
Los electrones son muy
fáciles de arrancar, con solo
frotar una regla de plástico
con un paño se ioniza y
atrae trocitos de papel.
Molécula
Alfa
La Radiación
Índice
cnea
Todos los tipos de radiación son ionizantes.
Por
distintos
mecanismos
arrancan
electrones o rompen la molécula, produciendo
iones de la misma.
Átomo de helio
Ion
Ion
Ionización
La Radiación
Índice
cnea
La Activación
de un átomo
¿Qué es?
Se produce cuando un
neutrón
(con la energía
adecuada) se acerca a
un átomo determinado.
La Activación de un átomo
El neutrón es capturado
por el núcleo, que
aumenta en uno el
número másico (A)
quedando
excitado
.
Posteriormente
recupera el equilibrio
liberando energía en
forma de radiación.
La Activación de un átomo
La Activación de un átomo
El neutrón es capturado
por el núcleo, que
aumenta en uno el
número másico (A)
quedando
excitado
.
Posteriormente
recupera el equilibrio
liberando energía en
forma de radiación
Se libera energía en forma de radiación
o combinaciones de ellas
Su Radiación
puede ser
La Activación de un átomo
Los
electrones
de las capas mas próximas
al núcleo, excitados por distintos
mecanismos, recuperan su nivel
energético inicial emitiendo un rayo X.
X
Radiación X
La Activación de un átomo
La fisión
¿Qué es?
La fisión
Se produce cuando un
neutrón
(con la energía
adecuada) se acerca a un
átomo fisionable de los
últimos de la tabla
periódica.
La fisión
Se produce cuando un
neutrón
(con la energía
adecuada) se acerca a un
átomo fisionable (de los
últimos de la tabla
periódica).
La fisión
Se produce cuando un
neutrón
(con la energía
adecuada) se acerca a un
átomo fisionable (de los
últimos de la tabla
periódica).
El
neutrón
es capturado
por el núcleo que aumenta
su número másico (A) en
uno, quedando
excitado
La fisión
Índice
cnea
Ejemplo:
U235 + 1 neutrón = U236
El núcleo se
rompe en
fragmentos más
pequeños
(productos de
fisión) y se
liberan
neutrones de
alta energía.
La fisión
Neutrones (instantáneos) Fragmento liviano Fragmento pesadoLa energía
cinética de los
fragmentos de
fisión y los
neutrones se
transforma en
calor debido a
los choques con
átomos vecinos.
La fisión
Fragmento liviano Fragmento pesadoLiberación de calor
Índice
cnea
Neutrones
Los nuevos
núcleos
excitados
decaen
liberando
energía en
forma de
radiación
o
y neutrones
(retardados)
La fisión
Índice
cnea
X
Neutrones
La Moderación
¿Qué es?
La Moderación
Índice
cnea
Los neutrones con alta energía
disminuyen su velocidad por choques
inelásticos con los núcleos de U238, los
que luego se desexcitan emitiendo un
gamma.
La Moderación
Índice
cnea
Los neutrones con alta energía
disminuyen su velocidad por choques
inelásticos con los núcleos de U238, los
que luego se desexcitan emitiendo un
gamma.
La Moderación
Índice
cnea
Siguen perdiendo velocidad por choques
elásticos con los núcleos de átomos
livianos, por ejemplo, los del hidrógeno
de la molécula de agua, liberando mas
calor.
La Moderación
Índice
cnea
Liberación de calor
La Moderación
Índice
cnea
Liberación de calor
La Moderación
Índice
cnea
Liberación de calor
Sección
eficaz
¿Qué es?
La sección eficaz
Índice
cnea
Para que un neutrón pueda ser capturado por un núcleo de un determinado isótopo, debe llegar a él con una determinada energía (velocidad).
Para que un neutrón pueda ser capturado por un núcleo de un determinado isótopo, debe llegar a él con una determinada energía (velocidad).
Sección eficaz: Está relacionada con la
probabilidad de que ocurra la reacción, a mayor sección eficaz más chances hay de que ésta se produzca. Depende del núcleo del isótopo y de la energía del neutrón incidente.
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
U235
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
U235
A medida que los neutrones se moderan tienen mas probabilidad de llegar a un núcleo fisionable.
La sección eficaz
La reacción
en cadena
¿Qué es?
2 neutrones fisionan a
2 átomos, generando
4 neutrones
La reacción en cadena
2 neutrones fisionan a
2 átomos, generando 4
neutrones
La reacción en cadena
Los 4 neutrones fisionan a
4 átomos, generando
8 neutrones
La reacción en cadena
La reacción en cadena
Índice
cnea
Índice
cnea
Los 8 neutrones fisionan a
8 átomos, generando
16 neutrones
Índice
cnea
La reacción en cadena
Índice
cnea
La reacción en cadena
Aumenta la cantidad de fisiones que a su vez generan mas neutrones.
Esto ocurre en una fracción de tiempo muy pequeña (millonésimas de segundo).
El frenado de los fragmentos de fisión (que poseen una gran energía cinética) produce liberación de energía en forma de calor.
Criticidad
La reacción en cadena
Índice
cnea
Se da cuando la cantidad de neutrones producidos por fisión (A), es igual a la cantidad de neutrones absorbidos más los que se escapan del sistema (B). O sea.
A<B subcrítico
A=B crítico
Criticidad
Masa crítica: Es la concentración de material fisionable necesaria para mantener una reacción en cadena (por fisiones espontáneas ) en presencia de
Volumen crítico: Es la geometría en la cual esa masa crítica puede mantener una reacción en cadena.
un moderador.
La reacción en cadena
moderador
Criticidad
La reacción en cadena
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En un reactor la masa y el volumen crítico se pueden reducir rodeando el núcleo con materiales como el grafito, que refleja como un espejo a los neutrones y los devuelve al sistema evitando que escapen.
En los reactores de baja potencia para iniciar la reacción en cadena controlada, se debe usar una fuente que aporte neutrones para el arranque.
En un reactor la masa y el volumen crítico se pueden reducir rodeando el núcleo con materiales como el grafito, que refleja como un espejo a los neutrones y los devuelve al sistema evitando que escapen.
En el
reactor
¿Que pasa en?
En el reactor
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La reacción en cadena es controlada por
una placa de cadmio que actúa como
absorbedor de neutrones.
En el reactor
La reacción en cadena es controlada por
una placa de cadmio que actúa como
absorbedor de neutrones.
En el reactor
La reacción en cadena es controlada por
una placa de cadmio que actúa como
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Barra de control
Cd
En el reactor
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una placa de cadmio que actúa como
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Criticidad
En el reactor
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Un reactor esta crítico cuando la
cantidad de neutrones producidos por
fisión (A), es igual a la cantidad de
neutrones absorbidos más los que se
escapan del sistema (B). O sea:
A<B subcrítico
A=B crítico
Reactores
fósiles
¿Sabían que existen?
Reactores fósiles
Reactores fósiles
AFRICA
GABON
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una serie de reactores naturales durante un período de 150.000 años a una potencia de 15.000 megawatts año, con un consumo aproximado de 500 toneladas de uranio, temperaturas de 300 a 450°C y presiones en torno a los 1000 bar.
El tiempo para llegar a ésta potencia mas el que llevó para bajar a cero hasta extinguirse, debió ser mayor respecto al que estuvieron a plena potencia (en total unos 500.000 años)
Reactores fósiles
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Reactores fósiles
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Los residuos de las reacciones en cadena permanecieron confinados (completamente inmovilizados) incluso, en presencia de agua y con la gran actividad geológica posterior que dio lugar a la formación de los continentes.
Reactores fósiles
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Reactores fósiles
Reactores fósiles
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Era Período Época Hace años Precámbrica 4,600,000,000 Cámbrico 570,000,000 Ordovícico 510,000,000 Silúrico 438,000,000 Devónico 410,000,000 Carbonífero 355,000,000 Pérmico 300,000,000 Triásico 250,000,000 Jurásico 205,000,000 Cretácico 135,000,000 Paleoceno 65,000,000 Eoceno 53,000,000 Oligoceno 34,000,000 Mioceno 23,000,000 Plioceno 5,300,000 Pleistoceno 1,600,000 Holoceno 100,000 Cenozoica Terciario Cuaternario Mesozoica Paleozoica
Era Período Época Hace años Precámbrica 4,600,000,000 Cámbrico 570,000,000 Ordovícico 510,000,000 Silúrico 438,000,000 Devónico 410,000,000 Carbonífero 355,000,000 Pérmico 300,000,000 Triásico 250,000,000 Jurásico 205,000,000 Cretácico 135,000,000 Paleoceno 65,000,000 Eoceno 53,000,000 Oligoceno 34,000,000 Mioceno 23,000,000 Plioceno 5,300,000 Pleistoceno 1,600,000 Holoceno 100,000 Cenozoica Terciario Cuaternario Mesozoica Paleozoica
Aparición de los precursores del hombre. 1.000.000 años
desaparición de los dinosaurios. 65.000.000 años
Reactores fósiles 1.800.000.000 años
Se extingue el 90% de la vida marina y el 70% de la terrestre. Posiblemente por gran actividad volcánica, choques de asteroides, cambios climáticos por la formación del supercontinente... o la combinación de ellas...
250.000.000 años
¿qué hacer con los residuos nucleares de la operación de reactores?
AFRICA
GABON
Reactores fósiles
Reactores fósiles
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Las condiciones de los residuos de alta actividad de los "reactores fósiles" de Oklo, son muy diferentes a las establecidas para los repositorios geológicos actuales. La temperatura de éstos no supera los 100°C (Oklo 450°C), la presión es de 50 a 100 bar (Oklo 1000 bar). Los suelos de Oklo son sedimentarios y arcillosos con una porosidad y conductividad hidráulica mucho mayor a la que tienen las formaciones geológicas seleccionadas para los repositorios actuales. En Oklo los residuos estuvieron sumergidos en agua mientras que en los repositorios actuales están incluidos en material vítreo, encapsulados en metal de considerable espesor y excelente resistencia a la corrosión y además confinados en contenedores que son colocados en perforaciónes hechas en la roca, aislados de esta por material de relleno.
Reactores fósiles
Reactores fósiles
AFRICA
GABON
Reactores fósiles
Reactores fósiles
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La fusión
¿Qué es?
La fusión se produce cuando los núcleos de dos átomos(con carga positiva que se
repelen entre sí) son obligados a
acercarse tanto (venciendo las
fuerzas de repulsión) hasta que ambos se funden en un solo núcleo.
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cnea
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La fusión
Es lo que sucede en las estrellas. Con altas
temperatura del orden de los millones de
grados centígrados y grandes campos
gravitatorios que
comprimen a la estrella acercando los núcleos de los átomos hasta fusionarlos, liberando
Liberación de calor
gran cantidad de energía en forma de calor y radiación
4
He
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La fusión
+
16
O
oxigeno carbono
12
C
+
+
3 nucleos de helio
3
4
He
4
He
helio Carbono
12
C
El sol es una estrella y su
combustible es hidrogeno que se fusiona generando helio.
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La fusión
La gran explosiónLos instrumentos con que cuenta la astronomía, telescopios ópticos, radiotelescopios, espectrosco- pios, etc, permiten estudiar todo el espectro de radiación, desde las ondas de radio (bajas energía ) hasta los rayos cósmicos (Alta energía) que emiten los astros y demás fuentes del espació. Por lo cual sabemos que todo el universo está formado por los mismos materiales que conocemos en la tierra. Esto a llevado a los científicos a pensar que todo tuvo un origen común, generando distintas teorías.
La fusión
La más conocida es la del físico George Gamow, de la gran explosión, que dio origen al espacio, al tiempo y todo lo conocido, hace quince mil millones de años.
Cuando las pequeñas partículas primordiales (quarks, protones, neutrones, electrones, etc.) disminuyeron su energía cinética (perdieron velocidad, se enfriaron) comenzaron a agruparse formando los núcleos de los átomos livianos hidrogeno y helio. Sus cargas positivas, atrajeron a los electrones de carga negativa equilibrándose eléctricamente.
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La más conocida es la del físico George Gamow, de la gran explosión, que dio origen al espacio, al tiempo y todo lo conocido, hace quince mil millones de años.
Cuando las pequeñas partículas primordiales (quarks, protones, neutrones, electrones, etc.) disminuyeron su energía cinética (perdieron velocidad, se enfriaron) comenzaron a agruparse formando los núcleos de los átomos livianos hidrogeno y helio. Sus cargas positivas, atrajeron a los electrones de carga negativa equilibrándose eléctricamente.
La fusión
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Las estrellas se forman cuando la acumulación de grandes cantidades de gas comienza a contraerse aumentando la densidad. A medida que aumenta la densidad aumenta la fuerza de gravedad que a su vez comprime aun más al gas haciéndolo más denso. La temperatura se eleva a millones de grados centígrados permitiendo que los núcleos de los átomos del gas venzan las fuerzas de repulsión y se acerquen hasta fusionarse. La energía liberada en la fusión genera una expansión (fuerzas centrifugas) opuesta a la gravedad, estabilizando a la estrella, que brillará (Liberará energías en forma de radiación) por miles de millones de años, hasta agotar su combustible.
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Las estrellas,siderales fabricas de materia
H
hidrogenoLas estrellas,siderales fabricas de materia
Los ciclos de una estrella comienzan con hidrogeno, el elemento más abundante en la naturaleza de número atómico 1 (1 protón), por fusión se forma helio, número atómico 2 (2 protones), así sucesivamente hasta llegar al hierro con un número atómico 26 (26 protones). Los restantes elementos hasta el uranio, número atómico 92, se generan en los procesos de las supernovas.
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La energía
Atómica
¿En que se usa?
Con el calor liberado en
las reacciones nucleares
se genera vapor de agua
para mover turbinas que
accionan generadores de
energía eléctrica en
centrales nucleares,
barcos y submarinos.
Usos de la Energía Atómica
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Reactor nuclear Generación de electricidad
Usos de la Energía Atómica
Bomba Circuito primario Circuito secundario Torre de enfriamient o Red de alta tensión Intercambiador de calor Fuente natural de agua
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El calor de las reacciones nucleares
Calor
Usos de la Energía Atómica
Fuel oil 41.000 Kg. Carbón 109.333 Kg. Uranio natural 1 Kg.
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Para la producción de 164.000 Kw./h se necesitan:
La cantidad de contaminantes y residuos es proporcional a la cantidad de combustible quemado.
Los residuos nucleares quedan confinados dentro del elemento combustible, gran parte de ellos, luego de ser reprocesados se utilizan nuevamente.
Usos de la Energía Atómica
Radiación
(gama)
Índice
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Irradiación de tumores.
Esterilización de alimentos (mejora su conservación)
Esterilización de residuos patógenos, barros industriales, etc.
Radiografía de estructuras industriales, etc
Esterilización de productos farmacéuticos.
Control de plagas.
Usos de la Energía Atómica
Radiación
(gama)
Control de plagas.Índice
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Se irradian distintos componentes de las
colmenas para el control de parásitos.
Inspección radiográfica de componentes diversos.
Usos de la Energía Atómica
Radiación (gamma) Control de plagas.
Índice
cnea
Usos de la Energía Atómica
Índice
cnea
Conservación de alimentos.
El uso de las radiaciones ionizantes para la conservación de alimentos tiene ya varios años de aplicación en el mundo. Las dosis de tratamiento varían de acuerdo con el producto y el objetivo buscado.
Dosis bajas:inhiben la brotación, controlan la presencia de insectos y la infestación con parásitos, retrasan la maduración.
Dosis medias: pasteurizan en frío, reducen la carga microbiana, prolongan la vida útil.
Dosis altas: esterilizan, eliminan virus.
Ventajas: No contamino el medio ambiente, no afecta el valor nutritivo ni la digestibilidad del alimento, no modifica las características sensoriales, no genera residuos, provee resultados inmediatos, asegura la cal¡dad higiénico-sanitaria. Permite el tratamiento en el envase final sellado.
Radiación de neutrones:
Producción de radioisótopos.
Activación de muestras para análisis
de elementos componentes.
Dopado de silicio para fabricar
microchip.
Irradiación de tumores por
activación de boro (BNCT).
Control de contaminación ambiental.
Usos de la Energía Atómica
Qué es BNCT?
La terapia por captura neutrónica en boro (BNCT) es una técnica binaria que requiere la presencia simultánea de un flujo de neutrones con energías adecuadas y un capturador de neutrones (10B), los cuales
interaccionan para atacar a las células del tumor sin producir daño significativo a los tejidos cuando ambos agentes se encuentran separados.
Se produce la siguiente reacción nuclear de captura en un 94%:
10B + n ® 7Li + 4He + 2,31 MeV + gamma (478 KeV)
El alcance del 7Li y el 4He (partícula alfa) en el tejido tumoral es del
orden de 5m m y 8m m respectivamente, es decir del orden del diámetro de una célula tumoral (~ 10m m).
Unas pocas partículas alfa alcanzan para destruir una célula cancerosa.
Usos de la Energía Atómica Radiación de neutrones:
Radiobiología Centro Atómico
Constituyentes
