Fisión nuclear
La fisión nuclear divide un núcleo pesado en dos fragmentos principales, normalmente acompañados de varios neutrones y de una gran liberación de energía. La razón profunda de esa energía no es simplemente que el núcleo «se rompa»: los productos están, en promedio, más ligados por nucleón.
De la captura de un neutrón a dos fragmentos
Un núcleo fisionable como el uranio-235 puede absorber un neutrón y formar un núcleo compuesto excitado. La excitación puede deformarlo hasta que se separa en dos fragmentos principales. La fisión no produce una única pareja de núcleos hijos: existe una distribución de masas de fragmentos posibles.
De dónde proceden aproximadamente 200 MeV
Los núcleos de masa intermedia se sitúan más arriba en la curva de energía de enlace por nucleón que los núcleos muy pesados. Tras la fisión, los productos finales tienen por tanto una masa total en reposo ligeramente menor que el sistema inicial. La diferencia aparece como energía según Q = Δmc². Una fisión típica de uranio-235 libera del orden de 200 MeV, principalmente como energía cinética de los fragmentos pesados, además de energía transportada por neutrones, rayos gamma y desintegraciones radiactivas posteriores.
Por qué los neutrones pueden mantener una reacción en cadena
En una fisión suelen emitirse varios neutrones. Algunos escapan o son absorbidos sin causar fisión; otros pueden provocar una nueva. El factor de multiplicación efectivo k resume el balance medio de una generación a la siguiente: si k < 1 la cadena disminuye, si k = 1 se mantiene en promedio y si k > 1 crece. «Crítico» es, por tanto, una afirmación matemática sobre este balance, no un sinónimo de explosión.
Componentes inmediatos y retardados
La mayoría de los neutrones de fisión aparecen prácticamente de inmediato, pero una pequeña fracción surge más tarde a partir de productos de fisión radiactivos. Estos neutrones retardados son importantes en la física de reactores controlados porque alargan la escala temporal de respuesta. Los propios productos de fisión suelen ser ricos en neutrones y continúan sufriendo desintegraciones beta y gamma después del episodio inicial.
Ejemplos resueltos
1. Comprobar una ecuación esquemática
En ²³⁵U + n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3n, los números másicos suman 236 en ambos lados y los números atómicos 92. La ecuación supera así la comprobación básica de conservación de A y Z.
2. Interpretar k
Si k = 0,97, cada generación produce en promedio menos fisiones sucesoras, de modo que la reacción en cadena se extingue.
3. Localizar la fuente de energía
La energía no se crea al «romper un enlace». Procede de que los productos finales tienen menor masa total en reposo y mayor energía de enlace por nucleón que el sistema inicial.