IMPORTANT: Si us voleu donar d'alta, escriviu-nos a wiki@matadejonc.cat

Fissió Nuclear

De Matawiki
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Fissió nuclear d'un àtom d'urani-235
Una fissió nuclear és una reacció nuclear mitjançant la qual un nucli atòmic pesant es divideix en dos o més nuclis lleugers i potser altres subproductes, generalment neutrons i fotons, sovint en forma de raigs gamma. La fissió pot ser una reacció molt exotèrmica que alliberi una quantitat substancial d'energia, tant en forma de radiació electromagnètica com en forma d'energia cinètica, que escalfa el material on es produeix. Aquesta energia estava prèviament emmagatzemada com a energia d'enllaç forta entre els nucleons. La fissió nuclear és una forma de transmutació atès que els fragments que es produeixen són elements diferents de l'original.

Contingut

Fonts d'energia

Les fonts d'energia són recursos materials i fenòmens naturals utilitzats per extreure energia útil per a les activitats humanes. Al llarg del segles s'han anat descobrint i utilitzant fonts d'energia molt diverses, que han anat variant en funció del desenvolupament tecnològic al què s'ha arribat en cada època històrica.

Des de la prehistòria, en que la humanitat va descobrir el foc per escalfar-se, cuinar els aliments i defensar-se, fins a l'actualitat, que cada cop més, estem utilitzant fonts d'energia renovables, com el vent i el sol per obtenir electricitat, imprescindible a la nostra vida diària.

Des de la Revolució Industrial i fins els nostres dies, les fonts d'energia més utilitzades han sigut els combustibles fòssils, principalment el carbó i el petroli. El carbó s'ha fet servir durant molts anys per accionar les màquines de vapor i les locomotores i encara avui proveeix moltes centrals termoelèctriques. El petroli entre diversos usos, l'utilitzem per a fabricar plàstics i com a combustible pels vehicles (benzina, gasoil...). L'ús d'aquests combustibles en la producció i consum d'energia provoca un dels més importants impactes ambientals, l'increment de l'efecte hivernacle.

Energies renovables/no renovables

L'energia renovable és el conjunt de fonts d'energia que periòdicament es troben a disposició dels humans i que aquests són capaços de transformar en energia útil.[1] Teòricament són inesgotables, ja que majoritàriament provenen de l'energia del sol. Considerem que es regeneren, o es renoven, naturalment de manera més ràpida a la velocitat que les consumim. Alguns exemples en són l'escalfor solar, el vent, les marees i l'escalfor dins de la terra.

El 2006, aproximadament el 18% del consum mundial d'energia havia estat generat per fonts renovables.[2] Actualment a Catalunya les energies renovables representen el 2'8% de l'energia primària i el Pla d'Energia de Catalunya 2006-2015 preveu que en 2015 aquest consum d'energies renovables es multipliqui per quatre.[3] Greenpeace va presentar un informe a la Generalitat de Catalunya segons el qual es podria arribar al 100% de producció d'energies renovables l'any 2050.[4]


L'energia no renovable o energia exhaurible és aquella font d'energia que una vegada exhaurida no es podrà o serà molt costós i difícil tornar a ser aconseguida. Fa referència a l'escala de vida humana, ja que processos com l'acumulació de carboni han tardat fins cinc-cents milions d'anys. Es basa en general en el consum de combustibles, motiu pel qual de vegades s'esmenta com a combustibles exhauribles.

La fissió nuclear és una font d'energia no renovable pel possible agotament de l'urani 232, els àtoms del qual solen ser els utilitzats en aquest procès. En canvi, la fussió nuclear si que seria renovable perque si, per exemple, utilitzen hidrogen en aquest procès que es realitza unint àtoms de poca massa atòmica per generar de la mateixa manera electricitat en un procés nuclear, es podria considerar com renovable ja que l'hidrogen s'obté de reaccions químiques com la putrefacció orgànica.[5]

Energia nuclear en l'actualitat

Mapa on es mostra l'ubicació de les centrals nuclears espanyoles

El 10 març de 2011 estaven operatius 442 reactors nuclears amb una capacitat instal·lada neta de 375.001 megawatts, segons l'Organisme Internacional d'Energia Atòmica (OIEA) de Nacions Unides. Segons el Sistema d'Informació de Reactors d'Energia (PRIS) de l'OIEA, altres 65 plantes estan actualment en etapa de construcció.[6]

Els 442 reactors estan repartits en 29 països, i al capdavant està Estats Units amb 104. No obstant això, el país amb major dependència de l'energia nuclear i que posseeix la major quantitat de reactors en relació a la seva població és França, que compta amb 58. El 2008, les centrals franceses van generar 419,8 teravatis per hora, que van cobrir el 76,2% de les necessitats energètiques del país.

Centrals nuclears a Espanya

Espanya apareix en la llista de l'OIEA amb vuit reactors operatius, d'una potència conjunta de 7.514 megawatts, que el 2008 van generar una mitjana de 56,5 teravatis / hora, equivalent al 18,3% de l'electricitat produïda al país. Les plantes són les de Santa Maria de Garoña, Almaraz I i Almaraz II; Ascó I i Ascó II, Cofrents, Vandellòs II i Trillo.[7]

Central de fissió nuclear
A Espanya es troben en funcionament 6 centrals nuclears, totes elles a la península, 2 de les quals disposen de 2 reactors cada una (Almaraz i Ascó), de manera que sumen 8 reactors d'aigua lleugera, amb una potència total instal·lada de 7.728 MWe.[8]

Avantatges i inconvenients de l'energia nuclear

Avantatges de l'energia nuclear ,un terç de l'energia generada a Europa prové de l'energia nuclear, això suposa que s'emeten 700 milions de tones de CO2 i altres contaminants generats a partir de la crema de combustibles fòssils.

Actualment es consumeixen més combustibles fòssils dels que es produeixen de manera que en un futur no gaire llunyà s'esgotarien aquests recursos. Un dels grans avantatges de l'ús de l'energia nuclear és la relació entre la quantitat de combustible utilitzat i l'energia obtinguda. Això es tradueix, també, en un estalvi en transports, residus, etc.

En ser una alternativa als combustibles fòssils com el carbó o el petroli, evitaríem el problema de l'anomenat escalfament global, lo qual, es creu que té una influència més que important amb el canvi climàtic del planeta. Milloraria la qualitat de l'aire que respirem amb el que això implicaria en el descens de malalties i qualitat de vida.

Sobre aquest últim punt convé destacar que el que realment té una influència important amb l'escalfament global són les emissions provocades pel transport per carretera i que les que generen la generació d'energia per combustibles fòssils són relativament molt poques. Tot i això, una de les aplicacions de l'energia nuclear (encara que molt poc utilitzada) és convertir-la en energia mecànica per al transport.

Actualment la generació d'energia elèctrica es realitza mitjançant reaccions de fissió nuclear, però si la fusió nuclear fora practicable, oferiria els següents avantatges:

• Obtindríem una font de combustible inesgotable. • evitaríem accidents al reactor per les reaccions en cadena que es produeixen en les fissions. • Els residus generats són molt menys radioactius. Inconvenients de l'energia nuclearEl principal inconvenient i el que la fa més perillosa és que seguretat en el seu ús recau sobre la responsabilitat de les persones. Decisions irresponsables poden provocar accidents a les centrals nuclears però, encara molt pitjor, es pot utilitzar amb finalitats militars com es demostra en la història de l'energia nuclear en què la primera vegada que es va utilitzar l'energia nuclear després de les oportunes investigacions va ser per atacar Japó en la Segona Guerra Mundial amb dues bombes nuclears.

A nivell civil, un dels principals inconvenients és la generació de residus nuclears i la dificultat per gestionar ja que triguen moltíssims anys a perdre la seva radioactivitat i perillositat.

Tot just incideix favorablement en el canvi climàtic perquè la principal font d'emissions és el transport per carretera.

En els principals països de producció d'energia nuclear per mantenir constant el nombre de reactors operatius s'haurien de construir 80 nous reactors en els propers deu anys.

Si bé econòmicament és rendible des del punt de vista del combustible consumit respecte a l'energia obtinguda no ho és tant si s'analitzen els costos de la construcció i posada en marxa d'una planta nuclear tenint en compte que, per exemple a Espanya, la vida útil de les plantes nuclears és de 40 anys.

Inconvenients de seguretat incrementats ara amb el terrorisme internacional. A més de la proliferació d'energia nuclear que obligaria a recórrer al plutoni com a combustible.

Encara que els sistemes de seguretat són molt avançats, les reaccions nuclears per fissió generen unes reaccions en cadena que si els sistemes de control fallessin provocarien una explosió radioactiva.

D'altra banda, l'energia nuclear de fusió és inviable a causa de la dificultat per escalfar el gas a temperatures tan altes i per mantenir un nombre suficient de nuclis durant un temps suficient per obtenir una energia alliberada superior a la necessària per escalfar i retenir el gas resulta altament costós.

EL futur de la Fissió Nuclear

Durant molt temps vaig es va que l'opció nuclear era lel que els governs guardaven amagat a la màniga per quan les coses es torcessin molt amb el subministrament de petroli.[9] Al cap hi ha la fi,l'energia d'origen nuclear és relativament neta (deixant de banda la qüestió de la gestió dels residus, que mereix una anotació a part) i d'una gran densitat energètica. De fet, quan se citen els possibles problemes de futur del subministrament de petroli, se sol esmentar l'energia nuclear com un puntal on recolzar-nos mentres fem la transició a un futur alimentat només amb energies renovables. Per aquest motiu, hi ha importants grups de suport a l'energia nuclear que defensen que hem d'apostar fortament per aquesta font per evitar la futura escassetat energètica. És per això sorprenent que ni les autoritats ni la indústria estiguin fent moviments clars per a expandir la implantació nuclear, i en particular a Espanya, on els moviments anti-nuclears no tenen tanta força com a Alemanya. O potser no és tan sorprenent?

L'any passat, Michael Dittmar, doctor en Física i investigador a l'Institut de Física de Partícules de Zuric, va publicar una sèrie de notícies convidades a | The Oil Drum [10] sobre els fets de l'energia nuclear i el seu futur. La sèrie porta per títol, prou significatiu, "El futur de l'energia nuclear: fets o ficció?". El Dr Dittmar analitza profundament l'estat actual de l'energia nuclear, des dels reactors de fissió convencional, passant pels reactors de quarta generació fins a arribar als avanços en fusió nuclear (explica per què sempre falten 50 anys per al primer reactor comercial de fusió nuclear).

Fets

- El 2008 es van consumir al món l'equivalent a 65.000 tones d'urani natural.    

- Les mines d'urani només van proporcionar unes 44.000 tones d'aquest urani. Les 21.000 tones restants van ser extretes de les anomenades reserves secundàries.[11]    

- Aquestes reserves secundàries són simplement urani extret i no usat, acumulat principalment durant la dècada dels 80 en la qual és obtenia més del que es feia servir. El Dr Dittmar s'estima en unes 50.000 tones l'urani acumulat en les reserves secundàries civils i en unes 500.000 tones el de les reserves militars, repartides aquestes últimes principalment entre EUA i Rússiar.[12]  

- S'estima que al ritme actual les reserves civils s'esgotaran en 3-4 anys. És impossible saber que faran EUA i Rússia amb les seves reserves militars (una part del qual estan en forma d'armes atòmiques), però és dubtós que les comparteixin.[13]

- El pic principal d'extracció d'urani es va assolir el 1980, en què es van extreure gairebé 70.000 tones. En aquell moment, a causa del excés d'oferta es va decidir reduir l'extracció, i des de fa més de deu anys l'extracció ha anat incrementant-se de nou. S'estima que el pic secundari tindrà lloc el 2040 i serà inferior a 55.000 tones, de manera que faltaran sempre almenys 10.000 tones per subministrar les necessitats actuals. 

- Per acabar d'agreujar, el 50% del combustible nuclear usat als EUA prové del desmantellament de míssils russos, amb un contracte que lliga als russos fins a 2013 i que Rússia ja ha anunciat que no té interès a renovar.[14]

Conseqüències que s'extreuen d'aquestes dades

D'aquí a 3 o 4 anys, com a molt, desaparegudes les reserves civils d'urani i si EUA i Rússia no venen al mercat lliure el seu urani militar hi haurà una demanda insatisfeta en el món d'un 30% de l'urani que es consumeix avui dia. Això significa que un 30% de les centrals nuclears hauran de ser paralitzades. Encara que el percentatge podria disminuir si els militars nord-americans i russos cedeixen part del seu urani als seus compatriotes civils. En tot cas, és dubtós que l'escassetat afecti a menys d'un 15 o 20% de les centrals. Espanya en particular ho té difícil.

L'increment d'extracció d'urani previst fins 2040 no permetrà, de cap manera, una expansió a gran escala de l'energia nuclear, abans al contrari, el parc de centrals nuclears s'haurà de reduir en un 15% o més.

Segons el geòleg | Kenneth Deffeyes, la concentració d'urani segueix una llei log-normal, la qual cosa significa que hi ha molts menys quantitat de gran concentració d'urani i més dels escassa concentració del que usualment s'espera (és a dir, amb una distribució normal). Avui dia és normal triturar una tona de roca per recuperar un quilo d'urani, però en breu dependrem menys qüantitat on s'hauran de triturar 10 o més tones de roca per extreure aquest quilo d'urani natural. En una situació de costos d'operació de maquinària creixent (per la pujada dels combustibles) és dubtós que aquesta operació sigui econòmicament viable.[15]

Conclusions

L'energia nuclear no té cap futur. És més, hauríem d'estar ja preparant-nos per gestionar la seva pèrdua, que va ser més brusca i discontínua que la del petroli (per l'efecte de les reserves secundàries).

Histora

El descobriment de fissió nuclear va ocórrer el 1938, després de gairebé cinc dècades de treball sobre la ciència de | radioactivitat i l'elaboració de nova | física nuclear que va descriure els components | d'àtoms. El 1911, el neozelandès | Ernest Rutherford va proposar un model de l'àtom en el qual un nucli molt petit, dens i positivament carregat de protons va ser envoltat per orbital, | electrons negativament carregats (| el model de Rutherford).[16] | Niels Bohr va millorar això en 1913 conciliant el comportament quàntic d'electrons (el | model de Bohr). El treball per | Henri Becquerel, | Marie Curie, | Pierre Curie, i Rutherford més lluny va elaborar això el nucli, encara que forta lligat, podria patir les formes diferents de decaïment radioactiu, i així transmutar en altres elements (per exemple, per perdent una | partícula alfa). Tots els processos sabuts radioactius abans de fissió massa canviada del nucli atòmic per no més que dos protons i dos neutrons (decaïment Alfa). El principi | d'Albert Einstein d'equivalència d'energia de masses va descriure la quantitat d'energia alliberada en aquests processos, però això no podia ser enjaezado a gran escala.

Algun treball en la transmutació nuclear havia estat fet. En 1917, Rutherford va ser capaç d'aconseguir la transmutació de nitrogen en l'oxigen, usant partícules alfa dirigides en el nitrogen 14N + α → 17O + p. . Això era la primera observació d'una reacció nuclear, és a dir una reacció en la qual les partícules d'un decaïment són usades per transformar un altre nucli atòmic. Tard o d'hora, el 1932, una reacció totalment artificial nuclear i la transmutació nuclear van ser assolides pels col · legues de Rutherford Ernest Walton i John Cockcroft, que va usar protons artificialment accelerats contra el liti 7, dividir aquest nucli en dues partícules alfa. Correntment sabien la gesta com la divisió de l'àtom, encara que això no fos la reacció de fissió moderna nuclear més tard descoberta en elements pesants.[17] Mentrestant, la possibilitat de combinar dos nuclis lleugers en la fusió nuclear havia estat estudiada en la connexió amb els processos que impulsen estrelles, i la primera reacció de fusió nuclear havia estat produïda usant nuclis de deuteri accelerats, per Mark Oliphant, el 1932.

Després que el físic anglès | James Chadwick va descobrir el neutró en el 1932,[18] | Enrico Fermi i els seus companys a Roma van estudiar els resultats de bombardejar l'urani amb neutrons el 1934.[19] Fermi va concloure que els seus experiments havien creat un nou element amb 94 protons, que ell va anomenar Hesperium. No obstant això, no tots van ser convençuts amb l'anàlisi de Fermi dels seus resultats. El químic alemany Anada Noddack notablement suggerir en el 1934 que en comptes de crear un element nou, més pesat, que "és concebible que el nucli es trenca en diversos fragments grans.[20][21]" No obstant això, la conclusió Noddack no va ser perseguida.

Després de la publicació Fermi, Otto Hahn, Lise Meitner, i Fritz Strassmann van començar a realitzar experiments similars a Berlín. Meitner, una jueva austríaca, va perdre la ciutadania amb el [1] el 1938. Ella va escapar i va acabar a Suècia, però va seguir col·laborant pel correu i per reunions amb Hahn a Suècia. Per una coincidència el seu nebot Otto Robert Frisch, també un refugiat, era també a Suècia quan Meitner va rebre una carta de Hahn que descriu la seva prova química que una mica del producte del bombardeig d'urani amb neutrons era el bari. Hahn era insegur del que la base física per a l'ésser-bari de resultats tenia una massa atòmica el 40% menys que l'urani, i no els mètodes abans sabuts de decaïment radioactiu podrien representar una diferència tan radical en la mida del nucli. A Suècia, Frisch era escèptic, però Meitner va confiar en la capacitat de Hahn com un químic. Marie Curie havia estat separant el bari del radi molts anys, i les tècniques eren conegudes.

En resum,Meitner correctament havia interpretat els resultats de Hahn per significar que el nucli d'urani s'havia fes aproximadament a la meitat. Frisch va cridar el procés "la fissió" com una analogia a la fissió binària en les ciències biològiques.

Al desembre de 1938, els Químics Alemanys Otto Hahn i Fritz Strassmann van enviar un Manuscrit de l'| ONU Naturwissenschaften. En el reportatge ells havien descobert el element de bari després de bombardejar el urani amb neutrons;[22] simultàniament, la sentència ells van comunicar aquests resultats una Lise Meitner. Meitner, I el seu nebot Otto Frisch Robert, van interpretar correctament aquests resultats de com fer servir la fissió nuclear.[23] Frisch va confirmar experimentalment això el 13 gener 1939.[24] El 1944, Hahn va rebre el premi nobel de química Per el descobriment de fissió nuclear. Alguns historiadors que han documentat la història del descobriment de fissió nuclear creuen que haurien haver concedit el premi nobel a Meitner juntament amb Hahn.[25][26][27]

L'extensió de la notíca del nou descobriment es va escampar ràpidament , que va ser vist com un efecte físic i científic completament nou. La interpretació de Meitner i Frisch del treball de Hahn i Strassmann va creuar l'Oceà Atlàntic amb Niels Bohr, que havia de donar una conferència a la Princeton. I.I. Rabi i l'Anyell Willis, dos físics d'Universitat de Colòmbia que treballen a Princeton, van sentir les notícies i el van portar a Colòmbia. Rabi va dir el que havia dit Enrico Fermi, Fermi va donar crèdit. Bohr poc temps després va ser de Princeton a Colòmbia a veure Fermi. No trobava Fermi a la seva oficina, Bohr va baixar al i va trobar Herbert L. Anderson. Bohr el va agafar per l'espatlla i va dir:"El jove, deixeu-me explicar sobre alguna cosa nova i apassionant en la física.[28] "era clar a un nombre de científics a Colòmbia que ells haurien de tractar de descobrir l'energia alliberada en la fissió nuclear d'urani del bombardeig de neutró. El 25 de gener de 1939, un equip d'Universitat de la Colòmbia va conduir el primer experiment de fissió nuclear als Estats Units, que va ser fet al soterrani de Passadís Pupin, els membres de l'equip eren Herbert L. Anderson, Eugene T. Cabina, John R. Acosamiento, Enrico Fermi, G. Norris Glasoe, i Francisca G. Fluix. L'experiment òxid d'urani de col·locació complicat dins d'una cambra d'ionització i irradiació això amb neutrons, i mesura l'energia així alliberada. "El jove, deixeu-me explicar sobre alguna cosa nova i apassionant en la física." era clar a un nombre de científics a Colòmbia que ells haurien de tractar de descobrir l'energia alliberada en la fissió nuclear d'urani del bombardeig de neutró. El 25 de gener de 1939, un equip d'Universitat de la Colòmbia va conduir el primer experiment de fissió nuclear als Estats Units,[29] que va ser fet al soterrani de Passadís Pupin, els membres de l'equip eren Herbert L. Anderson, Eugene T. Cabina, John R. Acosamiento, Enrico Fermi, G. Norris Glasoe, i Francisca G. Slack. L'experiment òxid d'urani de col·locació complicat dins d'una cambra d'ionització i irradiació això amb neutrons, i mesura l'energia així alliberada. Els resultats van confirmar que la fissió passava i va insinuar fort que això era l'urani de isòtop 235 en particular que era una fissió. L'endemà, Fifth Washington Conference de la Física Teòrica començar a Washington, DC sota els auspicis conjunts de Jorge Washington Universitat i la Institució Carnegie de Washington. Allà, les notícies sobre la fissió nuclear van ser esteses encara més lluny, que va promoure moltes demostracions experimentals més.[30]

Durant aquest període, el físic hongarès Szilárd que residia als Estats Units, va realitzar una fissió conduïda per neutrons d'àtoms pesants que podria ser usada crear una reacció en cadena nuclear. Tal reacció nuclear que utilitza neutrons era una idea que ell primer havia formulat el 1933, per llegir els comentaris de menyspreu de Rutherford sobre la generació del poder del 1932 experiment del seu equip que utilitza protons per hender el liti. No obstant això, Szilárd no havia estat capaç d'aconseguir una reacció en cadena conduïda per neutró amb àtoms lleugers de neutró rics.

En aquests reaccions en cadena conduïdes per neutró nuclear, si el nombre de neutrons secundaris produïts per cada reacció fos més gran que un, llavors cada reacció de fissió, en la teoria, podria provocar més dues reaccions. Tal sistema de creixement exponencial va oferir la possibilitat d'utilitzar la fissió d'urani com el mitjà de generar les quantitats grans d'energia, sigui per el civil , o encara per objectius militars - una bomba atòmica.

Szilard va impulsar Fermi (a Nova York) i el Joliot-Curie Frédéric (a París) a abstenir-se de publicar sobre la possibilitat d'una reacció en cadena, no sigui que el govern Nazi es doni compte de les possibilitats en vigílies de la segona Guerra mundial. Fermi va estar d'acord al autocensor, amb alguna vacil·lació. El Joliot-Curie, però, no ho va fer, i l'abril de 1939, el seu equip a París (el Joliot-Curie, Hans von Halban, i Lew Kowarski)va relatart en la Natura que el nombre de neutrons emesos amb la fissió nuclear de 235U llavors va ser relatat en 3.5 per fissió.[31]

Fonaments Físics

Gràfic d'isòtops. A l'eix d'abscisses es representa el nombre de protons (Z) mentre que en l'eix d'ordenades el nombre de neutrons (N). Els isòtops marcats en vermell són aquells que poden considerar estables.

James Chadwick va descobrir el neutró el 1933, any que es pot considerar com l'inici de la física nuclear moderna.[1] El model d'àtom proposat per Niels Bohr consisteix en un nucli central format per partícules que concentren la pràctica majoria de la massa de l'àtom (neutrons i protons), envoltat per diverses capes de partícules carregades, gairebé sense massa (electrons). Mentre que la grandària de l'àtom resulta ser d'aproximadament l'àngstrom (10-10 m), el nucli pot mesurar en fermis (10-15 m); o sigui, el nucli és 100.000 vegades menor que l'àtom.

Tots els àtoms neutres, és a dir, sense càrrega elèctrica, tenen el mateix nombre d'electrons que de protons. Un element químic es pot identificar de manera inequívoca pel nombre de protons que posseeix el nucli. Aquest nombre s'anomena nombre atòmic (Z). El nombre de neutrons (N) per a un mateix element, però, pot variar. Per a valors baixos de Z aquest nombre tendeix a ser molt semblant al de potons, però en augmentar Z es necessiten més neutrons per mantenir l'estabilitat del nucli. Als àtoms als quals només els distingeix el nombre de neutrons en el seu nucli (en definitiva, la seva massa), se'ls anomena isòtops. La massa atòmica d'un isòtop ve donada per A = Z + N u, on s'indica el nombre de protons més el de neutrons que té al seu nucli.

Per anomenar un isòtop se sol utilitzar la lletra que indica l'element químic, amb un superíndex que és la massa atòmica i un subíndex que és el nombre atòmic (per exemple, l'isòtop 238 de l'urani s'escriuria ({}_{92}^{238}\!U)

El nucli

Fitxer:Binding energy curve - common isotopes.svg
Energia de lligadura mitjana per nucleó dels iguals elements atòmics en funció de la seva massa atòmica

ls neutrons i protons que formen els nuclis tenen una massa aproximada d'1 u, estant el protó carregat elèctricament amb càrrega positiva +1, mentre que el neutró no té càrrega elèctrica. Tenint en compte únicament l'existència de les forces electromagnètica i gravitatòria, el nucli seria inestable, fent impossible l'existència de la matèria. Per aquest motiu (ja que és obvi que la matèria existeix) va ser necessari afegir als models una tercera força: la força forta (avui en dia força nuclear forta residual). Aquesta força havia de tenir com a característiques, entre d'altres, que era atractiva a distàncies molt curtes (només a l'interior dels nuclis), sent repulsiva a distàncies més curtes (de la mida d'un nucleó), que era central en cert rang de distàncies, que depenia de l'espín i que no depenia del tipus de nucleó (neutrons o protons) sobre el qual actuava. El 1935, Hideki Yukawa va donar una primera solució a aquesta nova força establint la hipòtesi de l'existència d'una nova partícula: el mesó. El més lleuger dels fondes, el pioner, és el responsable de la major part del potencial entre nucleó de llarg abast (1 fm). El potencial de Yukawa (potencial OPEP) que descriu adequadament aquesta part de la força forta es pot escriure de la següent manera: V(r)= \frac {g_{\pi}^2 \cdot (m_{\pi}\cdot c^2)^3}{3 (M \cdot c^2)^2 \cdot {\hbar}^2} \cdot \left [ s_1 \cdot s_2 + S_{12} 1+ \frac{3R}{r} + \frac{3R^2}{r^2} \right ] \cdot \frac {e^{- \frac {r}{R}}}{\frac{r}{R}}

Altres experiments que es van realitzar sobre els nuclis van indicar que la seva forma devia ser aproximadament esfèrica de radi R = 1,5 \cdot A^{1/3} fm, sent A la massa atòmica, és a dir, la suma de neutrons i protons . Això exigeix a més que la densitat dels nuclis sigui la mateixa (VαR3αA, és a dir el volum és proporcional a A. Com la densitat es troba dividint la massa pel volum \rho = \frac{A}{V} = cte). Aquesta característica va portar a l'equiparació dels nuclis amb un líquid, i per tant al model de la gota líquida, fonamental en la comprensió de la fissió dels nuclis. Energia de lligadura mitjana per nucleó dels iguals elements atòmics en funció de la seva massa atòmica

La massa d'un nucli, però, no és exactament de la suma dels seus nucleó. Tal com va demostrar Albert Einstein, l'energia que manté units a aquests nucleó s'observa com una diferència en la massa del nucli, de manera que aquesta diferència ve donada per l'equació E=m \cdot c^2. Així, pesant els diferents àtoms d'una banda, i els seus components de l'altra, pot determinar l'energia mitjana per nucleó que manté units als diferents nuclis.

A la gràfica es pot contemplar com els nuclis molt lleugers tenen menys energia de lligadura que els que són una mica més pesants (la part esquerra de la gràfica). Aquesta característica és la base de l'alliberament de l'energia en la fusió. I al contrari, a la part de la dreta es veu que els molt pesants tenen menor energia de lligadura que els que són una mica més lleugers. Aquesta és la base de l'emissió d'energia per fissió. Com es veu, és molt més gran la diferència en la part de l'esquerra (fusió) que a la de la dreta (fissió).

Referències

  1. Tecnologia energètica, de Xavier Ortega, Lluís Batet i Pere Coll. Universitat Politècnica de Catalunya. Edita Publicacions d'Abast S.L.L. i ETSEIB. Número d'edició de CPDA: M1249. Això és un enllaç a una pàgina web en català
  2. Global Status Report 2007 (PDF).
  3. Les energies renovables a Catalunya. Institut Català d'Energia Això és un enllaç a una pàgina web en català
  4. Greenpeace proposa que Catalunya produeixi tota l'electricitat amb energies renovables Directe.cat 2008 Això és un enllaç a una pàgina web en català
  5. Yahoo Respuestas
  6. El Pais internacional
  7. El Pais internacional
  8. Centrales nucleares en España, Gobierno de España
  9. http://www.crisisenergetica.org/article.php?story=20080305131124709
  10. http://www.theoildrum.com/
  11. http://europe.theoildrum.com/node/5631
  12. http://europe.theoildrum.com/node/5677
  13. http://europe.theoildrum.com/node/5744
  14. http://ca.wikipedia.org/wiki/Energia_nuclear#Fissi.C3.B3
  15. http://www.princeton.edu/hubbert/
  16. Plantilla:Cite journal
  17. Cockcroft and Walton split lithium with high energy protons April 1932.
  18. Chadwick announced his initial findings in: Plantilla:Cite journal Subsequently he communicated his findings in more detail in: Plantilla:Cite journal; and Plantilla:Cite journal
  19. E. Fermi, E. Amaldi, O. D'Agostino, F. Rasetti, and E. Segrè (1934) "Radioattività provocata da bombardamento di neutroni III," La Ricerca Scientifica, vol. 5, no. 1, pages 452–453.
  20. Plantilla:Cite journal
  21. Tacke, Ida Eva. Astr.ua.edu. Retrieved on 2010-12-24.
  22. Plantilla:Cite journal. The authors were identified as being at the Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, Berlin-Dahlem. Received 22 December 1938.
  23. Plantilla:Cite journal. The paper is dated 16 January 1939. Meitner is identified as being at the Physical Institute, Academy of Sciences, Stockholm.
  24. Plantilla:Cite journal Plantilla:Dead link. The paper is dated 17 January 1939. [The experiment for this letter to the editor was conducted on 13 January 1939; see Richard Rhodes The Making of the Atomic Bomb. 263 and 268 (Simon and Schuster, 1986).]
  25. Ruth Lewin Sime. From Exceptional Prominence to Prominent Exception: Lise Meitner at the Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry Ergebnisse 24 Forschungsprogramm Geschichte der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus (2005).
  26. Ruth Lewin Sime. Lise Meitner: A Life in Physics (University of California, 1997).
  27. Plantilla:Cite journal
  28. Richard Rhodes. The Making of the Atomic Bomb, 268 (Simon and Schuster, 1986) ISBN 0-671-44133-7.
  29. Plantilla:Cite journal
  30. Richard Rhodes. The Making of the Atomic Bomb, 267–270 (Simon and Schuster, 1986) ISBN 0-671-44133-7.
  31. Plantilla:Cite journal
Eines de l'usuari
Espais de noms
Variants
Accions
Navegació
Escola
Imprimeix/exporta
Eines