Fisio Nuklearra: Definizioa, Prozesua eta Erabilerak

Sarrera

Erradiaktibitate naturala ezagutu zen garai berean, hainbat esperientzia egiten ari ziren atomoak partikulekin bonbardatuz (Rutherford-en eredu atomikoa). Horietan ere erradiazio naturalaren pareko portaera zuten erradiazioak gertatzen ziren. Horiek aztertzen jarraitu zuten, erreakzio nuklearren bidez erradiazio artifizialak eraginez. Horrela ikusi zen, nukleo atomiko astun batzuk zatitu egin daitezkeela, kanpotik eraginez, nukleo txikiagoetan, eta hori gertatzean energia kantitate handiak askatzen direla; hortik aurrera garatu da nukleoen fisioa deritzona.

Definizioa

Fisio nuklearra erreakzio nuklearra da, zeinean nukleo astun bat, neutroiez bonbardatuz, zatitu egiten den eta bi nukleo arin sortu. Prozesu horretan, zenbait neutroi eta energia kantitate handia askatzen dira.

Fisioaren ekuazio nuklearrak, beraz, itxura hau izango luke:

Aktibazio-energia

Uranio-235 motako nukleoa ezegonkorra bada ere, era honetako zatiketa ez da berez gertatzen. Nukleo bateko partikulek elkarrekin lotuta daude energia minimoa den egoera batean, eta lotura hori hausteko beharrezkoa den energia aktibazio-energia deituko da. Gorago aipatutako kasuan, abiadura batez nukleoarekin talka egiten duen neutroi horrek ematen du aktibazio-energia hori.

Masa-galera

Erreakzio batean energia sortzen bada, horrek adierazten du hasierako egoerak energia maila altuagoa zuela bukaerakoak baino, eta energia diferentzia hori dela kanporatzen dena. Erreakzio nuklearretan, energia diferentzia hori masen arteko diferentziari lotuta dago. Hasierako egoeran dauden protoi eta neutroien masak kontuan hartuta, eta bukaerako egoeran dauden protoi eta neutroienak, ikusiko genuke kopuruz berdinak badira ere bi egoeretako masak ez direla berdinak. Masa-galera deituko zaio, beraz, hasierako egoerako partikula subatomikoen masen eta bukaerako egoerako partikulen masen arteko diferentziari.

Einsteinek adierazi zuen ekuazioan ( ) oinarrituta, masa galera hori ( ) energia bilakatu da. Uranio-235 motako nukleoaren kasuan, adibidez, 200 MeV-eko energia askatzen da, 0,8 MeV/nukleoiko.

Prozesuaren kontrola

Nukleo baten fisioan sortu diren neutroiak beste nukleoekin talka egin dezakete, eta horrela fisioen kopurua handitu, kate-erreakzioa sortuz. Kate-erreakzio horren kontrolerako egingo den ahaleginagatik bereiziko dira fisio nuklearraren erabilera energetikoak.

Kontrolatua

Fisioetan askatutako neutroien kopurua handiegia denean, gehiegizko neutroi horiek xurgatzeko materiala sartzen da tartean, horrela erreakzio-katearen abiadura gutxituz eta beti kontrolpean mantenduz, bai gehitu nahi denean abiadura eta baita gutxitu nahi denean ere.

Hori da zentral nuklearretan eta urpekoen eta koheteen motor nuklearretan burutzen den fisio-erreakzioa.

Ez-kontrolatua

Kasu honetan, ez da elementu kontrolatzailerik erabiltzen gehiegizko neutroiak xurgatzeko, eta berehala erreakzioa leherketan bihurtzen da.

Bonba atomikoetan (nuklearretan, zehatz esateko) era honetako erreakzio kontrol-gabeak burutzen dira.