Una reacción de fisión nuclear tiene lugar cuando los átomos de un elemento inestable son bombardeados con neutrones, dividiendo el núcleo de cada átomo en partes más pequeñas. Si la división de cada núcleo libera varios neutrones de alta velocidad que pueden dividir más núcleos del elemento, se produce una reacción en cadena. A medida que los neutrones adicionales separan más núcleos, se libera más energía y la reacción en cadena puede dar como resultado una explosión como la de una bomba nuclear. Si la reacción en cadena se controla mediante la eliminación de algunos de los neutrones adicionales, la energía todavía se libera en forma de calor, pero se puede evitar una explosión. La reacción en cadena nuclear es uno de los tres tipos de reacciones nucleares que tienen diferentes características y se pueden usar de diferentes maneras.

TL; DR (demasiado largo; no lo leyó)

un átomo nuclear la reacción en cadena es una reacción de fisión que libera neutrones adicionales. Los neutrones dividen átomos adicionales liberando aún más neutrones. A medida que el número de neutrones emitidos y el número de átomos divididos aumenta exponencialmente, puede producirse una explosión nuclear.

Los tres tipos de reacciones nucleares

El núcleo de un átomo almacena una gran cantidad de energía que puede servir propósitos útiles. Los tres tipos de reacciones nucleares que usan energía nuclear son la radiación, la fisión y la fusión. Las máquinas de rayos X médicas e industriales usan radiación de elementos radiactivos para crear imágenes del cuerpo o en materiales de prueba. Las plantas de energía y las armas nucleares usan la fisión nuclear para producir energía. La fusión nuclear impulsa al sol, pero los científicos no han podido crear una reacción de fusión nuclear a largo plazo en la Tierra aunque los esfuerzos continúan. De estos tres tipos de reacciones nucleares, solo la fisión puede crear una reacción en cadena.

Cómo comienza una reacción en cadena nuclear

La clave de una reacción en cadena nuclear es garantizar que la reacción genere neutrones adicionales y que los neutrones dividen más átomos. Debido a que el elemento uranio-235 produce varios neutrones por cada átomo dividido, este isótopo del uranio se usa en reactores nucleares y en armas nucleares.

La forma y la masa del uranio influyen en si puede tener lugar una reacción en cadena . Si la masa de uranio es demasiado pequeña, muchos de los neutrones se emiten fuera del uranio y la reacción los pierde. Si el uranio tiene la forma incorrecta, por ejemplo, una hoja plana, también se pierden demasiados neutrones. La forma ideal es una masa sólida lo suficientemente grande como para iniciar la reacción en cadena. En este caso, los neutrones extra golpean a otros átomos, y el efecto de multiplicación conduce a la reacción en cadena.

Controlando o deteniendo una reacción en cadena nuclear

La única forma de controlar o detener una cadena nuclear la reacción es evitar que los neutrones se dividan más átomos. Las barras de control hechas de un elemento absorbente de neutrones como el boro reducen la cantidad de neutrones libres y los eliminan de la reacción. Este método se usa para controlar la cantidad de energía producida por un reactor y para garantizar que la reacción nuclear permanezca bajo control.

En una planta de energía nuclear, las barras de control se elevan y bajan al combustible de uranio. Cuando está completamente baja, todas las varillas están rodeadas de combustible y absorben la mayoría de los neutrones. En ese caso, la reacción en cadena se detiene. A medida que las varillas se elevan, menos de cada varilla absorbe neutrones y la reacción en cadena se acelera. De esta forma, los operadores de la planta de energía nuclear pueden controlar y detener la reacción en cadena nuclear.

Problemas con las reacciones de la cadena nuclear

Aunque las reacciones nucleares en cadena en plantas de energía en todo el mundo entregan cantidades sustanciales de la energía eléctrica, las centrales nucleares tienen dos problemas principales. En primer lugar, siempre existe el riesgo de que el sistema de control basado en barras de control no funcione debido a fallas técnicas, errores humanos o sabotaje. En ese caso, podría haber una explosión o una liberación de radiación. En segundo lugar, el combustible usado es altamente radiactivo y debe almacenarse de forma segura durante miles de años. Este problema aún no está resuelto, y el combustible usado permanece en varias plantas de energía nuclear en la mayoría de los casos. Como resultado, los usos prácticos para las reacciones en cadena nuclear han disminuido en muchos países, incluso en los Estados Unidos.