LA ENERGÍA NUCLEAR- HISTORIA, FUNDAMENTOS, APLICACIONES.
 
 

El funcionamiento de los reactores nucleares se controla mediante complicados instrumentos.

 Hasta hace un siglo aproximadamente no se tenia la menor idea de la estructura de los átomos y de las fuerzas que encierran. De entonces acá se han sucedido los descubrimientos y las aplicaciones, que fueron posibles merced a una serie de extraordinarias intuiciones, sobre las cuales trabajaron investigadores de todo el mundo, dotados de gran imaginación y de agudísimo espíritu crítico. Los descubrimientos ligados a científicos como Becquerel, Curie, Einstein, Rutherford, Bohr, Chadwick, Heisenberg, Hahn y Fermi, condujeron, a partir de las radiaciones invisibles emitidas por las sustancias radiactivas, a la identificación de elementos antes desconocidos, y luego, de la energía atómica; se penetró así en la más íntima estructura del átomo, llegando a los confines del microcosmos, y se realizó el sueño de los alquimistas de transformar un elemento en otro; y se fue mucho más lejos aún, pues incluso se llegó a producir elementos nuevos, que no existen en estado natural.

Mientras la energía de que nos servimos comúnmente, la contenida en los combustibles, reside en el recíproco vínculo químico que existe entre los átomos, que, por otra parte, no experimentan modificación alguna durante el proceso de elaboración energética, la energía nuclear deriva de la estructura íntima de los propios átomos. Se trata de una diferencia sustancial. En el primer caso, la cantidad total de materia que interviene en la producción de energía es inmutable (sólo varían los vínculos químicos); en el segundo se da una desaparición de materia, y su transformación en energía.

Hoy es fácil decirlo. Pero que ello implica los fundamentos de nuestro conocimiento de la naturaleza, sólo quedará claro cuando hayamos comprendido la diferencia que los físicos establecen entre materia y energía.

Materia y energía

En términos generales, se dice que materia es todo lo que se puede pesar, sea plomo o aire. Para el físico, esta afirmación es muy imprecisa, porque el peso de un cuerpo no depende sólo del propio cuerpo. Así, por ejemplo, en la Luna todo pesa la sexta parte de lo que pesa en la Tierra; por tanto, el físico fija su atención en otra propiedad, la «inercia», es decir, la propiedad por la cual todos los cuerpos materiales oponen resistencia a cualquier mutación de su estado de movimiento o reposo. Materia es, pues, lo que se halla «inerte», lo permanente de la naturaleza, lo que resiste las tentativas de apartamiento.

En cambio, la energía, como hemos visto, es el gran motor de la naturaleza; energía es todo trabajo, toda fuerza propulsora, en cualquier acontecimiento, en toda transformación de un estado de movimiento o de reposo.

¿Y cómo puede ocurrir que lo permanente se transforme en lo contrario, en lo móvil y mutable? ¿Cómo puede comprender nuestra mente un acontecimiento semejante? Además, el hecho de que tal transformación se produzca en proporciones enormes, con efectos muy espectaculares, confiere a este fenómeno un carácter más contradictorio todavía.

Mas para la naturaleza no existe contradicción alguna. Esta transformación se manifiesta continuamente en las sustancias radiactivas y, corno se ha visto, en el Sol. La contradicción, pues, reside sólo en la visión que tenemos de las cosas, no ya en las cosas en sí. Nuestro pensamiento, pese a lo claro que pueda parecernos, no hace sino aproximarse a la esencia de las cosas, sin aprehenderla concretamente.

La idea de que la materia pudiera transformarse en energía no se formuló, ni siquiera como vaga intuición, hasta que los científicos no se hallaron ante fenómenos que no permitían otra explicación. Eso ocurrió entre fines del siglo XIX y comienzos del XX, cuando Henri Becquerel, los esposos Curie y Ernest Rutherford descubrieron y estudiaron la radiactividad.

Hacia el descubrimiento del átomo

Desde la antigüedad se había admitido la idea de que la materia se compone de corpúsculos infinitamente pequeños, que ya no admiten ulterior disgregación, los átomos (del griego átomos, indivisible), aunque ya William Prout, médico y químico inglés, expuso en 1815 la hipótesis de que los átomos podrían estar compuestos, a su vez, por un elemento constitutivo originario, el átomo de hidrógeno. Por el momento sólo se trataba de suposiciones no demostradas, a las que se recurría, simplemente, tratando de explicar los fenómenos químicos.

Suponiendo que un átomo tuviera 150 metros de diámetro, el de su núcleo sería sólo de 2,5 milímetros

 Las cosas tomaron otro rumbo con el descubrimiento de la radiactividad, ya que, de pronto, la ciencia tuvo acceso a la estructura interna del átomo; en los años subsiguientes, los descubrimientos se sucedieron uno tras otro, hasta que, en 1912, Ernest Rutherford presentó el primer modelo físico del átomo, que difería notablemente de la idea que hasta entonces se había tenido de este corpúsculo. Con anterioridad, los átomos se concebían como partículas de forma variada, mientras en el modelo de Rutherford el espacio llenado por ellos estaba ocupado tan sólo por una cienmilmillonésirna de materia; se trata, pues, de un espacio casi vacío, en el cual operan fuerzas y tensiones de diversos tipos.

La transformación del radio en helio y plomo constituye un proceso complicado, que se desarrolla en las nueve fases que se indican en esta tabla.

 Todas las propiedades esenciales (materia, masa y características químicas) se concentran en un núcleo de dimensiones increíblemente pequeñas con respecto a las de la totalidad del átomo, el cual, sin embargo, no mide más que treinta milmillonésimas de milímetro. Si agrandamos imaginariamente este ente diminuto hasta conferirle un diámetro de ciento cincuenta metros (la altura de un gran campanario, superior a la de la pirámide de Cheops), su núcleo mediría... i 2,5 milímetros! El resto del espacio es un vacío, salvo la presencia de cierto número de electrones, que en nuestro átomo gigante imaginario tendrían un diámetro de un milímetro, los cuales giran en diversas órbitas, dispuestas en forma de estratos en torno al núcleo.

Los electrones, cuya presencia se descubrió algunos años antes que la radiactividad, son, por así decirlo, «átomos» de electricidad casi carentes de masa; se trata, pues, de las «cargas elementales» de electricidad. Pese a que los electrones son lo que fluye en nuestros conductores como electricidad, a su carga se le da aún hoy la calificación de «negativa», y eso no por motivos particulares y específicos, sino, sencillamente, porque Benjamín Franklin, en sus experimentos, se equivoco en lo referente a la dirección de la corriente eléctrica; y, como ocurre a menudo, cuando el error se descubrió era ya demasiado tarde para ponerle remedio.

Los electrones, pues, giran en órbitas diferentes en torno al núcleo del átomo, y lo hacen con tal velocidad que recorren su órbita cuarenta mil billones de veces por segundo. En los átomos existen siempre uno o varios estratos de electrones. Desde un punto de vista mecánico y superficial, los átomos se comportan, de hecho, como pelotas extremadamente elásticas, cuyo diámetro es el mismo de la órbita más exterior de los electrones.

Es evidente que, dadas estas condiciones, resulta bastante difícil penetrar en el núcleo del átomo. Sólo en 1932 Werner Heisenberg, después de que James Chadwick descubriera el «neutrón», pudo comprobar que los núcleos atómicos se componen sustancialmente de protones y neutrones, partículas ambas con la misma masa (1,66 cuatro millonésimas de gramo), que se diferencian sólo en su carga eléctrica, que en el neutrón es nula, mientras en el protón tiene la misma magnitud que la del electrón, aunque es de signo contrario a la de éste, es decir, positiva. Ambos pueden, mediante absorción o emisión de un electrón, transformarse uno en otro. Cuando un neutrón pierde un electrón, se convierte en protón; y viceversa, si un protón absorbe un electrón, se convierte en neutrón. En nuestro imaginario modelo de ciento cincuenta metros de diámetro, protones y neutrones tendrían un diámetro de medio milímetro, con un peso de doscientos ocho millones de toneladas. No, no es una cifra errónea; es, simplemente, la consecuencia lógica del hecho de que toda la masa de un átomo se concentra en el núcleo, constituido, como ya se ha dicho, por protones y neutrones.

Los diversos elementos químicos se diferencian por el número de protones existentes en el núcleo, equivalente al número de electrones que giran en torno al mismo núcleo, porque el átomo, en conjunto, es eléctricamente neutro, Los neutrones pueden compararse a una especie de cemento que constituye el elemento cohesivo de los protones en el núcleo; si falta ese «cernento», el núcleo se disgrega, dado que la identidad de signo de las cargas eléctricas de los protones supone su repulsión recíproca. Las fuerzas de cohesión que confieren estabilidad al núcleo atómico no son tan simples como hemos expuesto, mas estas explicaciones son suficientes para nuestros fines.

El elemento químico más simple, el hidrógeno, se compone de un protón, en torno al cual gira un electrón. En el núcleo del helio se cuentan dos protones, con otros tantos neutrones en función de «adherente», mientras en derredor del núcleo giran dos electrones. Y de modo progresivo continúa la tabla de los 83 elementos estables: el carbono tiene 6 protones, el nitrógeno 7, el hierro 26, el oro 79, el plomo 82 y el bismuto 83.

Pero las fuerzas que mantienen unidas las partículas componentes del núcleo atómico no siempre son suficientes. Cuanto más elevado es el número de protones, tanto mayor es el de neutrones que se precisan para mantener la cohesión del núcleo, hasta el punto de que el bismuto, con sus 83 protones, presenta 126 neutrones en el núcleo. Los átomos compuestos de muchas partículas no tienen, pues, la indestructible solidez que parece propia de los otros átomos.

Si el núcleo contiene más de 83 protones, no es estable. Ya el elemento ochenta y cuatro, el polonio, cuyo núcleo se compone de 84 protones y 126 neutrones, se disgrega espontáneamente transcurridos unos 197 días; es, por lo tanto, radiactivo.

A la serio de los elementos estables, que termina con el bismuto, sigue otra serie de elementos radiactivos, que incluye polonio (84), astatino (85), radón (86), francio (87), radio (88), actinio (89), torio (90), protoactinio (91) y uranio (92 protones), con el cual culmina la serie. Más allá del uranio no existen, en la naturaleza, otros elementos. El primer elemento en el cual se comprobó la desintegración espontánea fue el radio (88 protones y 138 neutrones), en el que el proceso tiene una duración media de 2300 años. Y del nombre del radio, todos los elementos en que se ha comprobado esta tendencia a la desintegración han recibido la denominación de «radiactivos»; en cuanto al radio, debe la suya a las radiaciones que emite continuamente (radius, en latín, significa rayo).

La intuición de Einstein

Esta radiación fue el fenómeno que indujo a replantear todo cuanto se había dicho antes. Radiación equivale a energía: un gramo de radio proporciona ininterrumpidamente una energía de 0,14 Cal por hora. No cabía pensar que esta energía derivase de alguna de las fuentes hasta entonces conocidas, por lo que, tratando de aclarar su origen, Einstein enunció en 1906 la ley de la equivalencia entre masa, m, y energía, E. Durante el proceso de disgregación de las sustancias radiactivas desaparece una minúscula cantidad de materia, la cual se transforma en energía y es irradiada. La fórmula con que Einstein expresó este proceso, una de las más sencillas de la Física, es:

E = mc2

E indica la cantidad de energía derivada del proceso; m, la masa de materia transformada, y e, la velocidad de la luz. Como esta última magnitud equivale a 300.000 kilómetros (o, lo que es lo mismo, 300 millones de metros) por segundo, y este valor, además, debe ser elevado al cuadrado (=90.000 billones), es evidente que la menor pérdida de masa origina una energía enorme. Según esta relación, un gramo de materia cualquiera equivale a una energía de 24,5 millones de Kwh.

A la posibilidad de liberar esta enorme cantidad de energía va ligado el temor a la bomba atómica. El ingenio que destruyó Hiroshima contenía tan sólo cinco kilogramos de material fisible. Sólo una pequeña fracción de los cinco kilogramos fue convertida en energía, pero bastó con ello para que se produjeran destrucciones iguales a las que causarían 20.000 toneladas de trinitrotolueno (TNT), el más potente de los explosivos convencionales.

Muy pronto se intentó averiguar si sería posible utilizar la energía liberada por la desintegración de las sustancias radiactivas. Pero todos los experimentos realizados utilizando el calor, o medios químicos, mecánicos o eléctricos, demostraron que la desintegración del átomo no se interrumpía, aminoraba o aceleraba con ninguno de los métodos convencionales; la desintegración no se alteraba durante todo el período característico del elemento examinado. El fenómeno no parecía apto para un aprovechamiento efectivo de la energía, pues, por ejemplo, del radio, elemento particularmente «radiactivo», se podía disponer de unos pocos gramos tan sólo.

Es fácil imaginar con qué ansiedad se siguieron estos experimentos. Se trataba de saber si la Humanidad había alcanzado la madurez necesaria para utilizar con sensatez cantidades de energía tan enormes; por otra parte, preocupaba la posibilidad de que un elemento estable Y bastante difundido, tal como el nitrógeno (que forma las dos terceras partes del aire), se «inflamara» como la pólvora de un barril, a consecuencia de un experimento particularmente «conseguido», destruyendo el mundo entero en una catástrofe apocalíptica.

En efecto, la primera utilización de la «nueva» energía fue la construcción de dos bombas que mataron a ciento cinco mil seres humanos de uno y de otro sexo y de todas las edades y que, además, minaron la salud de otras doscientas mil personas. La primera reacción atómica provocada artificialmente, por fortuna insuficiente para liberar grandes energías, la consiguió Ernest Rutherford en 1919 con el hidrógeno. De hecho, el aprovechamiento de la energía nuclear que se lleva a cabo en la actualidad consiste, en esencia, en una reacción que proseguiría con consecuencias catastróficas, atacando todo el material fisible (la llamada «reacción en cadena»), si no se adoptaran sistemas particulares de control.

La «reacción en cadena»

El experimento decisivo lo efectuaron en 1939 Otto Hahn y su ayudante Fritz Strassmann. Bombardeando con neutrones «lentos» el núcleo de uranio, elemento débilmente radiactivo, que contiene 92 protones y más de 140 neutrones, el núcleo se escinde en dos partes, por lo general una de 36 protones y otra de 56 (respectivamente, el núcleo de criptón, un gas noble, y de bario, un metal), escisión que origina una pequeña pérdida de masa, la cual se transforma en energía. Pero, a los fines de producción de energía, lo más importante es que en el proceso se liberan también neutrones (como máximo tres), en razón de que el criptón y el bario, unidos, poseen menos neutrones que el uranio; los neutrones en cuestión, a su vez, escinden nuevos átomos de uranio. Corno para lograr la fisión nuclear basta el empleo de un único neutrón, los tres neutrones producidos por la fisión del átomo de uranio escinden, a su vez otros tres núcleos. Se tienen así, en este momento, 3 x 3 = 9 neutrones, que se convierten luego en 27, 81, 243, 729... El proceso continúa, acrecentándose a modo de alud, y en fracciones de segundo transforma todo el uranio disponible; por esta razón, las reacciones atómicas se desarrollan a increíble velocidad. Este es el fenómeno denominado «reacción en cadena».

 

Cuando el núcleo de un átomo de uranio choca con un neutrón «lento», por lo general se escinde en un núcleo de bario y en otro de criptón, liberando dos o tres neutrones.

Ahora bien, la condición necesaria para que el proceso se desarrolle es que la cantidad de uranio disponible no sea demasiado reducida, ya que, de otro modo, los neutrones liberados escapan de la masa de uranio antes de que hayan podido chocar y partir un núcleo. Existe, pues, una cantidad mínima, por debajo de la cual el uranio es ineficaz y se desintegra con bastante lentitud. Pero, apenas se ha superado esta «masa crítica», la reacción en cadena se desarrolla por sí misma, porque, a causa del proceso natural de fisión, en el uranio siempre se encuentran neutrones libres. En las primeras bombas atómicas, la reacción se inició, sencillamente, aproximando dos masas, ambas inferiores a la crítica, de modo que unidas superasen el punto límite.

En la transformación de un kilogramo de uranio se pierde algo menos de un gramo de materia, que se transforma en veinte millones de Kwh. , o 17,2 miles de millones de Cal, cantidad de calor cuya obtención requeriría quemar 2500 toneladas de carbón.

Desde los experimentos de laboratorio realizados por Otto Hahn hasta la regulación y el alto aprovechamiento técnico de la energía nuclear, largo ha sido el camino recorrido, aunque lo acortó no poco la segunda Guerra Mundial; tan largo ha sido que hoy existen numerosas centrales atómicas.

Para los fines del desarrollo tecnológico, debían satisfacerse cuatro condiciones:

  1. Se requería suficiente cantidad de material fisible.
  2. Los neutrones empleados en la fisión debían ser frenados hasta convertirlos en «lentos», es decir, hasta que se desplazaran a la velocidad justa para el inicio de la fisión atómica.
  3. Debía regularse el alud de neutrones para permitir el control de la fisión atómica, que debe verificarse según una cadencia útil para el adecuado aprovechamiento tecnológico.
  4. La energía obtenida del proceso debía ser utilizable.

Disponibilidad de material fisible

Por lo que se refiere al material fisible, cierto que el uranio disponible es abundante (cada año se extraen decenas de miles de toneladas de los yacimientos de todo el mundo); pero no todo el uranio natural resulta adecuado para la fisión nuclear. Hay dos tipos diferentes de uranio, que se encuentra en amalgamas en las que la relación va del 99,3 % al 0,7 %, y más rara vez, en forma inmediatamente utilizable. En consecuencia, hay que separarlo de la masa de uranio natural, según un proceso lento y costoso, porque los dos tipos del metal se comportan, desde el punto de vista químico, del mismo modo, puesto que en ambos casos se trata de uranio con 92 protones en el núcleo. La única diferencia estriba en el número de neutrones, que en uno son 146 y en el otro 143. Los elementos idénticos desde el punto de vista químico y que sólo difieren en el número de sus neutrones se llaman «isótopos». Ahora bien, el primer isótopo del uranio, el que posee más neutrones y es más frecuente, resulta un elemento casi estable (la duración de la vida de sus átomos se cifra en algunos miles de millones de años), mientras el segundo, el de menos neutrones, resulta más raro, porque se desintegra con facilidad. Para la producción de energía atómica se necesita, precisamente, este segundo isótopo.

Cuando los Estados Unidos decidieron construir la bomba atómica, ante todo debieron crear colosales instalaciones para la producción del uranio 235, nombre que recibe el isótopo en cuestión, llamado así porque su núcleo está constituido por 92 protones más 143 neutrones = 235 partículas elementales. Dada la complejidad del proceso de separación, sería demasiado largo describirlo.

Los elementos químicos se distinguen por el número de protones con que cuentan los núcleos de sus átomos

Hidrógeno: el núcleo está constituido por un protón, alrededor del cual orbita un electrón

Helio: el núcleo está constituido por dos protones y dos neutrones, en torno de los cuales orbitan dos electrones

Litio: el núcleo está constituido por tres protones y tres neutrones, en torno de los cuales orbitan tres electrones

Ahora bien, cabe la posibilidad de proceder de otro modo, transformando el uranio 238 (el isótopo más estable, con 146 neutrones) a fin de hacerlo utilizable para la producción de energía. Vale la pena considerar los procesos que entonces tienen lugar en el átomo, porque son interesantes. Cuando en el núcleo del uranio 238 choca un neutrón no se produce una fisión, como en el caso del isótopo 235, sino que el neutrón es capturado por el núcleo. Transcurridos unos 33 minutos, un neutrón del núcleo se transforma espontáneamente en un protón, mediante fisión y emisión de un electrón; se tiene así un nuevo elemento, dotado de 93 protones y 146 neutrones, un elemento que no se da en la naturaleza, porque, como se sabe, la serie de los elementos en ella existentes termina con el uranio, que cuenta con 92 protones. Se trata, pues, de un elemento artificial, al que se ha dado el nombre de «neptunio».

Los reactores del tipo PWR (Pressurized Water Reactor) son refrigerados y «moderados» por agua mantenida a una temperatura de 280° C y a 140 atmósferas de presión. En ellos, el uranio está contenido, en forma de pastillas, en el interior de tubos de acero inoxidable o de planchas de circonio (en la foto). Los reactores de este tipo presentan la ventaja de que su funcionamiento es bastante sencillo, y el inconveniente de que se obtiene de ellos un rendimiento más bien limitado.

Pasados unos tres días, en el núcleo del neptunio se repite el mismo proceso; se forma así un átomo con 94 protones y 145 neutrones, otro elemento artificial, a, que se denomina «plutonio», que tiene una duración media de unos 35.000 años y es escindible, exactamente como el uranio 235, por neutrones de velocidad amortiguada. Así, hasta el uranio 238 resulta utilizable para la producción de energía, y la importancia del aprovechamiento del uranio sube del 1,1 % al 30 %.

En cuanto a los procedimientos técnicos, son bastante sencillos. Consisten en enriquecer el uranio natural 235 hasta el punto en que resulte posible la reacción en cadena. Esta se verifica si más de uno de los tres neutrones escindidos choca de forma precisa con otro núcleo de uranio 235. Los restantes neutrones transforman el uranio 238 en plutonio, según el proceso antes descrito. Los reactores nucleares que funcionan según este principio reciben el nombre de autorregeneradores (breeders), porque, en cierto sentido, se suministra a sí mismo el material fisible, «generándolo» (en inglés, to breed) del uranio 238.

Frenado de los neutrones

La segunda condición para la producción de energía atómica, es decir, el amortiguamiento de la velocidad de los neutrones, es todavía más fácil de realizar.

Enrico Fermi descubrió que los neutrones emitidos a gran velocidad por la escisión del núcleo de uranio sólo provocan la fisión de otros núcleos cuando son frenados hasta una velocidad óptima. El material más apto para este fin resultó ser el grafito, una de las formas con que el carbono se presenta en la naturaleza. Los neutrones chocan contra el grafito, y así pierden velocidad; por tanto, Fermi llegó a la conclusión de que era preciso aislar el combustible (o sea, el uranio) mediante una capa de grafito.

El control de la reacción en cadena

La tercera condición, el control de la reacción en cadena, es factible con el empleo de sustancias capaces de capturar neutrones libres e impedirles, por tanto, que lleven adelante la reacción en cadena. A tal respecto se puede poner como ejemplo el cadmio; en consecuencia, Fermi introdujo en el reactor barras de cadmio, colocándolas de modo que pudieran moverse adelante y atrás, con lo que regulaban la captura de los neutrones y frenaban en mayor o menor medida la subsiguiente reacción en cadena.

El 2 de diciembre de 1942. en Chicago, el reactor de Fermi fue sometido al experimento decisivo.

Es imposible describir la expectación, los temores y las esperanzas de los científicos y los técnicos comprometidos en la empresa. Se iban a coronar casi cincuenta años de investigaciones. ¿Se daban las premisas para que se produjera la reacción en cadena? Y, en caso afirmativo, ¿sería posible de verdad regularla a voluntad?, ¿o bien se produciría una catástrofe apocalíptica en el campo de juego del estadio Stagg, donde se había montado el reactor? El reloj señalaba las 15,25 cuando el reactor de Fermi alcanzó el punto «crítico», es decir, aquel en que la reacción en cadena se iniciaría, para desarrollarse bajo control.

La era atómica había comenzado, aunque se tropezaba todavía con el obstáculo que implicaba el proceso de enriquecimiento, hasta el punto de que sólo dos años y medio después se dispuso de material fisible suficiente para el primer experimento de reacción en cadena no frenada, en otras palabras, la deflagración de una bomba atómica. El 16 de julio de 1945 tuvo lugar en el desierto de Nuevo México la primera explosión nuclear de la historia.

El 6 y el 9 de agosto de 1945 se lanzaron sendas bombas atómicas, una sobre Hiroshima y otra sobre Nagasaki, donde Estados Unidos demostró todo su potencial destructor frente al mundo, acciones que obligaron al Japón a rendirse, con consecuencias sobre la población japonesa que perduran hasta el día de hoy. En ambos casos la reacción en cadena se dispuso libremente, es decir, sin recurrir al frenado por medio de barras de cadmio.

La utilización de la energía nuclear

Edificio donde se encuentra el reactor nuclear de Garching cerca de Munich (Alemania)

El aprovechamiento pacífico de la energía nuclear presenta dificultades que estriban, por una parte, en la recogida y la utilización del calor provocado por la fisión, y por otra, en la necesidad de proteger el ambiente circundante de las peligrosas radiaciones emitidas por el material fisible.

Estudiando la radiactividad se descubrió que las radiaciones en cuestión eran de tres tipos diferentes, a las que se dieron, respectivamente, los nombres de alfa, beta y gamma.

En este reactor nuclear son visibles las barras de control, en este caso de cadmio, que se insertan en los canales practicados en el “núcleo”, penetrando en él más o menos profundamente; tales barras regulan la escisión de los núcleos de uranio, lo cual tiene por consecuencia la emisión de calor y la producción de neutrones, con una absorción de neutrones variable según la profundidad a que se introducen en el núcleo .

Las radiaciones alfa resultaron ser núcleos atómicos compuestos de dos protones y dos neutrones (o sea, núcleos de helio), bastante rápidos y fruto de la desintegración del radio y de otras sustancias radiactivas. Se desplazan con una velocidad del orden de 10.000 kilómetros por segundo. Esto significa que son muy «calientes». Ceden su energía cinética a los átomos y las moléculas con que entran en colisión, o, en otras palabras, caldean el ambiente circundante. Como ya hemos visto, un gramo de radio suministra así 0,14 Cal por hora.

Las radiaciones beta resultaron ser electrones, procedentes de la transformación de los neutrones en protones, que se desplazan con una velocidad de casi 150.000 kilómetros por segundo. Su masa es muy pequeña, pero también transmiten a los átomos con los que entran en colisión su energía cinética, con lo que producen, asimismo, un efecto térmico.

Por su parte, las radiaciones gamma son, en cambio, verdaderas radiaciones, muy ricas en energía, a las que se puede definir como «radiaciones röntgen bastante penetrantes», es decir, «duras». De éstas debe estar protegido especialmente el ambiente circundante, porque los rayos gamma pueden producir graves alteraciones biológicas.

Por lo que se refiere a la utilización práctica de la energía atómica, ya se ha dicho que la construcción de centrales nucleares está todavía en fase de proyecto y desarrollo. En la actualidad no se trata ya de satisfacer las exigencias básicas en el terreno del conocimiento, sino de proyectar las mejores aplicaciones y de hallar métodos económicos.

Como «combustible» se utiliza principalmente el uranio, en el cual el isótopo 235 se enriquece del 0,7 % al 2?3 %. En el futuro es predecible una mayor utilización de reactores autorregeneradores y un mayor empleo del plutonio y, en ciertos casos, también de otros elementos radiactivos, como, por ejemplo, el torio. Por lo general, el material fisible se prepara en «elementos» en forma de barras de un metro de longitud, que, en número que oscila entre cien y cuatrocientas, constituyen, junto con las barras de cadmio orientables y deslizables entre canales a propósito, en los cuales penetran más o menos profundamente, el núcleo o corazón del reactor. En ocasiones, el material se prepara en forma de esferitas o pastillas, e incluso de compuestos de uranio, que previamente se han disuelto en agua.

Como «trampas de los neutrones» se utilizan, además del cadmio, otras sustancias, como el acero al boro, al afnio, etc.

Al objeto de impedir la salida de radiaciones peligrosas, el «núcleo» del reactor, la parte que contiene el combustible y donde se produce la energía, está rodeado por un muro bastante grueso y pesado, por regla general construido de hormigón .

Los elementos del combustible alcanzan temperaturas de hasta 1200° C. Por tanto, pueden utilizarse exactamente igual como un fuego de carbón para producir la ebullición del agua en una caldera a propósito, empleando luego el líquido, a alta presión, para accionar directamente turbinas de vapor. Pero esta técnica plantea todavía no pocas dificultades, dado que todo lo que entra en contacto con el combustible sufre una contaminación radiactiva y, en, consecuencia, puede propagar las radiaciones fuera del reactor.

Por esta razón, de ordinario se utiliza un material intermedio, un cambiador de calor, que capta el calor producido en el interior del reactor y lo transmite al agua que pone en movimiento las turbinas.

En los reactores nucleares, a tal fin se usa corrientemente agua, o bien, sodio, metal que funde a 97,8° y que, por tanto, en un sistema de este tipo permanece siempre en estado fluido.

El hecho de que el desarrollo de esta tecnología apenas haya superado la fase experimental se debe a que sólo tras largos años de prueba se determinará qué sistemas son más económicos.

Sin embargo, ya se construyen hoy centrales nucleares de varios centenares de miles de kilovatios de potencia; pronto desempeñarán un papel importante en la producción de energía.

Se han construido también reactores de pequeñas dimensiones, destinados a la propulsión de buques, rompehielos y submarinos.

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