Este documento describe diferentes tipos de energía nuclear como la fisión y la fusión, así como sus fundamentos físicos y aplicaciones. La fisión nuclear se produce cuando núcleos pesados se dividen, mientras que la fusión nuclear ocurre cuando núcleos ligeros se unen. Ambos procesos liberan grandes cantidades de energía que pueden ser aprovechadas para generar electricidad. También explica cómo funcionan los reactores nucleares y los métodos para confinar plasmas de alta temperatura necesarios para la fusión.

1. Generadores de electricidad por
fusión
y fisión nuclear datación del carbono
14

2. Energía nuclear
La energía nuclear es aquella que se libera como
resultado de una reacción nuclear. Se puede
obtener por el proceso de
Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos
pesados) o bien por
Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy
livianos).
En las reacciones nucleares se libera una gran
cantidad de energía debido a que parte de la masa
de las partículas involucradas en el proceso, se
transforma directamente en energía

3. Energía nuclear

4. Reactor nuclear
En un reactor la energía nuclear es transformada en calor, el
calor
es usado para calentar agua, el agua a presión generará
vapor, el vapor moverá una turbina que
a su vez impulsará al rotor de una generador
eléctrico, obteniéndose finalmente energía
eléctrica.

5. Reactor nuclear
1. Núcleo del reactor. 2. Barras de control 3.Cambiador de calor
(generador de vapor). 4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina.
7. Alternador. 8. Bomba 9. Condesador
10. Agua de refrigeración. 11. Transformador.
12. Recinto de contención de hormigón armado.

6. fusión nuclear
Fundamentos físicos
Una reacción de fusión nuclear es un proceso según el cual se unen núcleos ligeros o intermedios
para formar núcleos más pesados, obteniéndose energía.
La fusión de un núcleo de deuterio, 2H, con un núcleo de tritio, 3H, da lugar a la formación de un
núcleo de helio-4, 4He, además de un neutrón y una energía dc 17,6 MeV, que se desprende en
forma de calor . La ecuación que describe el proceso es la siguiente:
2H + 3H ----> 4He+ 1 neutrón + 17,6 MeV
1 megaelectron volt = 1.60217646 × 10-13 joules

7. fusión nuclear
Fundamentos físicos
Los elementos atómicos empleados
normalmente en las reacciones fusión nuclear
son el Hidrógeno y sus isótopos: el Deuterio (D)
y el Tritio (T).
Las reacciones de fusión más importantes son:
D + T --> 4He + n + 17,6 MeV
D + D --> 3He + n + 3,2 MeV
D + D --> T + p + 4,03 MeV
n = neutrones
p = protones

8. fusión nuclear
Funcionamiento
• Para que tengan lugar estas reacciones debe suministrarse
a los núcleos la energía cinética necesaria para que se
aproximen los núcleos reaccionantes, venciendo así las
fuerzas de repulsión electrostáticas. Para ello se
necesita calentar el gas hasta temperaturas muy elevadas
(107 ó 108 ºC ), como las que se supone que tienen lugar
en el centro de las estrellas.
• El gas sobrecalentado a tan elevadas temperaturas, de
modo que los átomos estarán altamente ionizados, recibe
el nombre de plasma.
• El requisito de cualquier reactor de fusión nuclear es
confinar dicho plasma con la temperatura y densidad lo
bastante elevadas y durante el tiempo justo

9. fusión nuclear
Funcionamiento
Combustible utilizado para las reacciones de fusión nuclear
El Deuterio es un isótopo estable del hidrógeno formado por un protón y un neutrón. Su abundancia en el
agua es de un átomo por cada 6.500 átomos de Hidrógeno, lo que significa que con el contenido de deuterio
existente en el agua del mar (34 gramos por metro cúbico) es posible obtener una energía inagotable
mediante la fusión nuclear, y cuyo contenido energético es tal que con la cantidad de deuterio existente en
cada litro de agua de mar, la energía obtenida por la fusión nuclear de estos átomos de deuterio equivale a
250 litros de petróleo.
El otro elemento empleado en la fusión nuclear es el Tritio, es el isótopo inestable o radiactivo del átomo de
hidrógeno. Está compuesto por un protón y dos neutrones y se desintegra por emisión beta con relativa
rapidez, y aunque es escaso en la naturaleza, puede ser generado por reacciones de captura neutrónica con
los isótopos del Litio, material abundante en la corteza terrestre y en el agua del mar.

10. fusión nuclear
Funcionamiento
Confinamiento
Fusión nuclear por confinamiento inercial (FCI): Tecnología para producir la fusión termonuclear
aprovechando la inercia mecánica de pequeñas esferas sólidas y densas de Deuterio-Tritio para
calentarlas hasta la temperatura de fusión mediante la inyección de breves e intensos pulsos de
energía (radiación láser o partículas muy energéticas procedentes de un acelerador). El
bombardeo de estas esferas provoca su calentamiento y la posterior compresión de su superficie
a una altísima temperatura, formando un plasma caliente.
Capsula de deuterio-tritio

11. Utilidad de la fusión nuclear
• Entre las ventajas de este dispositivo pueden citarse las siguientes:
• La fusión nuclear es una energía limpia ya que no produce gases
nocivos y genera residuos nucleares de muy baja actividad.
• Un reactor de fusión nuclear es intrínsecamente seguro ya que la
propia reacción se detiene al cortar el suministro de combustible.
No depende de ningún sistema externo de seguridad susceptible de
errores.
• Es una fuente inagotable de energía ya que el Deuterio existe en
abundancia en la naturaleza y el Tritio es generado dentro del
propio reactor a partir del Deuterio.

12. fisión nuclear
Fundamentos físicos
Determinados núcleos pesados, como, por ejemplo, el núcleo de uranio-235, se rompen en dos núcleos
intermedios cuando se bombardean con neutrones. En este proceso, conocido como fisión
nuclear, también se emiten otras partículas, además de radiación y una gran cantidad de energía.
De la fisión de un núcleo de uranio-235 se obtiene un átomo de bario-142, un átomo de criptón-91, 3
neutrones y una energía de 210 MeV que se desprende en forma de calor. La ecuación que describe el
proceso es la siguiente:
235U + 1 neutrón ----> 142Ba + 91Kr + 3 neutrones + 210 MeV
La masa del núcleo de uranio-235 sumada con la masa del neutrón es ligeramente superior a la suma de
las masas del núcleo de bario- 142, el núcleo de criptón-91 y los tres neutrones. Este pequeño defecto
de masa se ha transformado en energía.

13. fisión nuclear
Fundamentos físicos
Cadena de reacciones nucleares
Una reacción en cadena se refiere a un proceso en el que los neutrones liberados en la fisión produce una fisión
adicional en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite. El proceso puede
ser controlado (energía nuclear) o incontrolada (armas nucleares).
Si en cada fisión provocada por un neutrón se liberan dos neutrones más, entonces el número de fisiones se duplica en
cada generación. En este caso, en 10 generaciones hay 1.024 fisiones y en 80 generaciones aproximadamente 6 x
1023 fisiones.
Energía liberada por cada fisión nuclear
165 MeV ~ Energía cinética de los productos de fisión
7 MeV ~ Rayos gamma
6 MeV ~ Energía cinética de los neutrones
7 MeV ~ Energía a partir de productos de fisión
6 MeV ~ Rayos gama de productos de fisión
9 MeV ~ Anti-neutrinos de los productos de fisión
200 MeV

14. fusión nuclear
Funcionamiento
La fisión nuclear controlada
Para mantener un control sostenido de reacción nuclear, por cada 2 o 3 neutrones puestos en
libertad, sólo a uno se le debe permitir dar a otro núcleo de uranio. Si esta relación es inferior a uno
entonces la reacción va a morir, y si es más grande va a crecer sin control (una explosión atómica). Para
controlar la cantidad de neutrones libres en el espacio de reacción debe estar presente un elemento de
absorción de neutrones. La mayoría de los reactores son controlados por medio de barras de control
hechas de neutrones de un fuerte material absorbente, como el boro o el cadmio.

15. fusión nuclear
Funcionamiento
• ¿Por qué se usa uranio?
El isótopo más común, el uranio 238. Hay una probabilidad bastante alta de que un neutrón incidente
sea capturado para formar uranio 239 en lugar de causar una fisión. Sin embargo, el uranio 235 tiene
una probabilidad de fisión más alta.
Del uranio natural, sólo el 0,7% es de uranio 235. Esto significa que se necesita una gran cantidad de
uranio para obtener la cantidad necesaria de uranio 235. Además, el uranio 235 no se pueden separar
químicamente del uranio 238, ya que los isótopos son químicamente similares.
Los métodos alternativos tuvieron que desarrollarse para separar los isótopos.

16. Utilidad de la fusión nuclear
• La fision tiene la ventaja fundamental de ser aplicable
al dia de hoy, tanto asi que ademas existen
innumerables modelos y formas de aprovechar la fision
nuclear (reactores rapidos o termicos, reproductores o
quemadores, moderados por agua, grafito, sodio
liquido.... con haz de tubos vertical, horizontal, de
uranio natural, de uranio enriquecido, de
plutonio, etc, etc, etc).
Las tecnologias de fision estan muy bien
estudiadas, hay mucha informacion y ademas ha
demostrado ser una forma segura de producir energia

17. DATACIÓN POR CARBONO-14
funcionamiento
• Los rayos cósmicos del Sol colisionan con los átomos de 14N de la
atmósfera y los convierte en 14C radioactivo, que se combina con el
oxígeno para formar CO2 radioactivo.
• Los seres vivos se encuentran en equilibrio con la atmósfera y el CO2
radioactivo es absorbido y utilizado por las plantas. Así entra en la cadena
alimenticia y en el ciclo vital del carbono.
• Todos los seres vivos contienen una proporción 14C/12C constante (uno por
cada billón)
• Al morir, cesa la incorporación de 14C y los átomos de 14C que contenga el
organismo empiezan a transformarse en 14N sin ser reemplazado por
nuevos átomos de 14C.
• El fundamento para datar un fósil se basa en el cambio producido en la
proporción 14C/12C
• La vida media del 14C es tan corta (5730 años) que este método sólo se
puede aplicar a materiales biológicos que tengan una antigüedad menor
de 60.000 años. Se usa mucho en Arqueología.

18. DATACIÓN POR CARBONO-14
funcionamiento

19. DATACIÓN POR CARBONO-14
calculo de tiempo
DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
Algunos átomos son inestables y se desintegran espontáneamente emitiendo radiaciones. Se ha
observado que el tiempo en que determinada substancia se reduce a la mitad, llamado período, es una
constante característica de ella e independiente de la cantidad que haya. La ley de Rutherford sobre la
desintegración radiactiva dice que el número de átomos de un elemento radiactivo transformados en
un tiempo determinado es proporcional al número de átomos de ese elemento que estén presentes en
la substancia, en particular, la fórmula que describe la desintegración es de la forma:
N(t) = N0·e k t
• N(t) = número de átomos radiactivos presentes al tiempo t.
• No= número de átomos radiactivos presentes originalmente,
• e = 2.7183,
• k = velocidad de desintegración,
• t = tiempo transcurrido
• t 1/2 = período del elemento utilizado.

20. conclusión
• A pesar de tener una gran cantidad de energía ilimitada hay
que saber utilizarla
• Ya que una gran energía con llena una gran responsabilidad