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La era Nuclear: La Era atómica fue una expresión usada durante un tiempo en la década de 1950, en la que se creía que las fuentes de energía del futuro serían nucleares. La Bomba atómica convertiría a todos los explosivos convencionales en redundantes y las centrales nucleares harían lo mismo con las fuentes de energía fósil, como el carbón o el petróleo. Había un sentimiento general de que todo usaría energía nuclear de alguna clase. Esto incluso pasaría con los automóviles, llevando a Ford a mostrar el concepto de Ford Nucleon al público en 1958. En la década de 1960 el término fue perdiendo fuerza, pero el concepto se mantuvo. En la serie de televisión Thunderbirds, se presentó una serie de vehículos completamente nuclear, como se muestran en sus cómics. En 2001: Una odisea en el espacio, incluso aparecia un bolígrafo atómico. Los expertos predijeron que gracias a las centrales nucleares del futuro la electricidad sería tan barata como el agua, o incluso más barata, y que los contadores de consumo eléctrico serían eliminados. El término fue inicialmente empleado con sentido positivo, pero en la década de 1960 las amenazas consecuentes con el desarrollo de las armas nucleares habían empezado a ser la tecnología atómica más conocida. A finales de la década de 1970, la energía atómica se encontró con dificultades económicas y el rechazo público, que llegó a su clímax con el accidente de Three Mile Island de 1979 y el desastre de Chernobil de 1986, que acabaron con las perspectivas de extender las aplicaciones de la industria nuclear. De esta forma, la expresión "edad atómica" hoy en día conlleva un sentimiento de nostalgia o de inocencia. La preocupación por el hombre debe constituir siempre el objetivo principal de todo esfuerzo tecnológico. Preocupación por los grandes problemas no resueltos de cómo organizar el trabajo humano y la distribución de la riqueza de manera que se asegure que los resultados de nuestro esfuerzo científico sean una bendición para los seres humanos, y no una maldición" Los científicos de los años 1930 confirmaron la fórmula de Einstein E=mc² utilizando máquinas que podían romper los núcleos de los átomos. La energía liberada en una transformación nuclear era tan grande que podía causar un cambio apreciable en la masa del núcleo. Pero el estudio de los núcleos – en aquellos años el área de la física en más rápido desarrollo – tuvo poco efecto sobre Einstein. Los físicos nucleares se agrupaban en equipos cada vez mayores de científicos y técnicos, financiados abundantemente por gobiernos y fundaciones, ocupados en experimentos que utilizaban grandes aparatos. Tales actividades eran muy diferentes a la usual de Einstein de dedicarse al pensamiento abstracto, trabajando sólo o con ayuda de un matemático. Por otra parte los físicos experimentales de los años 30 tenían poca necesidad de las teorías de Einstein. En agosto de 1939 los físicos nucleares fueron a ver a Einstein, no en busca de ayuda científica, sino de ayuda política. Recientemente se había descubierto la fisión del uranio. Un amigo de hacía años, Leo Szilard, y otros científicos se dieron cuenta de que el uranio se podría usar para construir bombas devastadoras. Tenían buenas razones para creer que la Alemania Nazi podría construir tales armas. Einstein, como reacción al peligro de agresión por parte de Hitler, ya había abandonado su estricto pacifismo. Ahora firmó una carta dirigida al Presidente Norteamericano, Franklin D. Roosevelt, aconsejándole entrar en acción. Esta carta, y otra de marzo de 1940 firmada por Einstein y Szilard, se unieron a los esfuerzos de otros científicos para empujar al gobierno de los Estados Unidos a que se preparase para la guerra nuclear. Einstein no jugó ningún otro papel en el proyecto de la bomba nuclear. Como alemán que había apoyado causas izquierdistas, no fue autorizado a trabajar en un proyecto tan sensible a temas de seguridad. Pero durante la guerra sí hizo algún trabajo útil como consultor de una Oficina de la Armada de Estados Unidos.

Maqueta de una central nuclear tipo PWR. Un reactor de agua a presión (PWR), es un tipo de reactor nuclear que usa agua como refrigerante y moderador de neutrones. En un PWR, el circuito primario de refrigeración está presurizado con el fin de evitar que el agua alcance su punto de ebullición, de aquí el nombre de este tipo de reactores. El PWR es uno de los tipos de reactores más utilizados a nivel mundial. Hay más de 230 reactores tipo PWR en uso para la generación de energía eléctrica (los PWR producen típicamente entre 900 y 1500 MWe), y varios cientos más que se usan para propulsión naval. El PWR fue diseñado originalmente por el Bettis Atomic Power Laboratory para ser utilizado como planta de energía en un submarino nuclear. También, algunos PWR pequeños han sido utilizados para calefacción en regiones polares (ver Army Nuclear Power Program). La figura a la derecha muestra un esquema de un reactor tipo PWR. En un PWR (y en la mayoría de los reactores nucleares de potencia), el combustible nuclear (C) calienta el agua del circuito primario entregando calor por conducción térmica a través de la vaina que contiene al combustible. El agua calentada por el combustible nuclear, se bombea (P1) hacia un tipo de intercambiador de calor llamado generador de vapor (B), en donde el calor del agua del circuito primario se transfiere hacia el agua del circuito secundario para convertirla en vapor. La transferencia de calor se lleva a cabo sin que el agua de los circuitos primario y el secundario se mezclen ya que el agua del circuito primario es radioactiva, mientras que es necesario que el agua del secundario no lo sea. El vapor que sale del generador de vapor se utiliza para mover una turbina (T) que a su vez mueve un generador eléctrico (G). En submarinos nucleares la electricidad se utiliza para alimentar una máquina eléctrica que se utiliza para la propulsión del submarino, mientras que en una planta de potencia el generador eléctrico está conectado a la red de distribución eléctrica. Tras pasar por la turbina, el vapor se enfría en un condensador (K) donde se tiene nuevamente agua líquida que es bombeada (P2) nuevamente hacia el generador de vapor. El condensador es enfriado por un tercer circuito de agua llamado circuito terciario. Se tienen dos características distintivas de los reactores de agua presurizada (PWR): En un PWR, hay tres circuitos de refrigeración (primario, secundario y terciario), que utilizan agua ordinaria (también llamada agua ligera, en el ámbito de la ingeniería nuclear). En cambio, en un reactor de agua en ebullición (BWR) hay dos circuitos. También hay otros tipos de reactores, tales como los reactores rápidos que utilizan otras sustancias en lugar de agua en sus circuitos de refrigeración. La presión en el circuito primario es típicamente de 16 MPa, que es una presión notablemente más alta que en otros reactores nucleares. Como consecuencia de esto, la temperatura de ebullición del agua se aumenta a un valor tal que se garantiza que el agua del circuito primario no se evapore durante la operación normal del reactor. En cambio, en un BWR el agua del primario no está tan presurizada y una fracción en torno al 15% se convierte en vapor en el núcleo del reactor. En algunos diseños este vapor es el que se utiliza directamente para mover la turbina, eliminando la necesidad de utilizar un generador de vapor. Ventajas Los reactores tipo PWR son muy estables debido a su tendencia a reducir su potencia ante incrementos de temperatura, esto ayuda a reducir la posibilidad de perder el control de la reacción en cadena. Los PWR pueden ser operados con un núcleo que contiene menos material fisible que el necesario para alcanzar la condición de criticidad con neutrones instantáneos (en inglés, prompt critical). Esto reduce la posibilidad de que el reactor tenga una subida incontrolada de la potencia y es una de las características de seguridad de los PWR. Puede verse también como ventaja el hecho de que al utilizar uranio enriquecido como combustible, los PWR pueden utilizar agua ordinaria como moderador en lugar de necesitar agua pesada cuya producción es costosa. Nota: esta ventaja es relativa, ya que el proceso de enriquecimiento de uranio también es un proceso costoso (ver también desventajas). Combustible: El combustible que se utiliza en reactores PWR es un óxido de uranio, donde el uranio se encuentra enriquecido en 235U en valores que van de 2 a 4%. Tras su enriquecimiento, el dióxido de uranio (UO2) en polvo se cuece a alta temperatura en un horno de sinterizado para poder endurecer el material y permitir la fabricación de pastillas (en inglés, pellets) de dióxido de uranio enriquecido. Estos pellets se ponen en vainas fabricadas con una aleación metálica de zirconio resistente a la corrosión. Estas vainas se llenan además con helio a fin de mejorar la conducción térmica (entre el pellet y la vaina). Estas vainas de combustible así terminadas se agrupan en elementos combustibles que son utilizados para formar el núcleo del reactor. Un elemento combustible típico de un PWR tiene entre 200 y 300 vainas cada uno y el núcleo de un reactor PWR tiene entre 150 y 250 elementos combustibles que, en total, contienen entre 80 y 100 toneladas de uranio. Generalmente, los elementos combustibles son bloques de 14 x 14 a 17 x 17 vainas. El elemento combustible tiene alrededor de 4 m de longitud.

La estrategia de las armas nucleares o Destrucción Mutua Asegurada es el conjunto de conceptos y estrategias ideadas bien para evitar la utilización de este tipo de armas o bien para obtener una hipotética ventaja en caso de guerra nuclear y alcanzar beneficios políticos o militares mediante la utilización de armas nucleares. Frente a la idea generalizada, compartida por el público y por numerosos especialistas, de que la única guerra nuclear posible es la guerra nuclear total y que esta implicaría el fin del mundo, los estados mayores de las principales potencias nucleares, teorizan con diferentes estrategias, para vencer en un conflicto de estas características o al menos quedar en una posición ventajosa sin desembocar en un conflicto nuclear total. Estrategia de Contención: Es la primera de las estrategias adoptada para la utilización de armamento nuclear. Se trata de un concepto sobre el que se basó la estrategia norteamericana desde 1946 hasta 1954 aproximadamente. Debido a la creciente expansión de la URSS, pretendía detener una posible agresión soviética con armas convencionales, recurriendo a las armas nucleares como medio para neutralizar esta agresión. Esta estrategia se mantuvo operativa mientras la URSS no dispuso de arsenal nuclear. Posteriormente hubo de ser modificada para adaptarla a escenarios con nuevas potencias nucleares. La disuasión comenzó a perfilarse como única estrategia válida. Estrategia de Disuasión Máxima (del Todo o de la Nada): Este es un concepto ligado a la estrategia de las represalias masivas. Trata de disuadir al adversario, haciéndole saber que ante un ataque mínimo y limitado, convencional o nuclear, se le contestará con una respuesta nuclear total. En ella se basó la estrategia norteamericana a partir de 1954, así como la soviética que, en 1962, propugnaba el mariscal Vasili Sokolovski. Estrategia Contrafuerza: Estrategia específica dentro de la estrategia de la disuasión, que trata de disponer de los medios nucleares necesarios llamados Fuerzas de Primer Ataque o First Strike, para destruir o reducir a límites tolerables la capacidad de respuesta o represalia del enemigo, es decir, las Fuerzas de Segundo Ataque o Second Strike. Estrategia Contravalor: Tiene la finalidad de destruir los núcleos urbanos y los recursos del adversario y descansa en la existencia de las Fuerzas de Segundo Ataque, que son las que llevan a cabo una respuesta cuando se ha sufrido un primer ataque nuclear conducido por el enemigo. En realidad, son las fuerzas nucleares residuales que han sobrevivido a aquel ataque y que se lanzan en represalia. Concepto de Tríada: La Tríada surge en los EE. UU. a finales de los años 50 gracias al continuo desarrollo de sistemas de armas y de nuevas tecnologías. Poco a poco se transforma en una verdadera filosofía que pretende contrarrestar la estrategia contrafuerza y se basa en un triangulo letal: -Misiles Balísticos Intercontinentales. -Submarinos nucleares. -Bombarderos de largo alcance. Lo que consigue evitar la Tríada es la destrucción del arsenal nuclear en un primer ataque enemigo gracias a la diversificación y a la dispersión de este arsenal. Los ICBM's son muy eficaces por su gran disponibilidad -pueden ser disparados en un cortísimo espacio de tiempo- pero a la vez son relativamente vulnerables porque, a pesar de estar protegidos en silos blindados, son fácilmente localizables. Los bombarderos de largo alcance, el vector de lanzamiento tradicional, tardan en situarse sobre el objetivo a pesar de tener siempre cierto número en una rotación continua en vuelo permanente. Además, son vulnerables a un ataque con interceptores o misiles tierra-aire. Los submarinos nucleares son un sistema de armas nuevo y comienzan a ser utilizado como portador de misiles nucleares SLBM. Tienen la ventaja de poder estar ocultos hasta el momento del ataque y aunque son detectables, se perfilan rápidamente como el pilar fundamental de la Tríada. Tácticas de respuesta: Ante un inminente primer ataque nuclear que pretenda eliminar una Fuerza de Segundo Ataque o Second Strike, hay dos actitudes básicas posibles de respuesta: Lanzamiento a la Alerta: También denominado LOW o Launch-on-warning, es una táctica concebida para que se libren de un primer ataque los ICBM's propios. Implica el dispararlos al recibir la señal de alerta que dan los radares avanzados o los satélites. Lanzamiento al Ataque: También llamado LOA o Launch-on-attack, se refiere a la táctica para retrasar el disparo de misiles nucleares hasta que algunas cabezas nucleares enemigas lleguen a sus objetivos. Su finalidad es evitar la posibilidad de efectuar un lanzamiento de respuesta ante una falsa alarma. link: http://www.youtube.com/watch?v=9g-8EjoVeU8

CICLO DEL CARBONO: El ciclo del carbono son las transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida. Debido a que de él depende la producción de materia orgánica que es el alimento básico y fundamental de todo ser vivo. El carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forma parte de compuestos como: la glucosa, carbohidrato importantes para la realización de procesos como: la respiración; también interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono) tal como se encuentra en la atmósfera. La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 21 años. La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración, los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como podría parecer, los animales más visibles. Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua. El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosíntesis hace posible la vida. Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el CO2 del aire y durante la fotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese mismo proceso diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de CO2 empleada en la fotosíntesis. En la medida de que el CO2 es consumido por las plantas, también es remplazado por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de la materia orgánica y como producto final de combustión del petróleo, hulla, gasolina, etc. En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenómenos naturales como los incendios. Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la que tiene en el aire. CICLO DEL OXIGENO: El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y procesos que describen la circulación del oxígeno en la biosfera terrestre.Al respirar, los animales y los seres humanos tomamos del aire el oxígeno que las plantas producen y luego exhalamos gas carbónico Las plantas, a su vez, toman el gas carbónico que los animales y los seres humanos exhalamos, para utilizarlo en el proceso de la fotosíntesis. Plantas, animales y seres humanos intercambian oxígeno y gas carbónico todo el tiempo, los vuelven a usar y los reciclan. A esto se le llama el ‘ciclo del oxígeno’. Atmósfera El O2 le confiere un carácter oxidante a la atmósfera. Se formó por fotólisis de H2O, formándose H2 y O2: H2O + hν → 1/2O2. El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene en muchas reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua, dióxido de carbono (CO2) y radiación solar. Corteza terrestre: El carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos elementos estén más o menos disponibles. La oxidación de sulfuros para dar sulfatos los hace más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos. Asimismo disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al formarse óxidos insolubles. Hidrósfera y atmósfera química básica estructuralitica: El oxígeno es ligeramente soluble en agua, aumentando su solubilidad con la temperatura. Condiciona las propiedades rédox de los sistemas acuáticos. Oxida materia bioorgánica dando el dióxido de carbono y agua. El dióxido de carbono también es ligeramente soluble en agua dando carbonatos; condiciona las propiedades ácido-base de los sistemas acuáticos. Una parte importante del dióxido de carbono atmosférico es captado por los océanos quedando en los fondos marinos como carbonato de calcio. CICLO DEL NITROGENO: El ciclo del nitrógeno es cada uno de los procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este elemento de los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico de composición de la biosfera terrestre. Efectos: Los seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO3–) es transformado a grupos aminoácidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación. Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de la fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire (donde representa un 78% en volumen). CICLO DEL AZUFRE: El azufre forma parte de proteínas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4 -2). Los organismos que ingieren estas plantas lo incorporan a las moléculas de proteína, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de sus proteínas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato. Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de dióxido de azufre (SO2), realizan entre las comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y de otra en la atmósfera, en las rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra almacenado. El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2. CICLO DEL FOSFORO: El ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico que describe el movimiento de este elemento químico en un ecosistema. Los seres vivos toman el fósforo (P) en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante meteorización se descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan a los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando éstos excretan, los descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos. Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos; los restos de las algas, peces y los esqueletos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos. De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos. El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de años. El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato. La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, pero el papel que desempeña es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN. Muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes de animales. Este elemento en la tabla periódica se denomina como "P". La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas. El fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Ya que este recurso no tiene reserva en la atmósfera, su extraccion se ve limitada a los yacimientos terrestres (la mayor en Marruecos) y la gráfica de su producción mundial se parece a la de una extraccion petrolera, en forma de campana. Con el uso actual se proyecta que se estará agotando por el 2050.

Los Recursos en el Planeta Tierra: Clasificacion: Los Recursos Renovables: Son aquellos que se renuevan rapidamente, y la sociedad puede contar con ellos permanentemente siempre que los utilice adecuadamente. Pero si no se respetan sus tiempos de regeneracion y reproduccion, estos recursos tambien corren el riesgo de agotarse. Los cultivos, la tierra, los animales y los arboles, entre otros, son ejemplos de este tipo de recursos. Tambien se considera al agua como un recurso renovable. Recursos no Renovables: Son aquellos elementos de la naturaleza que se forman muy lentamente, a lo largo del tiempo geologico del planeta. Se los considera no renovables porque una vez utilizados por la sociedad son necesarios millones de años para que se pueda regenerar. Son recursos no renovables los minerales, los metales, el petroleo y el gas natural, entre otros. Recursos Perpetuos: Los recursos y ciclos de energia que se consideran permanentesen la tierra constituyen los recursos perpetuos. El viento(energia eolica), la energia del sol (energia solar) , la energia del agua (energia hidraulica) , la fuerza de las olas (energia undimotriz) y la fuerza de las mareas (energia mareomotriz) son ejemplos de recursos perpetuos que existen en el Planeta Tierra. Recursos Energeticos: Se los considera dentro de los recursos no renovables, al igual que los minerales, los recursos energeticos tienen cada vez mayor valoracion y se los considera estrategicos. Los recursos energeticos se los puede clasificar de la siguiente manera: -Fuentes de energia Primaria: como el petroleo crudo, gas natural, carbon mineral, biomasa, leña, energia hidraulica, eolica, geotermica y solar. -Fuentes energeticas Secundarias: como la electricidad, derivados del petroleo, del carbon mineral, del gas natural y el biogas. -Energias no renovables: esta compuesta por los combustibles fosiles y los minerales energeticos o radioactivos. -Energias Renovables: estas se usan con mucho cuidado, ya que si se las cuida pueden durar infinitamente. -Energias Tradicionales: como lo son la fuerza humana y animal, el fuego y el viento. -Energias Modernas: en este grupo las fuentes mas utilizadas son las que surgieron desde la Revolucion Industrial en adelante. -Energias Convencionales y no convencionales, y tambien las Energias Alternativas. Recursos Minerales: Los minerales son recursos naturales no renovables, por ello se hace necesario una explotacion controlada de los yacimientos minerales, ya que podemos compararlos como un deposito bancario y su duracion dependera del manejo que se haga de el. Los minerales son elementos o compuestos quimicos naturales, homogeneos por su composicion y estructura y forman parte de las rocas y las micas. ¿Que metodos se utilizan para la extraccion de minerales? En el proceso de extracción minera se utilizan diferentes métodos y técnicas, veamos algunos de ellos: Extracción de mineral a cielo abierto: se realiza cuando el yacimiento puede ser explotado en la superficie; tales son los casos de las minas de hierro en Cerro Bolívar y El Pao o las minas de bauxita en Los Pijiguaos en Guayana. Extracción de mineral del subsuelo: cuando se trata de excavar a cierta profundidad para extraer el rnineral, por lo general el carbón se extrae en esa forma. Extracción por cernido: se refiere a la búsqueda de minerales en la tierra o arena, cerniéndola y pasándola por corrientes de agua como lo hacen los mineros al buscar diamantes u otras piedras preciosas. Extracción por bombeo: se refiere a la remoción de grandes cantidades de arena desde el fondo de los ríos para obtener diamantes, otras piedras preciosas u oro. ¿Como se clasifican los minerales? Tipos de minerales a) Minerales metálicos Metales abundantes: hierro, aluminio, cro mo, manganeso, titanio, magnesio. Metales escasos: cobre, plomo, zinc, estallo, tungsteno, oro, plata, platino, uranio, mercurio, molibdeno. b) Minerales no metálicos Minerales para fertilizantes y aplicaciones química (industrias químicas): cloruro de sodio, nitrato, azufre. Materiales para la construcción y edificación: cemento, grava, arena, yeso, amianto. roca triturada. Combustibles fósiles: petróleo, carbón, gas natural y lutitas. Agua: el recurso más importante. Recursos Forestales: Los recursos forestales normalmente son considerados renovables, pese a que se ha mostrado, un proceso de deforestacion constante y frecuentemente irreversible,la explotación intensiva de bosques puede ser señalada como la causa fundamental de los desastres naturales que sufren algunos países del mundo. La utilidad de los recursos forestales no radica sólo en la produccion de materias primas y bienes económicos, sino en el papel esencial que desempeñan en el funcionamiento del sistema natural, sin ellos no pudiera existir vida alguna. Es habitual distinguir entre bosques tropicales y templados. La superficie cubierta por bosques tropicales es de 1 760 millones de hectáreas y la de bosque templado es de 1 640 millones de hectáreas. En los países en desarrollo el área forestal supera los 1 000 millones de hectáreas las cuales están siendo consumidas a un ritmo de 15 a 20 millones anuales, esta deforestación se lleva a cabo a expensas del bosque tropical, que tiene una importancia fundamental. Las principales funciones de los recursos forestales pueden agruparse en protectivas, reguladoras y productivas a nivel del ecosistema, y adquieren valor económico. Problemas Ambientales: Son disturvios ocasionados por la accion antropica de los seres humanos, sombre el medio, que modifican el equilibrio natural del sistema. Cuando las actividades humanas contaminan, agotan un recurso o perjudican de alguna manera el medio ambiente, se genera un problema ambiental. Los problemas ambientales pueden darse a diversas escalas: local, regional y global. Los problemas ambientales globales alteran la vida vegetal y animal del planeta y afectan a toda la poblacion. Los avances tecnologicos, el aumento de la poblacion mundial y la sobreexplotacion de recursos naturales modifican de manera acelerada el ciclo natural de la biosfera. Ejemplos de problemas ambientales: la deforestacion, la degradacion y desertificacion de los suelos, el sobrepastoreo, la contaminacion atmosferica e hidraulica, etc. Usos de los Recursos Naturales: Uso o Manejo Sustentable: Durante las ultimas decadas, ha tomado fuerza otra forma de considerar la relacion entre la sociedad y la naturaleza para la obtencion de los recursos. Esta perspectiva se fue afirmando en la medida en que se hicieron evidentes los daños provocados por el Uso Extractivista de los recursos naturales. Como alternativa de manejo de los recursos, surgio la perspectiva del desarrollo sustentable. Estas formas de manejo de los recursos tienen en cuenta los ciclos de regeneracion, con el fin de hacer sustentable en el tiempo la existencia del recurso. Los tiempos de la economia de la sociedad se adaptan asi a los ciclos naturales de renovacion de los recursos naturales. Las actividades que se realizan de acuerdo con esta perspectiva pueden no proporcionar ganancias economicas inmediatas, pero si son mas rentables a mediano y largo plazo, en la medida en que garantizan el derecho de las generaciones futuras a contar con los mismos recursos que en el presente. Uso o Manejo Extractivista: Las acciones realizadas desde la perspectiva extractivista consideran los recursos naturales como si fueran inagotables. En los ultimos cinco siglos, el uso extractivista de los recursos de nuestro planeta se ha expandido. Por otro lado, existen estados y empresas multinacionales que desarrollan actividades de este tipo, pero no en sus paises, sino en paises perifericos. La perdida en la cantidad y calidad de los recursos y elementos naturales que implica esta forma de manejo despoja a las generaciones futuras de los servicios ambientales y los recursos con las generaciones presentes.

Energía interna : En física, la energía interna (U) de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala microscópica. Más concretamente, es la suma de: -la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de -la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades. La energía interna no incluye la energía cinética traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energía potencial que el cuerpo pueda tener por su localización en un campo gravitacional o electrostático externo. Todo cuerpo posee una energía acumulada en su interior equivalente a la energía cinética interna más la energía potencial interna.Si pensamos en constituyentes atómicos o moleculares, será el resultado de la suma de la energía cinética de las moléculas o átomos que constituyen el sistema (de sus energías de traslación, rotación y vibración) y de la energía potencial intermolecular (debida a las fuerzas intermoleculares) e intramolecular de la energía de enlace. En un gas ideal monoatómico bastará con considerar la energía cinética de traslación de sus átomos. En un gas ideal poliatómico, deberemos considerar además la energía vibracional y rotacional de las mismas. En un líquido o sólido deberemos añadir la energía potencial que representa las interacciones moleculares. Desde el punto de vista de la termodinámica, en un sistema cerrado (o sea, de paredes impermeables), la variación total de energía interna es igual a la suma de las cantidades de energía comunicadas al sistema en forma de calor y de trabajo (En termodinámica se considera el tabajo negativo cuando este entra en el sistema termodinámico, positivo cuando sale). Aunque el calor transmitido depende del proceso en cuestión, la variación de energía interna es independiente del proceso, sólo depende del estado inicial y final, por lo que se dice que es una función de estado. Del mismo modo es una diferencial exacta, a diferencia de , que depende del proceso. Algunas variaciones de la energía interna Al aumentar la temperatura de un sistema, sin que varíe nada más, aumenta su energía interna reflejado en el aumento del calor del sistema completo o de la materia estudiada. Convencionalmente, cuando se produce una variación de la energía interna manifestada en la variación del calor que puede ser cedido, mantenido o absorbido se puede medir este cambio en la energía interna indirectamente por la variación de la temperatura de la materia. Variación con modificación de la composición química Si se produce alteración de la estructura atómica-molecular, como es el caso de las reacciones químicas o cambio de estado, se habla de variación de la energía interna química o variación de la energía interna latente. Esta condición de cambio de estado se puede calcular de acuerdo a: Donde = Coeficiente de cambio de estado, medido en [kcal/m] Variación nuclear: Equivalencia entre masa y energía. Finalmente, en las reacciones de fisión y fusión se habla de energía interna nuclear.

Producción y gestión de residuos en una central nuclear. Los residuos radiactivos son residuos que contienen elementos químicos radiactivos que no tienen un propósito práctico. Es frecuentemente el subproducto de un proceso nuclear, como la fisión nuclear. El residuo también puede generarse durante el procesamiento de combustible para los reactores o armas nucleares o en las aplicaciones médicas como la radioterapia o la medicina nuclear. Se suelen clasificar por motivos de gestión en: Residuos desclasificables (o exentos): No poseen una radiactividad que pueda resultar peligrosa para la salud de las personas o el medio ambiente, en el presente o para las generaciones futuras. Pueden utilizarse como materiales convencionales. Residuos de baja actividad: poseen radiactividad gamma o beta en niveles menores a 0,04 GBq/m³ si son líquidos, 0,00004 GBq/m³ si son gaseosos, o la tasa de dosis en contacto es inferior a 20 mSv/h si son sólidos. Solo se consideran de esta categoría si además su periodo de semidesintegración es inferior a 30 años. Deben almacenarse en almacenamientos superficiales. Residuos de media actividad: poseen radiactividad gamma o beta con niveles superiores a los residuos de baja actividad pero inferiores a 4 GBq/m³ para líquidos, gaseosos con cualquier actividad o sólidos cuya tasa de dosis en contacto supere los 20 mSv/h. Al igual que los residuos de baja actividad, solo pueden considerarse dentro de esta categoría aquellos residuos cuyo periodo de semidesintegración sea inferior a 30 años. Deben almacenarse en almacenamientos superficiales. Residuos de alta actividad o alta vida media: todos aquellos materiales emisores de radiactividad alfa y aquellos materiales emisores beta o gamma que superen los niveles impuestos por los límites de los residuos de media actividad. También todos aquellos cuyo periodo de semidesintegración supere los 30 años (por ejemplo los actínidos minoritarios), deben almacenarse en almacenamientos geológicos profundos (AGP). Composición Los residuos nucleares, cuyo aspecto es igual al del combustible nuevo. Emiten radiación alfa, beta y gamma, además de generar calor como consecuencia de la desintegración radiactiva. Además contienen diferentes sustancias que desarrollan su radiactividad independientemente, lo que dificulta el tratamiento de los residuos; por ejemplo, aunque el principal elemento sea el uranio (95% de los residuos), son los productos de fisión del combustible (2% de los residuos) los que se mantienen mayor actividad durante los primeros 150-200 años. Entre estos residuos se encuentran también el plutonio 240, que tarda aproximadamente 6600 años en desintegrarse; y el neptunio 237, con una vida media de 2.130.000 años. Transporte de residuos Se genera un peligro importante en el transporte de los residuos desde las centrales al Almacén temporal centralizado, se realiza en el interior de unos grandes cilindros de metal extremadamente resistentes. Envases con residuos nucleares transuránidos. Almacenamiento de los residuos Existen medios viables para la gestión de los residuos. En el caso de los de media y baja actividad, se cuenta con dos opciones. Por un lado, el confinamiento en superficie o bien su almacenamiento en instalaciones subterráneas de baja profundidad. Por su parte, los residuos de alta actividad requieren sistemas de gestión que garanticen su aislamiento y confinamiento durante largos periodos de tiempo. Las dos opciones que existen para su almacenamiento son el almacenamiento temporal prolongado y el almacenamiento definitivo a gran profundidad o almacenamiento geológico profundo. El almacenamiento temporal prolongado permite guardar el combustible entre 100 y 300 años y puede llevarse a cabo con la tecnología existente en la actualidad a través de los almacenes temporales centralizados. Respecto a la segunda opción, el almacenamiento geológico profundo, aún ha de demostrarse que sea efectivo para periodos extremadamente largos o al menos similares a los del almacenamiento temporal prolongado. Pese a no existir una regulación internacional específica al respecto, sí que hay consenso acerca de que el almacenamiento geológico profundo es la mejor opción una vez que la tecnología ofrezca totales garantías. El ATC, sin embargo, no ofrece una solución definitiva al problema, sino que queda pendiente para generaciones futuras. Se trata, por tanto, de una opción de gestión temporal, y no final.

Un Reactor de Sal Fundida (RSF) es un tipo de reactor nuclear de fisión en el cual el principal refrigerante, o incluso el combustible mismo es una mezcla de sal fundida. Los RSF funcionan a mayores temperaturas que los reactores enfriados por agua para lograr una elevada eficiencia termodinámica manteniendo una baja presión de vapor. La habilidad de operar a presiones cercanas a la atmosférica reducen el estrés mecánico soportado por el sistema, de esa manera simplificando el diseño del reactor y mejorando su seguridad. El combustible nuclear puede estar formado por barras sólidas o ser disuelto dentro del refrigerante. En la mayoría de los diseños el combustible nuclear es disuelto en el refrigerante de sal fundida de fluoruro como tetrafluoruro de uranio (UF4). El fluido se vuelve crítico en un centro de grafito que sirve como moderador. Los reactores de fluido combustible tienen problemas de seguridad significativamente diferentes comparado con diseños de combustible sólido. Investigaciones más recientes se han centrado en las ventajas prácticas de un ciclo de refrigeración de alta temperatura y baja presión. Muchos diseños modernos dependen de combustible cerámico dispersado en una matriz de grafito, con la sal fundida otorgando la baja presión y alta temperatura de refrigeración. Las sales son mucho más eficientes para remover el calor del núcleo, reduciendo la necesidad de bombeo, tuberías, y disminuyendo el tamaño del núcleo de acuerdo a los componentes de menor escala. Hacia 1960 estaba clara la visión de una familia de reactores de sal fundida. La factibilidad técnica parecía estar en un sólido terreno – mediante una combinación compatible de sal, grafito y materiales de contención – pero se precisaba un reactor para demostrar esta tecnología. Este fue el objeto del experimento de reactor de sal fundida(MSRE en sus iniciales en inglés): demostrar que algunas de las características clave de de los propuestos reactores de energía de sal fundida podían ser incorporadas en un reactor práctico que pudiera ser operado con seguridad y fiabilidad y que pudiese ser mantenido sin excesivas dificultades. Para simplificarlo debía de ser aceptablemente pequeño, un reactor de un fluido que funcionase a 10 MW(t) o menos, con dispersión del calor en el aire, a través de una sal secundaria. Descripción : El vaso del reactor medía 5 pies de diámetro. El combustible era LiF-BeF2-ZrF4-UF4 (64-30-5-1 moléculas %), la sal secundaria era LiF-BeF2 (66-34 moléculas %), el moderador era grafito de clase CGB, y todas las otras partes en contacto con la sal eran de la aleación Hastelloy-N. El cuenco de la bomba de combustible era el espacio de agitación para el circuito de circulación, en donde alrededor de 50 gpm de combustible eran rociadas en el espacio del gas para permitir que el xenón y el kriptón escapasen de la sal. También el cuenco de la bomba estaba situada la toma a través de la cual se podían retirar muestras de la sal o se podían introducir cápsulas de sal enriquecida de combustible concentrada (UF4-LiF o PuF3). El sistema de combustible estaba situado en celdas selladas, cuyo mantenimiento se realizaba mediante herramientas de manejo a distancia a través de aberturas en el techo del escudo. Para fluidificar el combustible que circulaba por el sistema, antes y después de las labores de mantenimiento, se utilizaba un tanque de sal de LiF-BeF2. En una celda adyacente al reactor se encontraba una sencilla instalación para insuflar gas a través del combustible o para fluidificar la sal: H2-HF para retirar el óxido, F2 para retirar el uranio como UF6. La mayoría de los esfuerzos en el proyecto del MSRE entre 1960 y 1964 se dedicaron a su diseño, desarrollo y construcción. La producción y las pruebas posteriores del grafito y del Hastelloy-N, ambos apilados y en el exterior, fueron las principales actividades de desarrollo. Otras actividades incluían los trabajos en la química del reactor, el desarrollo y las técnicas de fabricación del Hastelloy-N, el desarrollo de componentes del reactor, y la planificación de mantenimiento remoto y las preparaciones. Esquema del reactor de sal fundida. Funcionamiento : El funcionamiento del MSRE se realizó durante 5 años, desde la carga de la sal en 1964 hasta el fin del funcionamiento nuclear en diciembre de 1969. Todos los objetivos del experimento fueron alcanzados en este período. Las comprobaciones y las pruebas prenucleares incluían la circulación de la sal de flujo y de combustible durante 1.000 horas. La prueba nuclear del MSRE empezó en junio de 1965, con la adición de 235U enriquecido como UF4-LiF a la sal portadora para que el reactor alcanzara su criticidad. Después de experimentos con energía cero, para medir los coeficientes de fiabilidad y reactividad de las varillas, el reactor fue apagado y se realizaron las preparaciones finales para el funcionamiento con energía. El incremento de potencia fue retrasado cuando se polimerizaron vapores del aceite que se había filtrado dentro de la bomba de combustible por los gases radioactivos resultantes, y se pegaron a los filtros y válvulas de gas. La máxima potencia, que se limitó a 7,4 MW(t) por la capacidad del sistema de rechazo de calor, se alcanzó en mayo de 1966. Después de dos meses de funcionamiento a toda potencia, el reactor fue apagado durante 3 meses debido al fallo de uno de principales ventiladores de refrigeración. Otras demoras posteriores se produjeron como consecuencia de la conexión de las conducciones de salida de gas, pero a finales de 1966 la mayoría de los problemas de arranque quedaban atrás. Durante los siguientes 15 meses, el reactor estuvo en criticidad durante el 80% del tiempo, con períodos de funcionamiento de 1, y 6 meses que fueron interrumpidos por un drenaje de combustible. Para marzo de 1968, los objetivos iniciales del MSRE se habían cubierto, y se finalizó el funcionamiento nuclear con 235U. Para aquella fecha, el 233U se encontraba ya ampliamente disponible, de modo que el programa del MSRE se amplió para incluir la sustitución con 233U en la sal de combustible, enfocándose su funcionamiento a la observación de las nuevas características nucleares. Utilizando las instalaciones de procesamiento en la propia planta, las sales de fluidificación y las de combustible se fluoraron para recuperar el uranio de ellas como UF6. Entonces se añadió el 233UF4-LiF a la sal de transporte, y en octubre de 1968, el MSRE se convirtió en el primer reactor mundial que funcionaba con 233U. Los experimentos a potencia cero del 233U y las pruebas dinámicas confirmaron las características neutrónicas previstas. Una consecuencia inesperada del procesado de la sal fue que sus propiedades físicas se vieron ligeramente alteradas de modo que la cantidad de gas habitual que entraba desde la bomba de combustible al circuito se vio incrementada. El gas en circulación y las fluctuaciones de potencia que lo acompañaban fueron eliminadas haciendo funcionar la bomba de combustible a una velocidad ligeramente menor. El funcionamiento a alta potencia durante varios meses permitió una medida muy meticulosa del ratio de captura a fisión, para el 233U en este reactor, completando los objetivos del funcionamiento del 233U. En los meses finales de funcionamiento, se realizaron investigaciones sobre la separación del xenón, la deposición de los productos de fisión, y el comportamiento del tritio. La posibilidad de utilizar plutonio en los reactores de sal fundida, fue destacada al añadir PuF3 como mejorador del combustible durante este período. Después del apagado final en diciembre de 1969, el reactor permaneció en espera durante casi un año. Entonces se llevó a cabo un programa limitado de examen, incluyendo una barra moderadora del núcleo, un guardacabo de la varilla de control, las conducciones de los intercambiadores de calor, partes de la concavidad de la bomba del combustible, y una válvula de enfriamiento que había desarrollado una filtración durante el período de apagado final. Los sistemas radioactivos fueron a continuación cerrados en espera de su desguace final. Resultados : La conclusión más difundida y quizás la más importante de la experiencia del MSRE es que era un reactor totalmente viable. Funcionó durante largos períodos, aportando información valiosa, y cuando requirió acciones de mantenimiento pudieron realizarse con seguridad y sin una excesiva demora. El destacado comportamiento del MSRE mostró claramente que con un diseño adecuado y una construcción y funcionamiento cuidadosos, las características no habituales de un MSR (reactor de sal fundida) no comprometía en modo alguno su seguridad y fiabilidad.

Sir James Chadwick descubrió el neutrón en 1932, año que puede considerarse como el inicio de la física nuclear moderna.10 El modelo de átomo propuesto por Niels Bohr consiste en un núcleo central compuesto por partículas que concentran la práctica mayoría de la masa del átomo (neutrones y protones), rodeado por varias capas de partículas cargadas casi sin masa (electrones). Mientras que el tamaño del átomo resulta ser del orden del angstrom (10-10 m), el núcleo puede medirse en fermis (10-15 m), o sea, el núcleo es 100.000 veces menor que el átomo. Todos los átomos neutros (sin carga eléctrica) poseen el mismo número de electrones que de protones. Un elemento químico se puede identificar de forma inequívoca por el número de protones que posee su núcleo; este número se llama número atómico (Z). El número de neutrones (N) sin embargo puede variar para un mismo elemento. Para valores bajos de Z ese número tiende a ser muy parecido al de protones, pero al aumentar Z se necesitan más neutrones para mantener la estabilidad del núcleo. A los átomos a los que solo les distingue el número de neutrones en su núcleo (en definitiva, su masa), se les llama isótopos de un mismo elemento. La masa atómica de un isótopo viene dada por u, el número de protones más el de neutrones (nucleones) que posee en su núcleo. Para denominar un isótopo suele utilizarse la letra que indica el elemento químico, con un superíndice que es la masa atómica y un subíndice que es el número atómico (p. ej. el isótopo 238 del uranio se escribiría como ). El núcleo: Los neutrones y protones que forman los núcleos tienen una masa aproximada de 1 u, estando el protón cargado eléctricamente con carga positiva +1, mientras que el neutrón no posee carga eléctrica. Teniendo en cuenta únicamente la existencia de las fuerzas electromagnética y gravitatoria, el núcleo sería inestable (ya que las partículas de igual carga se repelerían deshaciendo el núcleo), haciendo imposible la existencia de la materia. Por este motivo (ya que es obvio que la materia existe) fue necesario añadir a los modelos una tercera fuerza: la fuerza fuerte (hoy en día fuerza nuclear fuerte residual). Esta fuerza debía tener como características, entre otras, que era muy intensa, atractiva a distancias muy cortas (solo en el interior de los núcleos), siendo repulsiva a distancias más cortas (del tamaño de un nucleón), que era central en cierto rango de distancias, que dependía del espín y que no dependía del tipo de nucleón (neutrones o protones) sobre el que actuaba. En 1935, Hideki Yukawa dio una primera solución a esta nueva fuerza estableciendo la hipótesis de la existencia de una nueva partícula: el mesón. El más ligero de los mesones, el pion, es el responsable de la mayor parte del potencial entre nucleones de largo alcance (1 fm). El potencial de Yukawa (potencial OPEP) que describe adecuadamente la interacción para dos partículas de espines y respectivamente. Otros experimentos que se realizaron sobre los núcleos indicaron que su forma debía de ser aproximadamente esférica de radio fm, siendo A la masa atómica, es decir, la suma de neutrones y protones. Esto exige además que la densidad de los núcleos sea la misma (, es decir el volumen es proporcional a A. Como la densidad se halla dividiendo la masa por el volumen ). Esta característica llevó a la equiparación de los núcleos con un líquido, y por tanto al modelo de la gota líquida, fundamental en la comprensión de la fisión de los núcleos. Energía de ligadura media por nucleón de los distintos elementos atómicos en función de su masa atómica. La masa de un núcleo, sin embargo, no resulta exactamente de la suma de sus nucleones. Tal y como demostró Albert Einstein, la energía que mantiene unidos a esos nucleones se observa como una diferencia en la masa del núcleo, de forma que esa diferencia viene dada por la ecuación . Así, pesando los distintos átomos por una parte, y sus componentes por otra, puede determinarse la energía media por nucleón que mantiene unidos a los diferentes núcleos. En la gráfica puede contemplarse como los núcleos muy ligeros poseen menos energía de ligadura que los que son un poquito más pesados (la parte izquierda de la gráfica). Esta característica es la base de la liberación de la energía en la fusión. Y al contrario, en la parte de la derecha se ve que los muy pesados tienen menor energía de ligadura que los que son algo más ligeros. Esta es la base de la emisión de energía por fisión. Como se ve, es mucho mayor la diferencia en la parte de la izquierda (fusión) que en la de la derecha (fisión). Fisión: Fermi, tras el descubrimiento del neutrón, realizó una serie de experimentos en los que bombardeaba distintos núcleos con estas nuevas partículas. En estos experimentos observó que cuando utilizaba neutrones de energías bajas, en ocasiones el neutrón era absorbido emitiéndose fotones. Para averiguar el comportamiento de esta reacción repitió el experimento sistemáticamente en todos los elementos de la tabla periódica. Así descubrió nuevos elementos radiactivos, pero al llegar al uranio obtuvo resultados distintos. Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann consiguieron explicar el nuevo fenómeno al suponer que el núcleo de uranio al capturar el neutrón se escindía en dos partes de masas aproximadamente iguales. De hecho detectaron bario, de masa aproximadamente la mitad que la del uranio. Posteriormente se averiguó que esa escisión (o fisión) no se daba en todos los isótopos del uranio, sino solo en el 235U. Y más tarde aún, se supo que esa escisión podía dar lugar a muchísimos elementos distintos, cuya distribución de aparición es muy típica (similar a la doble joroba de un camello). En la fisión de un núcleo de uranio, no solo aparecen dos núcleos más ligeros resultado de la división del de uranio, sino que además se emiten 2 o 3 (en promedio 2,5 en el caso del 235U) neutrones a una alta velocidad (energía). Como el uranio es un núcleo pesado no se cumple la relación N=Z (igual número de protones que de neutrones) que sí se cumple para los elementos más ligeros, por lo que los productos de la fisión poseen un exceso de neutrones. Este exceso de neutrones hace inestables (radiactivos) a esos productos de fisión, que alcanzan la estabilidad al desintegrarse los neutrones excedentes por desintegración beta generalmente. La fisión del 235U puede producirse en más de 40 formas diferentes, originándose por tanto más de 80 productos de fisión distintos, que a su vez se desintegran formando cadenas de desintegración, por lo que finalmente aparecen cerca de 200 elementos a partir de la fisión del uranio. La energía desprendida en la fisión de cada núcleo de 235U es en promedio de 200 MeV. Los minerales explotados para la extracción del uranio suelen poseer contenidos de alrededor de 1 gramo de uranio por kg de mineral (la pechblenda por ejemplo). Como el contenido de 235U en el uranio natural es de un 0,7%, se obtiene que por cada kg de mineral extraído tendríamos átomos de 235U. Si fisionamos todos esos átomos (1 gramo de uranio) obtendríamos una energía liberada de por gramo. En comparación, por la combustión de 1 kg de carbón de la mejor calidad (antracita) se obtiene una energía de unos , es decir, se necesitan más de 10 toneladas de antracita (el tipo de carbón con mayor poder calorífico) para obtener la misma energía contenida en 1 kg de uranio natural. La aparición de los 2,5 neutrones por cada fisión posibilita la idea de llevar a cabo una reacción en cadena, si se logra hacer que de esos 2,5 al menos un neutrón consiga fisionar un nuevo núcleo de uranio. La idea de la reacción en cadena es habitual en otros procesos químicos. Los neutrones emitidos por la fisión no son útiles inmediatamente, sino que hay que frenarlos (moderarlos) hasta una velocidad adecuada. Esto se consigue rodeando los átomos por otro elemento con un Z pequeño, como por ejemplo hidrógeno, carbono o litio, material denominado moderador. Otros átomos que pueden fisionar con neutrones lentos son el 233U o el 239Pu. Sin embargo también es posible la fisión con neutrones rápidos (de energías altas), como por ejemplo el 238U (140 veces más abundante que el 235U) o el 232Th (400 veces más abundante que el 235U). La teoría elemental de la fisión la proporcionaron Bohr y Wheeler, utilizando un modelo según el cual los núcleos de los átomos se comportan como gotas líquidas. La fisión se puede conseguir también mediante partículas alfa, protones o deuterones. Fusión: Así como la fisión es un fenómeno que aparece en la corteza terrestre de forma natural (si bien con una frecuencia pequeña), la fusión es absolutamente artificial en nuestro entorno. Sin embargo, esta energía posee ventajas con respecto a la fisión. Por un lado el combustible es abundante y fácil de conseguir, y por otro, sus productos son elementos estables y ligeros. En la fusión, al contrario que en la fisión donde se dividen los núcleos, la reacción consiste en la unión de dos o más núcleos ligeros. Esta unión da lugar a un núcleo más pesado que los usados inicialmente y a neutrones. La fusión se consiguió antes incluso de comprender completamente las condiciones que se necesitaban, limitándose a conseguir condiciones extremas de presión y temperatura usando una bomba de fisión. Pero no es hasta que Lawson define unos criterios de tiempo, densidad y temperatura mínimos6 cuando se comienza a comprender el funcionamiento de la fusión. Aunque en las estrellas la fusión se da entre una variedad de elementos químicos, el elemento con el que es más sencillo alcanzarla es el hidrógeno. El hidrógeno posee tres isótopos: el hidrógeno común (), el deuterio () y el tritio (). Esto es así porque la fusión requiere que se venza la repulsión electrostática que experimentan los núcleos al unirse, por lo que a menor carga eléctrica, menor será esta. Además, a mayor cantidad de neutrones, más pesado será el núcleo resultante (más arriba estaremos en la gráfica de las energías de ligadura), con lo que mayor será la energía liberada en la reacción. Para vencer la repulsión electrostática, es necesario que los núcleos a fusionar alcancen una energía cinética de aproximadamente 10 keV. Esta energía se obtiene mediante un intenso calentamiento (igual que en las estrellas, donde se alcanzan temperaturas de 108 K), que implica un movimiento de los átomos igual de intenso. Además de esa velocidad para vencer la repulsión electrostática, la probabilidad de que se produzca la fusión debe ser elevada para que la reacción suceda. Esto implica que se deben poseer suficientes átomos con energía suficiente durante un tiempo mínimo. Los dos métodos en desarrollo para aprovechar de forma útil la energía desprendida en esta reacción son el confinamiento magnético y el confinamiento inercial (con fotones que provienen de láser o partículas que provienen de aceleradores). Desintegración alfa: Esta reacción es una forma de fisión espontánea, en la que un núcleo pesado emite una partícula alfa (α) con una energía típica de unos 5 MeV. Una partícula α es un núcleo de helio, constituido por dos protones y dos neutrones. Fue en 1928 cuando George Gamow dio una explicación teórica a la emisión de estas partículas. Para ello supuso que la partícula alfa convivía en el interior del núcleo con el resto de los nucleones, de una forma casi independiente. Por efecto túnel en algunas ocasiones esas partículas superan el pozo de potencial que crea el núcleo, separándose de él a una velocidad de un 5% la velocidad de la luz.

GIF El uranio-235 (235U) es un isótopo del uranio que se diferencia del uranio-238, el isótopo más común del elemento, en su capacidad para provocar una reacción en cadena de fisión que se expande rápidamente, es decir, que es fisible. De hecho, el 235U es el único isótopo fisible que se encuentra en la naturaleza. El uranio-235 tiene una semivida de 700 millones de años. Fue descubierto en 1935 por Arthur Jeffrey Dempster. Un núcleo de uranio que absorba un neutrón se divide en dos núcleos más ligeros; a esto se le llama fisión nuclear. Ello libera dos o tres neutrones que prosiguen la reacción. En los reactores nucleares, la reacción es ralentizada por la adición de barras de control, que están fabricadas con elementos químicos tales como el boro, cadmio y hafnio los cuales pueden absorber un gran número de neutrones. En las bombas nucleares, la reacción no se controla y la gran cantidad de energía que se libera crea una explosión nuclear. La fisión de un átomo de 235U genera 200 MeV = 3,2 × 10-11 J, es decir, 18 TJ/mol = 77 TJ/kg. Sólo alrededor del 0,72% de todo el uranio natural es uranio-235, el resto es básicamente uranio-238. Esta concentración es insuficiente para mantener por sí misma una reacción en una masa de uranio puro o de un reactor de agua ligera. El enriquecimiento de uranio, que significa precisamente la separación del uranio-238, debe realizarse para conseguir concentraciones de uranio-235 utilizables en los reactores del tipo CANDU, en otros reactores de agua pesada, y algunos reactores regulados por grafito. Para una explosión se requiere una pureza de aproximadamente el 90%. Fue el isotopo de uranio que se usó para bombardear Hiroshima. Hay un elemento en la naturaleza que tiene 92 protones en su núcleo: es el uranio, el elemento natural con mayor número de protones. El uranio 235 y uranio 238 son isótopos del uranio. Ambos isótopos del uranio son radioactivos. Cuando el mineral de uranio se extrae de la tierra, decimos que tenemos uranio natural. El uranio natural está formado por una mezcla de uranio 238 y uranio 235. De cada 1.000 kilos de uranio natural sólo hay 7 kilos de uranio 235. El uranio 235 es el que hace funcionar a los reactores nucleares, ya que es el isótopo que fisiona y produce neutrones. En un reactor nuclear compiten las pérdidas de neutrones con la cantidad de fisiones. Si se quiere usar como combustible uranio natural, se dispondrá de muy poco uranio 235, por lo que habrá que reducir lo más posible las pérdidas de neutrones en otros materiales. El agua pesada absorbe menos neutrones que el agua liviana, por lo que es la indicada en ese caso. Si en cambio el combustible es uranio enriquecido, se puede usar agua de cualquier tipo, por lo que en general se usa agua común, que es más barata que el agua pesada. Las centrales nucleares de Argentina, Embalse y Atucha I, utilizan el uranio natural y agua pesada. Otras centrales del mundo y los reactores experimentales de Argentina, como el RA-6 del Centro Atómico Bariloche, usan agua natural y por ello deben aumentar la proporción de uranio 235, necesitan uranio enriquecido. El uranio enriquecido es el uranio que tiene más de 7 kilos de uranio 235 por cada mil kilos. Por ejemplo, el reactor RA-6 usa uranio "enriquecido al 90%", lo que quiere decir que por cada 1000 kilos de ese uranio hay 900 kilos de uranio 235. Para enriquecer uranio hay que partir del uranio natural y separar sus isótopos. Esto resulta complicado porque químicamente el uranio 235 y el uranio 238 reaccionan de la misma manera, por lo que se recurre a técnicas que tratan de aprovechar las muy pequeñas diferencias de peso y/o tamaño de sus átomos. El enriquecimiento de uranio es una tecnología muy difícil de adquirir, que la disponen escasos países en el mundo. Argentina desarrolló esta tecnología en forma completamente independiente y la utiliza experimentalmente en la localidad de Pilcaniyeu, cerca de Bariloche. El uranio 235 es un buen combustible para los reactores nucleares.