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Juan Leyva

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REACTOR NUCLEAR


El 2 de diciembre de 1942,un grupo de físicos nucleares europeos, emigrados a los Estados Unidos y dirigidos por el físico italiano Enrico Fermi, ponían en marcha la primera reacción nuclearen cadena producida por el hombre con la intención de aplicar por primera vez la energía nuclear. El reactor nuclear empleado, conocido como Chicago Pile (CP-1) era de estructura sencilla, y se instaló bajo la tribuna del estadio de fútbol americano de la Universidad de Chicago. Se empleó combustible de uranio, como el que Fermi empleaba en sus experimentos en Roma, y moderador de grafito.

 

Los preparativos para este experimento fueron llevados a cabo con gran secreto. El objetivo de la investigación era la obtención de una reacción en cadena –en principio controlada– que permitiera el estudio de sus propiedades en vistas al posible desarrollo de una bomba atómica.

 

Una vez extraídas con sumo cuidado las barras de control, se inició la reacción en cadena, entrando de este modo en funcionamiento el primer reactor nuclear del mundo.

 

 En 1943 fueron levantadas tres ciudades llenas de instalaciones de investigación: Oak Ridge (Tennesse) para separar el uranio-235 del uranio-238, Hanford para el establecimiento de los reactores nucleares, y Los Álamos para la construcción de la bomba atómica. Robert Oppenheimer fue nombrado director del laboratorio de Los Álamos, consiguiendo reunir a cerca de mil científicos que permanecerían allí hasta seis meses después de acabada la contienda.

 

En la madrugada del 16 de julio de 1945, se llevó a cabo la primera prueba de la bomba de plutonio en el desierto de Álamogordo (Nuevo Méjico), y resultó ser un completo éxito.

 

La bomba de uranio y la de plutonio estuvieron listas al mismo tiempo. La primera, denominada Little Boy, constaba de dos masas de uranio-235 que se proyectaban una sobre otra con explosivos convencionales.


Pero no fue esa la primera reacción nuclear automantenida de la historia de la Tierra. Para eso hay que remontarse unos 1800 millones de años, y situarse en Oklo, en el este de Gabón.  

 

En esa época remota, una veta de uranio se inundó; el agua, al frenar los neutrones rápidos generados en la desintegración espontánea de los átomos de uranio, permitió que aquéllos chocaran más eficazmente con otros átomos, provocando una fisión nuclear en cadena. Con el calor de la reacción nuclear, el agua se evaporaba, lo que frenaba la reacción. Al bajar la temperatura, afluía más agua, y la reacción se intensificaba de nuevo. Ese proceso de calentamiento y enfriamiento era cíclico, con un periodo de actividad de unos treinta minutos, seguido de unas dos horas y media de inactividad; una regulación tan eficaz que, a lo largo de los cientos de miles de años que los reactores estuvieron activos, jamás se produjo una explosión nuclear.

 

Y esto, ¿cómo se ha sabido? Todo comenzó en 1972, cuando en una planta de procesado de uranio en Francia se descubrió que en unas muestras de mineral extraídas de las minas de Oklo la proporción de los distintos isótopos de uranio no era la que debería ser; en total faltaban unos doscientos kilos de uranio 235, suficiente para fabricar media docena de bombas atómicas. En la naturaleza, el uranio está constituido mayoritariamente por el isótopo uranio-238, con un 0,72% de uranio-235, el único isótopo natural relativamente abundante que es fisionable. Sin embargo, en el uranio procedente de Oklo, el uranio-235 sólo representaba el 0,717% del total. La única explicación coherente era que el uranio-235 se había consumido en reacciones nucleares. Pero para producir estas reacciones es necesario enriquecer el uranio, aumentar la proporción de uranio-235 hasta al menos el 3%; hoy en día es imposible producir reacciones nucleares con el uranio tal cual se obtiene en la naturaleza. Sin embargo, debido a la diferente vida media de estos isótopos (el uranio-235 se desintegra más deprisa que el uranio-238), la proporción natural de uranio-235 ha ido disminuyendo a lo largo de la historia; hace 1800 millones de años era justamente del 3%, suficiente para que las reacciones nucleares se produjeran espontáneamente.

 

Podría uno preguntarse por qué las reacciones nucleares comenzaron precisamente hace 1800 millones de años y no antes, cuando la proporción de uranio-235 era aún mayor. La culpa la tiene la fotosíntesis: El uranio sólo se disuelve en el agua en presencia de oxígeno. La atmósfera primitiva de la Tierra no contenía oxígeno; fue precisamente en esa época cuando el oxígeno comenzó a ser abundante en la atmósfera. Así, el uranio disuelto podía ser transportado y acumulado en vetas con la riqueza necesaria para iniciar y mantener las reacciones nucleares.

 

Desde 1972, se han descubierto dieciséis de estos reactores nucleares naturales en las minas de uranio de Oklo, Okelobondo y Bangombe, todos en la misma región de Gabón. De su estudio físico-químico se ha podido deducir con todo detalle su historia y funcionamiento. En total consumieron unas seis toneladas de uranio-235; alcanzaban temperaturas de varios centenares de grados, con una potencia de unos cien kilovatios. Después de cientos de miles de años de actividad, cuando la proporción de uranio-235 no fue suficiente para mantener las reacciones, se extinguieron para siempre.