Uranio-235

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Uranio-235

Fisión nuclear vista con un núcleo de uranio-235

La fisión de un átomo de uranio-235 libera 202,5 MeV (3,24×10-11 J) dentro del reactor. Esto corresponde a 19,54 TJ/mol, o a 83,14 TJ/kg. Otros 8,8 MeV escapan del reactor en forma de antineutrinos. Cuando los núclidos 235
92U son bombardeados con neutrones, una de las muchas reacciones de fisión que puede sufrir es la siguiente (mostrada en la imagen adyacente):

Los reactores de agua pesada y algunos reactores moderados por grafito pueden utilizar uranio natural, pero los reactores de agua ligera deben utilizar uranio poco enriquecido debido a la mayor absorción de neutrones del agua ligera. El enriquecimiento del uranio elimina parte del uranio-238 y aumenta la proporción de uranio-235. El uranio altamente enriquecido (HEU), que contiene una proporción aún mayor de uranio-235, se utiliza a veces en los reactores de los submarinos nucleares, en los reactores de investigación y en las armas nucleares.

Si al menos un neutrón de la fisión del uranio-235 choca con otro núcleo y lo hace fisionar, la reacción en cadena continuará. Si la reacción se mantiene, se dice que es crítica, y la masa de 235U necesaria para producir la condición crítica se dice que es una masa crítica. Se puede lograr una reacción crítica en cadena con bajas concentraciones de 235U si se moderan los neutrones de fisión para reducir su velocidad, ya que la probabilidad de fisión con neutrones lentos es mayor. Una reacción de fisión en cadena produce fragmentos de masa intermedia que son altamente radiactivos y producen más energía por su desintegración radiactiva. Algunos de ellos producen neutrones, llamados neutrones retardados, que contribuyen a la reacción de fisión en cadena. La potencia de los reactores nucleares se ajusta mediante la ubicación de barras de control que contienen elementos que absorben fuertemente los neutrones, por ejemplo, boro, cadmio o hafnio, en el núcleo del reactor. En las bombas nucleares, la reacción es incontrolada y la gran cantidad de energía liberada crea una explosión nuclear.

Armas nuclearesEditar

La bomba atómica de tipo cañón Little Boy lanzada sobre Hiroshima el 6 de agosto de 1945 estaba fabricada con uranio altamente enriquecido con un gran pisón. La masa crítica esférica nominal para un arma nuclear de 235U sin manipular es de 56 kilogramos (123 lb), que formaría una esfera de 17,32 centímetros (6,82 in) de diámetro. El material debe tener un 85% o más de 235U y se conoce como uranio de grado armamentístico, aunque para un arma rudimentaria e ineficaz basta con un enriquecimiento del 20% (denominado arma(s) utilizable(s)). Se puede utilizar un enriquecimiento incluso menor, pero esto hace que la masa crítica necesaria aumente rápidamente. El uso de un gran tamper, geometrías de implosión, tubos de activación, activadores de polonio, refuerzo de tritio y reflectores de neutrones puede permitir un arma más compacta y económica que utilice una cuarta parte o menos de la masa crítica nominal, aunque esto probablemente sólo sería posible en un país que ya tuviera una amplia experiencia en la ingeniería de armas nucleares. La mayoría de los diseños modernos de armas nucleares utilizan plutonio-239 como componente fisible de la etapa primaria; sin embargo, el UME (uranio altamente enriquecido, en este caso uranio que tiene un 20% o más de 235U) se utiliza a menudo en la etapa secundaria como encendedor para el combustible de fusión.