Desde la década de los años cincuenta del siglo pasado ya se había demostrado que el núcleo atómico, contenía partículas subatómicas tales como protones y neutrones. Además, también se sabía que los electrones giraban alrededor de este núcleo. Sin embargo, todavía no existía un modelo físico que pudiera explicar todas las propiedades conocidas de los átomos. No se entendía del todo, porque los núcleos atómicos de algunos elementos químicos eran especialmente inestables, cómo es el caso del Uranio (símbolo químico, U). Ahora se sabe que ese elemento se halla en su forma natural en dos posibles estados, técnicamente llamadas isótopos: U-235 y U-238. Este último es el más abundante en la naturaleza, teniendo el 99.2830% aproximadamente, de posibilidades de ser encontrado. En cambio el U-235 se puede hallar pero con menor frecuencia en su forma natural, debido a que solo un pequeño porcentaje, el 0.7202%, ha sido localizado. El isótopo U-235 tiene una enorme capacidad para detectar neutrones y fisionarse, produciendo radiación nuclear, siendo un elemento químico muy peligroso para la vida. El valor de 235 o 238 corresponde a las cantidades de protones y neutrones que los forman. Por ejemplo, el U-238 está compuesto de: 92 protones y 146 neutrones, en cambio el isótopo U-235 contiene 92 protones y 143 neutrones. Estudios detallados sobre el fenómeno de la fisión nuclear o fisión atómica, han sido llevados a cabo en las últimas décadas. Se sabe ahora que cuando un núcleo como el de uranio, es golpeado por un neutrón externo, éste se rompe en a l menos dos núcleos más pequeños, además de liberar una cierta cantidad de neutrones y energía. Si estos neutrones liberados, a su vez golpean a otros núcleos, se repite el proceso y se produce una reacción en cadena. Los fragmentos resultantes del fenómeno de fisión nuclear se componen, además de neutrones liberados y núcleos atómicos más pequeños; de energía en la forma de electrones, rayos gamma, rayos X y rayos beta. Todas estas radiaciones reciben el nombre de radiación nuclear o radiactividad. De forma espontánea o provocada, un núcleo atómico puede fisionarse. Todo este proceso representa grandes cantidades de energía liberada en forma de calor. Esta se usa hoy día, en las centrales nucleares para producir electricidad. El combustible empleado en estas plantas nucleares es normalmente es el óxido de uranio. A lo largo de la historia de la humanidad se han ido extrayendo menas de uranio a lo largo de cientos años; esto mucho antes de que éste, se descubriera como elemento químico. El mineral de uranio, conocido como pechblenda, ya se usaba como aditivo en e proceso de fabricación de vidrios para darle a éstos, un tono amarillo. En el año 1789, el químico alemán Martin Klaproth observó que la pechblenda contenía un elemento hasta entonces desconocido, al que llamó con el nombre de Uranio, en honor al planeta Urano, el cual había sido recientemente descubierto en 1781. De los isótopos de uranio existentes en la naturaleza, todos ellos son radiactivos: uranio-235 y uranio-238. De estos el uranio-238 tiene una vida media muy larga, que es de más de 4.5 billones de años. El U-235, que forma menos del 1.0 por cierto de todo el uranio existente, y que es fisible, tiene una vida media de 704 millones de años. El proceso de desintegración de un determinado núcleo atómico debe cumplir con ciertas condiciones. La primera es que el elemento debe tener al menos 84 protones en su núcleo. Con lo cual se tendrá emisión espontánea de partículas, proceso también conocido como radiactividad. La desintegración o decaimiento de un núcleo radiactivo, es el comienzo de una secuencia conocida como: serie de desintegración radiactiva. Este es un proceso de reacciones nucleares que finaliza en la formación de un isótopo estable. Por ejemplo, la serie de desintegración del Uranio en forma natural, consiste de 14 etapas. Teniendo productos intermedios en cada etapa del decaimiento nuclear. El primer paso en la desintegración del Uranio-238 es su transformación a Torio-234 o Th-234, más emisión de partículas α (alfa). Esta primera etapa tarda en realizarse del orden de billones de años, evidentemente si la naturaleza lo realiza. Después de aproximadamente 24.1 días, el Th-234, se transforma en Protoactinio-234 o Pa-234, más emisión de partículas β (beta), y después de 1.17 minutos, el Pa-234, se convierte en U-234. El cual tarda 247 mil años en desintegrarse, emitiendo partículas α, para convertirse en Th-230. El proceso continúa y suele ser muy complejo. Solo diremos que durante la desintegración radiactiva se generan isotopos de los elementos químicos como: Radio-226, Radón-222, Polonio-218, Astato-218 y Plomo-214, Bismuto-214, Polonio-214 y Talio-210, Plomo-210, Bismuto-210, Polonio-210 y Talio206, finalmente el decaimiento natural termina en Plomo-206. En cada una de las etapas de todo este complejo proceso, se liberan partículas α o β. Esto en dependencia de la naturaleza radiactiva del núcleo resultante en cada etapa del proceso. Se puede decir que el isótopo radiactivo padre, U-238, se convierte en un isotopo estable Plomo-206. Ese último elemento es estable al tener 124 neutrones. Sin embargo, existen métodos artificiales para acelerar este proceso y no tener que esperar millones de años. Una de las formas artificiales de fisión nuclear es mediante el uso de reactores nucleares, como el Pressurized water reactor (PWR). La energía nuclear tiene muchas aplicaciones tales como la generación de electricidad y sus usos en la alimentación energética de vehículos submarinos. Sin duda que, sigue siendo una forma aún muy controvertida de generación de energía, tanto por los peligros como por los desechos radiactivos. Sin embargo, seguirá siendo una opción energética para el futuro. Existe una organización mundial que regula muchos de los procesos de fisión nuclear artificial, tal como la ecnología usada, nomenclatura y normas. También es importante conocer la unidad que mide las dosis de radiación, conocida como Sievert, la cual es una unidad que ha sido autorizada por el comité Científico de las Naciones Unidas, sobre los Efectos de la Radiación Atómica (UNSCEAR). Apreciables lectoras y lectores las y los invito, a ver el siguiente video sobre el proceso de fisión nuclear: https://www.youtube.com/watch?v=_lHy9e8QOxM Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
Alfonso Padilla Vivanco
