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Fisión y fusión nuclear: diferencias

 
Por Francesca Balada. 5 abril 2021
Fisión y fusión nuclear: diferencias

La química clásica sostiene que el átomo es la unidad más pequeña e indivisible de la materia. Las reacciones químicas son aquellas en las que los átomos que forman las moléculas se recombinan para dar lugar a nuevas moléculas como resultado de la interacción de las presentes inicialmente. Sin embargo, los átomos pueden establecer interacciones en las que intervienen las partículas que forman sus núcleos. Son las llamadas reacciones nucleares.

En esta lección de unPROFESOR descubriremos cuáles son los tipos de reacciones nucleares y cuáles son las diferencias entre la fisión y la fusión nuclear.

¿Qué son las reacciones nucleares?

Tanto la fisión como la fusión nuclear son reacciones nucleares. Se trata de procesos en los que interaccionan entre sí núcleos atómicos o núcleos atómicos y partículas subatómicas. La reacción nuclear más sencilla, y la primera que fue descubierta, es la radiactividad, que consiste en la descomposición espontánea de un núcleo atómico inestable en otro más sencillo y con mayor estabilidad y menor energía. Esta reacción de descomposición libera energía en forma de radiaciones.

Los restantes tipos de reacciones nucleares hay, generalmente, dos núcleos o partículas que reaccionan para dar lugar a los productos de la reacción. Para que se produzca una reacción nuclear, normalmente es necesaria una energía de activación. Las reacciones nucleares liberan energía en forma de energía cinética (energía asociada al movimiento) de los átomos producto de la reacción y, en ocasiones, a la emisión de rayos gamma (radiación electromagnética de elevada energía).

Definición de fusión nuclear

Como indica su nombre, la fusión nuclear es el tipo de reacción en la que dos núcleos ligeros se fusionan dando lugar a un núcleo más pesado, pero con una masa ligeramente inferior a la suma de las masas de los dos núcleos a partir de los cuales se ha formado. Esta diferencia entre la masa final y la inicial, se desprende en forma de energía según la reacción: E=m·c2.

Definición de fisión nuclear

La fisión nuclear es la reacción opuesta a la fusión. Se trata de una reacción en la que un núcleo pesado, al ser bombardeado por partículas se rompe para dar lugar a núcleos más ligeros, generando también otros productos de la reacción como partículas subatómicas y rayos gamma.

Fisión y fusión nuclear: diferencias - ¿Qué son las reacciones nucleares?
Imagen: Mate fitness

5 diferencias entre fisión y fusión nuclear

Ahora que ya conoces el significado, vamos a entrar de lleno para descubrir las diferencias entre fisión y fusión nuclear. Son cinco las principales y aquí te las resumimos.

1.- Se trata de reacciones opuestas

Como hemos comentado en el apartado anterior, la fusión y la fisión son dos reacciones nucleares opuestas. Dado que en la fusión los núcleos ligeros se fusionan en otros más pesados y en la fisión núcleos de elementos pesados se descomponen en otros más ligeros.

2.- Energías de activación

  • Fisión: En el caso de las reacciones de fisión la energía de activación depende del tamaño del núcleo, en el caso de núcleos pesados, la reacción se da de forma espontánea. En el caso de núcleos más ligeros, la reacción debe ser inducida mediante el bombardeo de los núcleos con partículas de baja energía. Por lo tanto, en el caso de la fisión nuclear la cantidad de energía necesaria para iniciar la reacción es muy pequeña o inexistente.
  • Fusión: En el caso de la fusión nuclear se requieren grandes cantidades de energía para activar la reacción. Para iniciar la reacción de fusión nuclear, es necesario elevar la temperatura del combustible hasta los 100 millones de ºC, de modo que los átomos del combustible pasen al estado de plasma (estado en que los electrones se mueven libremente con independencia de los núcleos atómicos). Este tipo de condiciones es el que se da en el interior de las estrellas, donde se producen reacciones de fusión nuclear.

3.- Abundancia del combustible

  • Fisión: Estas reacciones nucleares precisan como combustibles átomos pesados como son los de Uranio, Torio o Plutonio. Los elementos pesados son los menos abundantes en el universo y se encuentran en pequeñas proporciones en la corteza terrestre. Además los isotopos radiactivos de estos elementos pesados se encuentran en la naturaleza mezclada con otros isótopos no radiactivos o formando parte de minerales.
  • Fusión: Los átomos ligeros que participan en las reacciones de fusión nuclear, son los más abundantes en el universo, donde el hidrógeno (el elemento más ligero) es mayoritario, representando el 92% del total. Aunque el hidrógeno es relativamente escaso a nivel de la Tierra, puede obtenerse a partir de fuentes renovables como la biomasa de celulosa o partir del agua. Por este motivo se considera que el hidrógeno es un combustible inagotable.

4.- Residuos resultantes de la reacción

  • Fisión: Las reacciones de fisión nuclear producen núcleos inestables que emiten radiactividad por periodos de tiempo muy prolongados, porque tienen periodos de semidesintegración (periodo necesario para reducir las emisiones radiactivas a la mitad) que pueden ser superiores a los 30 años. La producción de residuos radiactivos de en las reacciones de fisión nuclear, son un peligro para la salud humana y para el medio ambiente, por lo que deben ser gestionados y almacenados de la forma adecuada.
  • Fusión: Las reacciones de fusión nuclear no producen residuos radiactivos, por lo que se considera una energía limpia, puesto que se trata de reacciones que no producen residuos contaminantes. En el caso de la reacción de fusión protón-protón, una de reacciones de fusión más comunes, el producto obtenido es un gas noble, el Helio. El Helio es un elemento, muy poco reactivo y que no supone ningún peligro a nivel de la salud humana y del medio ambiente.

5.- Obtención de energía a nivel comercial

  • Fisión: En la actualidad, es el único tipo de reacción nuclear que cuenta con la técnica necesaria para ser explotada a nivel comercial. Todas las centrales nucleares de producción de energía utilizan reacciones de fisión nuclear.
  • Fusión: Hoy por hoy, no contamos aún con la tecnología necesaria para la obtención de energía eléctrica por medio de la fusión nuclear. La principal dificultad técnica es la elevada temperatura necesaria para iniciar la reacción, puesto que no disponemos de ningún material que resista estas temperaturas y donde sea posible confinar la reacción.
Fisión y fusión nuclear: diferencias - 5 diferencias entre fisión y fusión nuclear

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Bibliografía
  • Frank Von Hippel. (2019). La energía nuclear después de Chernóbil. Investigación y ciencia. Barcelona: Prensa científica S.L.
  • Rafael Caro.( 2000). El combustible nuclear. Investigación y Ciencia. Barcelona: Prensa científica S.L.
  • Wolf Häfele.( 1990). Energía nuclear. Investigación y Ciencia. Barcelona: Prensa científica S.L.
  • Michael Moyer. (2010)Las dificultades de la fusión nuclear. Investigación y Ciencia. Barcelona: Prensa científica S.L.
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