Per
començar...
L'ÀTOM
La
teoria atòmica-molecular va ser establerta a principis
del segle XIX; Dalton, Avogadro i Proust van anar els seus
principals artífexs. Segons ella, la matèria
és discontínua, de tal manera que la menor
part que es pot obtenir d'un cos és una molècula.
Les molècules, al seu torn, poden dividir-se en unes
entitats menors denominades àtoms; les molècules
dels cossos simples (elements químics) estan formades
per àtoms iguals entre si, mentre que les molècules
dels cossos composts estan formades per àtoms de
dos o més classes. També afirmava aquesta
teoria que els àtoms eren indivisibles, al que al·ludeix
el seu nom ("àtoms" significa "no
divisible" en grec), i que tots els àtoms d'un
mateix element eren iguals. Per tant, podem definir un àtom
com "la part més petita i elèctricament
neutra que està compost un element químic
i que pot intervenir en les reaccions químiques sense
perdre la seva integritat". Avui es coneixen 107 elements
químics distints alguns dels quals no existeixen
en la naturalesa i s'han obtingut artificialment.
El
descobriment de la fissió nuclear va tenir lloc a
finals del 1938, obrint-se pas a un nou camp d'investigació
científica i tecnològica que va marcar l'inici
del que es coneix com l'era atòmica. Al 1942, Enrico
Fermi, va construir el primer reactor nuclear. Ell, utilitzava
l'urani per produir calor.
Les
primeres investigacions sobre les aplicacions de l'energia
alliberada en la fissió del nucli es van orientar
cap a utilització militar. Al acabar la Segona Guerra
Mundial, gran part de les investigacions van tenir com a
objectiu l'aprofitament civil d'aquesta energia. La majoria
dels països industrials van decidir utilitzar l'energia
nuclear per produir electricitat.
Les
primeres centrals nuclears van entrar en servei als anys
cinquanta a Obninsk (1954, Rússia), Calder Hall (1956,
Gran Bretanya), i Sipping Port (1957 USA).
A
Espanya, a principis dels anys seixanta es va decidir construir
les tres primeres centrals nuclears a les localitats de
Zorita de los Canes (1968, Guadalajara), Santa María
de Garoña (1970, Burgos), i Vandellòs I (1972,
Tarragona).
A
principis dels anys vuitanta va entrar en funcionament una
segona generació de centrals nuclears a Espanya:
Almaraz I i II (1980 i 1982, Càceres), Ascó
I i II (1982 i 1985, Tarragona) i Cofrentes (1984, València).
A finals d'aquesta mateixa dècada va entrar en servei
un tercera generació amb la nova central de Vandellòs
II (1987, Tarragona) i Trillo (1987, Guadalajara), aquesta
última de tecnologia alemanya.
QUÈ
ÉS LA FISSIÓ?
És
el resultat de la fissió de l'àtom d'urani
provocant enormes quantitats de calor.
 Aquesta
imatge de l'esquerre representa la fissió (tallar,
separar, dividir) dels àtoms.Un exemple que ens pot
servir és el del joc del "billar americà"
consistent en posar les boles en mig del billar en forma
de triangle. En colpejar amb la bola blanca totes surten
disparades. En la fissió les "boles" es
tallen, sotint d'elles més neutrons que aniran fissionant
d'altres àtoms. S'anomena
reacció en cadena. La quantitat
d'energia en forma de calor és relativament petita.
La suma de milions i milions de fissions dóna temperatures
increibles.
EL
MODERADOR
Al
final hi ha dues imatges que clarifiquen el funcionament
del moderador.
El
procés de la fissió nuclear es molt perillós.
Es genera tanta energia que pot produir una explosió,
tal i com passa a una bomba atòmica. En una central
nuclear, la fissió es controla amb un "aparell"
que es diu MODERADOR perquè l'energia generada no provoqui un excés
de calor. Un reactor nuclear té dificultats per a
mantenir la reacció si els neutrons adquireixen excessiva
velocitat. En fissionar un àtom es produeixen neutrons,
però aquests són molt ràpids, la possibilitat
que mantinguin la reacció és cent vegades
menor que a baixes velocitats. Per això es precisa
un element que permeti que els neutrons siguin frenats;
aquest material es denomina moderador.
El
moderador adopta formes variades. Pot ser un líquid,
com l'aigua pesada, en el qual se submergeixen les varetes
de combustible. També pot se sòlid, com el
*grafito; en aquest cas és envasat en barres que
es barregen amb les varetes de combustible; la intensitat
de la reacció es controla introduint aquestes barres
més o menys. AL bloc de combustible+moderador se
li denomina nucli del reactor.
 En aquestes imatges de la dreta podem obsevar com funciona
el moderador. Esquerre: Estat crític. Anirà pujant
la temperatura fins que el material que fa d'embolcall no
la pugui suportar. Dreta: Amb les barres (poden ser de grafit)
impedim la reacció de fissió.
La
energia que manté units els àtoms d'una molècula
es molt més petita que l'energia que uneix els protons
i els neutrons del nucli del àtom. Existeixen reaccions
químiques a partir de les quals és possible
alliberar l'energia de les molècules, i existeixen
reaccions nuclears que arriben a alliberar l'energia dels
nuclis. Donada la diferència de la naturalesa de
l'enllaç químic i de l'enllaç nuclear,
una reacció nuclear desenvolupa una quantitat d'energia
incomparablement més elevada que una reacció
química. L'energia alliberada per una reacció
nuclear es força milions de vegades més que
la que allibera una reacció química.
Però com podem
trencar el nucli d'un àtom?
Senzill:
bombardejant l'àtom d'urani amb neutrons d'altres
àtoms. I com podem obtenir tanta calor? L'obtenció
de calor a partir d'un combustible nuclear es basa en el
trencament del urani 235, que es divideix bomberdejant amb
neutrons. Quan un neutró colpeja un nucli U-235,
aquest es parteix en dos i allibera una gran quantitat de
calor, radiació gamma i dos o tres neutrons alliberats
colpeixen un altre nucli d'urani a una velocitat adequada
i fa que també es trenqui, i així successivament.
A més la reacció en cadena es controla per
què la producció de calor no superi els límits
fixats.
L'energia
produïda per fissió d'1kg. d'Urani-235, és
equivalent a l'energia que es pot obtenir de la combustió
de 2400 tones de carbó. El desenvolupament de l'energia
bé acompanyat d'una desaparició de la massa,
segons la llei d'equivalència entre massa i energia
descoberta per Albert Einstein, la famosa fórmula
E=mc2, on la E és l'energia alliberada, la m és
la massa i la c és la velocitat de la llum. Aquesta
equació significa que la massa es pot transformar
en energia i viceversa, l'energia en massa. Segons aquesta
fórmula quan en un procés es perd massa, aquesta
no desapareix, es transforma en energia.
RADIOACTIVITAT.
 (Ascó
I i II). Tots hem sentit parlar de la radioactivitat
algun cop. La
radioactivitat va ser descoberta pel científic francès
Antoine Henri Becquerel en 1896. El descobriment va tenir
lloc d'una forma gairebé ocasional: Becquerel realitzava
investigacions sobre la fluorescència del sulfat
doble d'urani i potasi. Un dia va deixar aquest mineral
en uncalaix i a sobre d'una placa fotogr`fica. A l'endemà
va descobrir que l'urani emetia espontàniament una
radiació misteriosa perquè li havia quedat
la placa acolorida.. Aquesta propietat de l'urani (després
es veuria que hi ha altres elements que la posseeixen) d'emetre
radiacions, sense ser excitat prèviament, va rebre
el nom de radioactivitat. El
descobriment va donar lloc a un gran nombre d'investigacions
sobre el tema. Potser les més importants referent
a la caracterització d'altres substàncies
radioactives van ser realitzades pel matrimoni, també
francès, Pierre i Marie Curie, qui van descobrir
el poloni i el radi, ambdós
en 1898. Aquest matrimoni desconeixia els efectes mortals
de les radiacions. Pierre va morir per aquesta causa.
La
nanturaleza de la radiació emesa i el fenomen de
la radioactivitat van ser estudiats a Anglaterra per Ernest Rutherford, principalment. Com resultat
aviat es va saber que la radiació emesa podia ser
de tres classes distintes, a les quals es va anomenar alfa,
beta i gamma, i que al final del procés l'àtom
radioactiu original s'havia transformat en un àtom
de naturalesa distinta, és a dir, havia tingut lloc
una transmutación d'un tipus d'àtom en un
altre diferent.
Avui
sabem que la radioactivitat és una reacció
nuclear de "descomposició espontània",
és a dir, un nucli inestable es descompon en altre
més estable que ell, alhora que emet una "radiació".
El
nucli fill (el qual resulta de la desintegració)
pot no ser estable, i llavors es desintegra en un tercer,
el qual pot continuar el procés, fins a que finalment
s'arriba a un nucli estable. Es diu que els successius nucli
d'un conjunt de desintegracions formen una sèrie
radioactiva o família radioactiva.
 
|
