En 1938, los físicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassman bombardearon un átomo de uranio con neutrones en un intento de fabricar elementos pesados. En un giro sorprendente, terminaron dividiendo el átomo en los elementos de bario y criptón, ambos significativamente más pequeños que el uranio con el que comenzó la pareja. Los esfuerzos anteriores de los físicos habían dado como resultado que solo se cortaran astillas muy pequeñas de un átomo, por lo que el par quedó perplejo por los resultados inesperados. Se dieron cuenta de que la división también había liberado energía. Trabajando en el problema, la física nacida en Austria Lise Meitner estableció que la fisión produjo un mínimo de dos neutrones por cada neutrón que provocó una colisión. Finalmente, otros físicos se dieron cuenta de que cada neutrón recién liberado podría causar dos reacciones separadas, cada una de las cuales podría causar al menos dos más. Un solo impacto podría impulsar una reacción en cadena , impulsando la liberación de aún más energía.
Un átomo contiene protones y neutrones en su núcleo. En la fisión, el núcleo se divide, ya sea a través de la desintegración radiactiva o porque ha sido bombardeado por otras partículas subatómicas conocidas como neutrinos. Las piezas resultantes tienen menos masa combinada que el núcleo original, la masa que falta se convierte en energía nuclear.
La fisión radiactiva, donde el centro de un elemento pesado emite espontáneamente una partícula cargada cuando se descompone en un núcleo más pequeño, no ocurre con frecuencia, y ocurre solo con los elementos más pesados como el uranio o el plutonio. El uranio natural se compone de tres isótopos: uranio-234, uranio-235 y uranio-238. Aunque los tres isótopos son radiactivos, solo el uranio-235 es un material fisionable que puede usarse para la energía nuclear.
La fisión nuclear ocurre naturalmente todos los días. El uranio, por ejemplo, sufre constantemente una fisión espontánea a un ritmo muy lento. Esta es la razón por la cual el elemento emite radiación, y por qué es una opción natural para la fisión inducida que requieren las centrales nucleares. El uranio es un elemento común en la Tierra; Si bien hay varios tipos de uranio, el uranio-235 (U-235) es el más importante para la producción de energía nuclear y bombas nucleares.
El U-235 se desintegra naturalmente por la radiación alfa: arroja una partícula alfa, o dos neutrones y dos protones unidos. También es uno de los pocos elementos que pueden sufrir fisión inducida. Al disparar un neutrón libre en un núcleo U-235, el núcleo absorbe el neutrón, se vuelve inestable y se divide inmediatamente.
La descomposición de un solo átomo de U-235 libera aproximadamente 200 MeV (millones de voltios de electrones). Puede que no parezca mucho, pero hay muchos átomos de uranio en un kilogramo de uranio. De hecho, ¡un kilogramo de uranio que se usa para alimentar un submarino nuclear equivale a un par de millones de litros de gasolina!
La división de un átomo libera una increíble cantidad de calor y radiación gamma, o radiación hecha de fotones de alta energía. Los dos átomos que resultan de la fisión luego liberan radiación beta (electrones superrápidos) y radiación gamma propia también.
¿Qué es la fisión?
El elemento uranio