¿Cómo es que no hay una explosión nuclear en una planta de energía nuclear al dividir los átomos de uranio?

Answer 1

¿Alguna vez has jugado con dominó? ¿Hizo el clásico tren de dominó y se empuja y cae bien? Eso se llama una reacción en cadena. Una acción desencadena otra, desencadenando otra y así sucesivamente.

Las bombas nucleares son grandes trozos de material fisible que se encuentran justo por debajo del umbral de reacción en cadena. La cadena de dominó tiene cada 3er dominó faltante. Incluso si comenzó algo, se detiene rápidamente después de solo 2 caídas y no sucede mucho.

Como parte del inicio de una bomba nuclear, colocaron las piezas que faltaban en su lugar y luego la encendieron.
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¿Ok lo tengo? Ahora para continuar con la metáfora, un reactor nuclear es más como configurar 1 dominó, derribarlo y configurar otro, para derribarlo, configurar otro dominó 1, derribarlo.
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Lento y diseñado a propósito para que realmente no puedas hacerlo “BOOM” como una bomba nuclear. Solo hay 1 configuración de dominó, y derribarla no hace mucho.

Otra comparación sería quemar leña seca versus troncos húmedos.

Una bomba nuclear tiene uranio o plutonio de “grado de armamento” altamente refinado que, si configura las últimas piezas, se desmorona REALMENTE rápido. ¡AUGE!

Un reactor nuclear utiliza uranio de “calidad de reactor”. Incluso si intentaste hacerlo funcionar, no lo hace. No es encender esperando una chispa. Es un gran tronco húmedo de madera que necesita un gran fuego caliente para mantenerlo lo suficientemente caliente como para ayudarlo a liberar su energía. De lo contrario, chisporrotea y se extingue. Necesita esfuerzo solo para seguir haciendo lo suyo. Mientras que una bomba nuclear es más como un tren de dominó. Tiene mucho potencial y se dispara con una GRAN explosión, pero aún debe configurarse cuidadosamente primero y activarse correctamente. (El hecho de explotar una bomba nuclear con explosivos en realidad no haría que estallara. Requiere una configuración CUIDADOSA. Lo llaman iniciación y no activación por una razón)

Answer 2

Avancemos un poco sobre cómo se produce la radiación nuclear.

Hagamos esto simple. Y explícalo un poco para que tengas una comprensión básica. Voy a hablar solo de la primera capa, que es la descomposición inicial. Si bien hay más, esto será suficiente para la comprensión básica.

El material que realmente quiere repeler a sí mismo se mantiene artificialmente unido con algunos enlaces. Imaginemos algo bajo presión con una banda elástica que eventualmente se romperá debido a la presión que constantemente intenta escapar de sus enlaces.

Entonces, cuando esta banda elástica se rompe, ese material se divide en 2 átomos más pequeños. Sin embargo, hay piezas adicionales que salen de este material (neutrones). Este material es fisionable .

Imagina que estas piezas están muy cerca de otra. La energía de una ruptura es suficiente en promedio para separar otra. Ahora los escombros voladores de una banda de goma rota ahora han desencadenado otra. Este es ahora un material fisionable y fisionable.

Muchas cosas se descomponen a diferentes velocidades, y decimos que un material es fisionable cuando los neutrones que se mueven lentamente tienen suficiente energía para separar otro elemento. (Sidetrack: los neutrones que se mueven rápidamente son tan rápidos que volarán tan rápido que ni siquiera molestarán a la mayoría de los otros materiales)

Si estos elementos estuvieran simplemente apilados, sería difícil regularlos. Tendría problemas para evitar que ocurra esta reacción.

En un reactor:

Entonces un reactor tiene un diseño muy específico. Primero apilamos el combustible en barras altas. Luego colocamos barras de control. Estas barras de control son como poner pedazos de madera entre algunos de los elementos mencionados. Ahora evitarás que uno active otro. También controlamos la cantidad de material fisible para evitar reacciones fuera de control.

Levante e inserte nuevamente en estas barras de control para controlar la cantidad de reacciones que ocurren. En la generación de energía, usted dice cuándo (en promedio) la explosión de cada elemento desencadena exactamente otra explosión. Las reacciones ahora son autosuficientes y decimos que el reactor es crítico . Lo crítico es seguro. Lo crítico es cómo producimos energía con un reactor.

Usamos el agua como moderador. Esta agua ayuda a ralentizar las piezas de una de las reacciones, transfiriendo energía al agua a través de la energía Kenetic mientras lo hace, calentando el agua.

Todo esto se basa en promedios sobre millones de pequeñas reacciones. Por lo tanto, algunos podrían hacer más que otros, pero con cantidades tan grandes, se puede igualar de manera bastante confiable para el control.

En una bomba nuclear

Queremos más material fisible. Queremos que reaccione de manera rápida y eficiente a otros materiales fisibles. No lo ponemos en barras largas con blindaje. Lo hacemos en una pelota. Esto permite la máxima exposición a otro material. Y esto es inherentemente seguro. Al igual que el almacenamiento de combustible estándar, presenta poca amenaza en su estado normal. Por lo general, se necesita un pequeño detonador para comenzar incluso la reacción en cadena para que esta arma se active

Entonces puede ver que hay muchas diferencias en los dos para evitar explosiones. El peor caso en un reactor es la fusión, que está contenida en el núcleo y su contención secundaria si el núcleo está comprometido.

Y no hablemos de Chernobyl . Ese es un tema completamente diferente. Su diseño tenía muchos, muchos defectos, y la explosión se basó en el calor y la energía más que en una explosión nuclear.

A continuación se muestra un pequeño video que da una mirada interna a la reacción en cadena nuclear. Trampas para ratones con 2 pelotas de ping pong cada una que puede lanzar. Cada pelota de ping pong probablemente puede activar 2 trampas más. Esto se comporta más como lo haría una bomba 🙂

Nuclear Fission Chain Reaction.mov (trampas para ratones y bolas de ping pong)

Answer 3

Porque es una reacción controlada. Está diseñado para moderar los niveles de energía estructuralmente, materiales y con sistemas de control de última generación.

Una bomba nuclear está diseñada para limitar los neutrones que golpean el u235 o el plutonio hasta el último momento.

Los materiales nucleares no explotarán hasta que alcancen una masa crítica. El diseño de la bomba Gun dispara la última parte de la masa crítica en una esfera con un agujero correspondiente. El diseño de implosión tiene una esfera hueca que está implosionada con explosivos plásticos para formar una bola sólida de masa crítica.

Un reactor nuclear tiene barras de combustible que tienen de 6 a 12% de densidad crítica, no 95% como material de armas. No existe un mecanismo para comprimir repentinamente los combustibles en una bola apretada para alcanzar la masa crítica y explotar. Estoy hablando de reactores regulares, no de reactores rápidos.

El peor caso para un reactor típico comercial es una fusión. Algo sucede y pierdes el enfriamiento o pierdes el control. Todo el núcleo del reactor se funde, existe una gran posibilidad de que el hidrógeno y el oxígeno generen una gran explosión química. La explosión de gas de hidrógeno en Fukushima sopló toneladas de material de miles de pies en el aire y destruyó el complejo del reactor.

Fusiones parciales condujeron a explosiones de hidrógeno en la central nuclear de Fukushima

Lo peor es una masa accidental de material apenas crítica, que no está cerca de una bomba nuclear, pero que aún genera una gran explosión de energía. Si bien esto técnicamente podría llamarse una explosión nuclear, es el rendimiento más bajo posible. Dado que no fue diseñado para forzar los componentes juntos rápidamente. Los puntos calientes se desmontan muy rápidamente. Estos se llaman “accidentes de criticidad” y puede buscarlos. Son peligrosos y suceden más en el reprocesamiento y la creación inicial de combustible que en los reactores.

Accidente de criticidad – Wikipedia

Hay reclamos controvertidos de que hubo un accidente de criticidad en la planta de Fukushima.

Answer 4

Regula la tasa de fisión cambiando la forma del núcleo de combustible y alterando la fuga de neutrones, o absorbiéndolos con barras de boro o cadmio.