REACTORES NUCLEARES

.Por Modesto Montoya (*)

Los momentos críticos que vive Japón, debidos a la falla de los sistemas de enfriamiento de los reactores nucleares de Fukushima, no debe hacernos olvidar los servicios que nos brindan esas máquinas basadas en el fenómeno de la fisión, descubierta hace más de 70 años.

En diciembre de 1938, los científicos alemanes Otto Hahn y Friedrich Strassmann descubrieron que un núcleo de uranio 235 se parte en dos fragmentos cuando absorbe un neutrón (un núcleo de uranio 235 está constituido por 92 peatones y 143 neutrones). Los fragmentos, que salen expulsados a gran velocidad, son radiactivos.

En marzo de 1939, el físico francés Frédéric Joliot y sus colaboradores descubrieron que los fragmentos emiten neutrones, los que fisionan núcleos vecinos de uranio 235, dando lugar a la reacción en cadena, la que, controlada brinda una enorme cantidad de energía. Pero los productos de esa fisión son sustancias radiactivas, que quedan como desechos.

En la naturaleza, el uranio, 235 se encuentra en un 0.7% mezclado con el uranio 238 (99.3%). El enriquecimiento necesario para obtener mayor proporción de uranio 235 es un proceso complejo. La dificultad reside en que ambos isótopos (igual número de protones pero diferente número de neutrones) tienen el mismo comportamiento químico.

El principio que más se ha usado hasta ahora, para el enriquecimiento de uranio 235, es la difusión a través de filtros, de ambos isótopos. La diferencia de masas favorece la difusión al uranio 235. El método de difusión requiere de gigantescas plantas enriquecimiento.

Actualmente se usa también el principio de la centrifugación que aprovecha la diferencia de masas para separar los isótopos de uranio que giran en una centrifugadora a gran velocidad. Este método requiere plantas más pequeñas que las plantas de difusión.
A nivel experimental se tiene ahora el método de rayos láser que explota las pequeñas diferencias entre las disposiciones electrones en torno a los núcleos de uranio 235 y 238.

Tomando en cuenta el uso que se les da, los reactores pueden ser de dos tipos: los de potencia y los de investigación. En el primero, la energía liberada se usa para calentar un fluido, el que emite vapor que pone en movimiento la turbina de un generador eléctrico. En el reactor de investigaciones, el núcleo es usado como fuente de neutrones.

El estudio sobre la fisión se realiza con poderosos medios técnicos que ofrecen los propios reactores, así como la electrónica y la informática que facilitan el procedimiento de millones de eventos de fisión por segundo.

En un reactor de investigaciones, los rayos de neutrones tienen innumerables aplicaciones. Cuando un reactor se pone en funcionamiento, su núcleo, alimentado por combustible nuclear, se convierte en una intensa fuente de rayos de neutrones. Estos neutrones constituyen una sonda privilegiada para estudiar las propiedades de materiales industriales, agrícolas, biológicos entre otros tipos de materiales.

Cuando los neutrones ingresan a un material, cambian de dirección y velocidad en una forma que depende de las propiedades microscópicas del material. Estas pueden, entonces, estudiarse midiendo los cambios de dirección y velocidad de los neutrones emergentes del material irradiado.

Las propiedades de los materiales son fundamentales para su utilización en el mejoramiento de la calidad de vida. Estas propiedades se logran modificando estructuras microscópicas mediante procesos químicos, térmicos y mecánicos. Muchos materiales importados pueden ser deducidos conociendo las estructuras, las que se estudian con las sondas neutrónicas.

Los neutrones son usados también para irradiar materiales para convertirlos en materiales radiactivos, los que tienen múltiples aplicaciones, la más conocida de las cuales la medicina nuclear, con la que se realiza diagnósticos tempranos de enfermedades.

Como en toda máquina, el funcionamiento de los reactores conlleva riesgos. Se trata de los desechos radiactivos que deja la fisión del uranio que se encuentra en el núcleo del reactor. Hoy en día se sigue investigando sobre nuevos reactores, sobre todo considerando la seguridad, para evitar lo que suceda lo que estamos viendo que pasa hoy en día en Japón.