Erreakzio nuklearrak

Zentzu generikoan, nukleo atomiko bat natura ezberdineko beste nukleo bat sortzeko aldatzen denean sortzen den prozesua erreakzio nuklearra da. Erreakzio nuklear baten eskema orokorra honako hau da:

Eskema horretan, X hasierako nukleo atomikoa da; Y, azkeneko nukleoa; a, X nukleoa bonbardatzen duen partikula mota; eta, b, erreakzio horretatik ateratzen den partikula edo partikulak.

Erreakzio nuklear baten balantze energetikoa positiboa izan daiteke; kasu horretan, erreakzioak exoenergetiko izena du. Negatiboa denean (hau da, kontsumitzen den energia ateratzen dena baino handiagoa denean), endoenergetiko izena hartzen du.

Bide artifizialek sortutako lehenengo erreakzio nuklearrean (1932an egindakoa), 7 masa-zenbakiko litio-atomoak oso protoi energetikoekin bonbardatu ziren, alfa partikulak sortzeko (4 helioko nukleoak).

Erreakzio nuklear motak

Funtsean, bi erreakzio nuklear mota sailka daitezke:

• Fisio nuklearra: proportzioan astuna den atomo bat beste atomo arinago batzuetan banatzen da, partikula erradiaktiboak sortzen dituen eta energia handia sortzen duen erreakzio batean. Erreakzio hori arrunta da bonba nuklearrak sortzean eta gaur egungo zentral nuklearretan erabiltzen da energia elektrikoa sor dadin. Ingurugiroko arazoak sor ditzake, sortzen dituen hondar erradiaktiboak garraiatzeko eta biltzeko beharraren jatorria dela eta; horiek ekiditeko, segurtasuneko kontrol gogorrak egon behar dira.
• Fusio nuklearra: bi nukleo arin biltzen dira beste nukleo astunago bat sortzeko. Erreakzio mota hori izarren barruan (erreakzio termonuklear izenekoetan) gertatzen da, eta horien distira eta sorkuntza energetikoa ematen dizkie. Lurrako eskalan, fusio nuklearrari buruz egindako esperimentuek lehen mailako arazo handi bat dute: prozesuan erabiltzen diren energia kantitate handiak kontrolatzeko zailtasuna. Hala ere, etorkizuneko energi iturritzat hartua izan da, hondar erradiaktibo arriskutsurik sortzen ez duelako, eta itsas uretako deuterioa (hidrogeno 2) bezain ekonomikoak diren erregaietatik har daitekeelako.

Fisio nuklearra

Humanitatearen historian egindako lehenengo erreakzio nuklearra fisio nuklearra izan zen. Prozesu hori, zentzu estuan, nukleo astun bat jatorrizko nukleoaren erdia diren masa eta zenbaki atomikoko beste bi nukleotan banatzean datza. Fisio nuklearraren prozesuetan, abiaburu atomoak uranio 235 (uranioaren isotopo arraroa, naturazko meatan 1/140 parteetan dagoena) eta plutonioa dira.

Fisio-erreakzioak oso exoenergetikoak dira, eta horien lehenengo erabilera historikoa Bigarren Munduko Gudaren amaieran Hiroshiman (Japonian) jauzi egin zen bonba atomikoan gertatu zen. Gaur egun, fisio nuklearrak helburu zibila (zentral nuklearrak), garraiokoa (propultsio nuklearra) eta militarra (arma atomikoak) ditu. Lehenengo kontrolatutako fisio erreakzioa 1942an lortu zen Chicagoko Unibertsitatean, leku horretako taldeak, Enrico Fermi (1901-1954) fisikari italiarrak zuzendua, egin zituen lanei esker.

Fisio-erreakzio nuklear baten adibide klasikoa uranio 235en nukleoa apurtzea da, neutroi geldoak bonbardatuz. Horren bidez, bario 139ko eta kriptoi 86ko nukleoak, neutroiak eta 175 MeV-ko irteerako energia sortzeko. Erreakzio horren eskema honako hau izango litzateke:

Prozesu horretako irteerako hamaika neutroi sortzea funtsezkoa da horren jarraipena lortzeko, kate-erreakzio bezala.

Fusio nuklearra

Fusio nuklearraren prozesua eta fisiokoa kontzeptualki alderantzizkoak dira. Fusioan, bi nukleo arin elkartzen dira atomo astunago bat sortzeko. Fusio-erreakzioen errendimendu energetikoa fisioena baino askoz handiagoa da. Nukleoiaren bidezko energia aintzat hartuta, fisioan 0,74 MeV sortzen dira, eta fisio-erreakzioan 3,52 MeV.

Fusio-erreakzio nuklearraren formarik arruntena bi hidrogenoko nukleoak (deuterioko -edo hidrogeno 2ko- bat eta tritioko -edo hidrogeno 3ko- beste bat) helioko nukleo bat bihurtzea, neutroi bat eta energia handia sortuz. Erreakzio horren eskema honako hau da:

Fusio nuklearra, zenbait kate-erreaktibotan (protoi-protoi eta karbonoaren zikloa), izarren energi iturria da.