Fisio nuklearra eta fusio nuklearra
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:
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).
Neutroiak bonbardatzean egindako fisio nuklearrean kate-erreakzioak sortu ahal dira, irudiak grafikoaren bidez erakusten duen bezalakoa.
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.
Masa-zenbakiaren aurreko masaren defektuko edo diferentziako grafikoa.
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:
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.
Bonba atomikoak
Oinarrian, bi bonba nuklear mota daude: fisiokoak eta fusiokoak. Lehenengoek uranioa eta plutonioa erabiltzen dituzte erregai, indar lehergarri handia sortzen duen kate-erreakzioaren prozesu batean. Beste alde batetik, fusioko bonbek aktibatzeko hasierako energia handiagoa behar dute, horien potentzia energetikoa (eta suntsitzailea) askoz handiagoa den arren. XX. mendearen amaieran, bazeuden munduan zazpi herri arma nuklearrak zituela aitortzen zutenak: Estatu Batuak, Errusia, Txina, Frantzia, Erresuma Batua, India eta Pakistan.
Zatiki-azeleratzaileak
Ikerketako prozesu nuklear gehienak erabiltzen dira zatiki-azeleratzaileetan. Tresna horiek energia zinetikoa eta partikula atomikoen eta subatomikoen abiadura goratzen dituzte, nukleo atomikoak eta nukleo horien elkarrekintzak eta propietateak ikastea errazagoa izan dadin. Funtsean, bi zatiki-azeleratzaile mota daude: linealak (linacs-ak ere deituak) eta ziklikoak, ziklotroiak eta sinkrotroiak bezalakoak.
Fusio hotza
1980ko hamarkadaren amaieran, Estatu Batuetako Martin Fleischmann eta Stanley Pons zientzialariek argitaratu zuten fusio-erreakzio nuklearrak giro-tenperaturan egitea litekeena zela frogatzen zuten esperimentuak egin zituztela. Horrela, ez litzateke aktibazio energia handia (eta kontrolatzeko zaila) behar izango; era berean, energi iturri bukaezina eta oso merkea lortuko litzateke. Hala eta guztiz ere, ez ziren bete berri horrek sortu zituen aukerak: ez zen munduan egon Fleichsmann-ek eta Pons-ek lortutako ondorioak atera egin zituen talderik. Horren ondorioz, "fusio hotza" gaur egungo historia zientifikoaren iruzurrik handienetako bat bezala hartu zen.
Medikuntza nuklearra
"Nuklear" izena hartzen du gaixotasunak diagnostikatzeko eta tratatzeko isotopo erradiaktiboak erabiltzen dituen medikuntza arloak. Arlo mediko horretan, gaur egun, hainbat teknika espezializatuak erabiltzen dira, erradiologian, batez ere, erabiltzen direnak. Diagnostikoaren eta tratamenduaren trazatzaile oro har erabiltzen diren erradioisotopo batzuk iodo 131, fosforo 32ª eta teknezio 99ª dira. Halaber, kobalto 60a eta zesio 137a erabiltzen dira, oro har, minbiziaren tratamenduan.
