¿Qué es la fisión espontánea? Definición

La fisión espontánea es un proceso de desintegración, en el cual un núcleo inestable se divide espontáneamente y al azar en partes más pequeñas (núcleos más claros). Las fisiones espontáneas liberan neutrones como lo hacen todas las fisiones. Dosimetría de radiación

En general, la fisión nuclear es una reacción nuclear en la que el núcleo de un átomo se divide en partes más pequeñas (núcleos más ligeros). El proceso de fisión a menudo produce neutrones y fotones libres (en forma de rayos gamma ) y libera una gran cantidad de energía . En física nuclear, la fisión nuclear es una reacción nuclear o un proceso de desintegración radiactiva . El caso del proceso de descomposición se llama fisión espontánea  y es un proceso muy raro.

La fisión espontánea también es posible si estudiamos la curva de unión nuclear . Este tipo de descomposición es energéticamente posible para un núcleo que tiene A> 100. Aunque se espera que la fisión espontánea sea más probable a medida que aumenta el número de masa, todavía es un proceso muy raro incluso en uranio.

La fisión espontánea es factible durante los tiempos de observación práctica solo para números de masa superiores a aproximadamente 232. Por ejemplo, 232 Th, 235 U y 238 U son nucleidos primordiales y han dejado evidencia de sufrir fisión espontánea en sus minerales.

Para elementos transuránicos pesados, la tasa de transición de fisión espontánea aumenta con el número de masa y puede convertirse en el modo de descomposición dominante con números de masa superiores a 260.

Del mismo modo que para la desintegración alfa , también se produce una fisión espontánea debido al túnel cuántico . Las fisión espontáneas liberan neutrones como lo hacen todas las fisión, por lo que contribuye al flujo de neutrones en un reactor subcrítico . Los radioisótopos para los cuales la fisión espontánea no es despreciable pueden usarse como fuentes de neutrones. Por ejemplo, se puede usar californio-252 (vida media 2.645 años, relación de rama SF aproximadamente 3.1 por ciento) para este propósito.

La fisión espontánea de los isótopos naturales de uranio (uranio-238 y uranio-235) deja rastros de daño en la estructura cristalina de los minerales que contienen uranio cuando los fragmentos de fisión retroceden a través de ellos. Una técnica de datación radiométrica basada en el análisis de estos rastros o huellas de daños, dejadas por fragmentos de fisión en ciertos minerales y vidrios que contienen uranio, se conoce como datación por pista de fisión .

Fisión espontánea de ciertos núcleos

Los principales isótopos, que deben considerarse en el ciclo del combustible de todos los reactores comerciales de agua ligera, son:

Isótopos de uranio

  • 238 T . 238U pertenece al grupo deisótopos fértiles238U decae a través dela desintegración alfaa234Th con una vida media de ~ 4.5 × 109años. 238U ocasionalmente decae por fisión espontánea con una probabilidad de 0.000055%. Su actividad específica es muy baja ~ 3.4 × 10-7 Ci / g.
  • 235 U . 235U pertenece al grupo deisótopos fisionables. De hecho,235U es el único núcleo fisible existente de los isótopos naturales y, por lo tanto, es un material altamente estratégico. 235U se descompone a través de la desintegración alfa (por medio del torio-231) en231Pa con una vida media de ~ 7 × 108años. 235U ocasionalmente decae por fisión espontánea con muy baja probabilidad de 0.0000000072%. Su actividad específica es muy baja ~ 2.2 × 10-6 Ci / g.
  • 234 T . 234U pertenece al grupo deisótopos fértiles234U decae por desintegración alfa a230Th con una vida media de 246 000 años. 234U ocasionalmente decae por fisión espontánea con muy baja probabilidad de 0.0000000017%. Su actividad específica es mucho más alta ~ 0.0063 Ci / g.

Isótopos de plutonio

  • 238 Pu . 238 Pu pertenece al grupo de isótopos fértiles. 238 Pu decae por desintegración alfa a 234 U  con una vida media de 87.7 años. 238 Pu genera un calor de descomposición muy alto y tiene una tasa muy alta de fisión espontánea.
  • 239 Pu . 239Pu pertenece al grupo de isótopos fisionables. 239Pu decae a través de la desintegración alfa a 235 U con una vida media de 24100 años. Este isótopo es el principal isótopo fisionable en uso.
  • 240 Pu . 240Pu pertenece al grupo deisótopos fértilesLadescomposición de240Pu a través de la desintegración alfa a 236 U con una vida media de 6560 años. 240Pu tiene una tasa muy alta de fisión espontánea y tiene una sección transversal de captura radiativa alta para neutrones térmicos y también para resonancia.
  • 241 Pu . 241Pu pertenece al grupo de los isótopos fisionables. 241Pu decae a través de la desintegración beta negativa a241am con una vida media de 14.3 años. Este isótopo fisionable se descompone en isótopo no fisible con una sección transversal de captura radiactiva alta para neutrones térmicos. Un impacto en la reactividad del combustible nuclear es obvio.

Otros isotopos

  • 242 cm. 242 cm de descomposición a través de la desintegración alfa con una vida media de 162 días. 242 cm ocasionalmente se descompone por fisión espontánea con una probabilidad de 0.0000061%.
  • 252 cf. Se pueden usar 252 Cf (vida media 2.645 años, relación de derivación SF aproximadamente 3.1 por ciento) en la fuente primaria de neutrones para un mejor monitoreo de las operaciones de arranque y apagado del reactor cuando el reactor es subcrítico.
JANIS - Half-Life - Fisión espontánea
Fuente de datos: JANIS (software de información de datos nucleares basado en Java); La biblioteca de datos nucleares JEFF-3.1.1

Fisión espontánea y neutrones fuente

cría de plutonioEl término » neutrones fuente » se refiere a los neutrones distintos de los neutrones de fisión rápidos o retrasados . En general, provienen de fuentes distintas a la fisión inducida por neutrones. Estos neutrones son muy importantes durante las operaciones de arranque y apagado del reactor cuando el reactor es subcrítico, porque permiten monitorear la subcriticidad de un reactor generalmente a través de detectores de neutrones excore de rango de fuente.

En los reactores nucleares, también la fisión espontánea es muy importante desde este punto de vista. En los conjuntos de combustible nuclear irradiado, hay nucleidos que se someten a un proceso de fisión espontánea. Como se escribió, la fisión espontánea es, de hecho, una forma de desintegración radiactiva que se encuentra solo en elementos químicos muy pesados ​​(especialmente elementos transuránicos). Por ejemplo, 240 Pu tiene una tasa muy alta de fisión espontánea. Para el combustible de alto consumo, los neutrones fuente se proporcionan predominantemente por fisión espontánea de núcleos de curio (Cm-242 y Cm-244).

Fuente primaria de neutrones

A veces, los neutrones fuente deben agregarse artificialmente al sistema. La fuente externa de neutrones contiene un material que emite neutrones y revestimientos para proporcionar una barrera entre el refrigerante del reactor y el material. Las fuentes externas generalmente se cargan directamente en el núcleo del reactor (por ejemplo, en los tubos guía del dedal). Las fuentes de neutrones, que se basan en la fisión espontánea, se conocen como fuentes primarias . La fuente primaria de neutrones no necesita ser irradiada para producir neutrones. Estas fuentes se pueden usar especialmente en el caso de un primer núcleo (es decir, un núcleo que consiste únicamente en combustible nuevo). La fuente primaria de neutrones se basa en la reacción de fisión espontánea. La fuente de fisión espontánea más utilizada es el isótopo radiactivo californio-252. El Cf-252 y todas las demás fuentes de neutrones de fisión espontánea se producen irradiando uranio u otro elemento transuránico en un reactor nuclear, donde los neutrones se absorben en el material de partida y sus productos de reacción posteriores, transmutando el material de partida en el isótopo SF.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.