sábado, 17 de diciembre de 2016

USINAS ATOMICAS NATURALES - Parte I

Esta entrada es "a pedido".  Un amigo me solicito la opinion sobre el tema de las "Usinas atomicas naturales".

Casos conocidos, esta el famoso de la Mina de Oklo, en Gabon, Africa.

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De ese caso, se hablaron mil  tonterias: sinceramente, busque en la web, y me encuentro con docenas de articulos que la atribuyen a extraterrestres, y tonterias tales como que "El uranio si no esta enriquecido y refinado no puede fisionar"....Gente que escribe y el titulo de "Fisico" lo debe haber conseguido en una feria...

Asi que, lo considere "Otro Dragon"..... y vino a parar al blog.

Eso si, es un tema largo, asi que lo dividiremos en etapas.

Tambien es importante para aclarar casos como la TIERRA o PLUTON, planetas que son evidentemente mucho mas calientes de lo que deberian ser.... y la unica explicacion razonable....es que AMBOS tienen en su nucleo una gigantesca "usina atomica", que esta fisionando materiales y generando calor....que nos mantiene calentitos a nosotros, y permite que Pluton pueda tener bajo su superficie un gigantesco oceano de agua liquida.
Para entender "Como puede ocurrir eso", es imprescindible entender COMO  se produce la fision, y COMO interactuan los neutrones en sus choques.

Asi que, en un principio, vamos a desentendernos de toda otra cosa y dedicarnos a "Choques de neutrones":

Los neutrones, son particulas SIN CARGA, asi que se pueden acercar a los nucleos atomicos sin ningun inconveniente y sin que nada los desvie... pero como reaccionan, depende muchisimo de SU VELOCIDAD.

Estas particulas, suelen tratarse como si fuesen un gas ideal...y semejanza la tienen: ambos no tienen carga, ambos son particulas volando en el espacio....asi que , se relaciona su energia cinetica , o sea su velocidad, son su temperatura..... Por eso se habla de "neutrones termicos".

Un "Neutron termico", tiene una velocidad bastante baja...asi que si choca contra un nucleo, tiene enormes posibilidades de "ser atrapado" y quedar en ese nucleo.

Si el neutron es mas rapido....es casi seguro que chocara como si fuese una bola de billar.... y rebotara.  Perdera energia cinetica de acuerdo al choque: ya que al hacerlo, transmitira parte de su cantidad de movimiento al nucleo con el que choco:

De ese modo, si un neutron choca con un nucleo de hidrogeno..... un solitario proton, a velocidad baja....se "pega" a ese proton, y forma un  nucleo de Deuterio.

Si choca a una velocidad mas alta...bueno, ambos tienen practicamente la misma masa...asi que el atomo de hidrogeno se llevara seguramente la mitad de la cantidad de movimiento y retrocedera a gran velocidad.

Si ese mismo neutron choca contra un atomo pesado, como Uranio, Plomo, etc... rebotara sencillamente: su masa es demasiado baja para que apenas mueva al atomo que hizo de blanco....

Pero esto NO SIEMPRE ES ASI!. Si el neutron viene viajando "muy rapido", entran las consideraciones relativistas en el choque: si su velocidad es un porcentaje apreciable de la de la luz (como en un neutron expulsado por una fusion de hidrogeno en helio...), su masa sera bastante mayor a la de un neutron normal, y su diametro sera bastante menor: Se transforma en una poderosa "bala de cañon natural": eso si, su disminucion de tamaño dificulta los choques, pero en caso de chocar, su gran energia cinetica y cantidad de movimiento, ya no daran un choque elastico: podran hacer pedazos al "atomo blanco", produciendo una fision que "no figura en los papeles".

Eso se usa por ejemplo, en una bomba atomica trifasica: La explosion de una bomba atomica pequeña, inicia la fusion de hidrogeno, la fusion emite neutrones a altisima velocidad, que impactan en una masa exterior de "inerte U238".... y lo fisiona en mil pedazos....eso genera la tercer reaccion nuclear, que comprime a la segunda de fusion, aumentando su potencia.... y hace fisionar kilos y kilos de U238 que de otro modo seria inerte: Asi exploto la famosa bomba Tzar.

Asi que, resumiendo: Para que el Uranio "fisione en forma normal", los neutrones deben chocar con el nucleo a una velocidad relativamente baja.... El U235 lo absorbe, se transforma en el acto en U236, que es altamente inestable, y millonesimas de segundo depues se descompone, usualmente en Kripton y Bario....y 3 neutrones mas para seguir la reaccion...

Una fision de U 238 solo es posible con neutrones que viajen a un 20% de la velocidad de la luz o mas....

Y TODOS los neutrones que viajen al medio de esos rangos de velocidad, rebotaran como pelotas perfectamente elasticas y se comportaran como un gas ideal....pero no crearan fisiones: eso si, podran ir perdiendo velocidad por choques contra atomos de hidrogeno, o podran ser absorbidos como en la formacion de Deuterio o por elementos "avidos de neutrones", como el Boro o el Carbono.