Reacción en cadena de fisión y reactores nucleares
FísicaFísica cuántica y nuclearEdades 17–18
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Inicia sesión para usarLos neutrones lentos fisionan núcleos de uranio-235 y cada fisión libera 2–3 neutrones. Elige el enriquecimiento en U-235, el moderador, la inserción de las barras de control y el tamaño del núcleo para que la reacción en cadena sea subcrítica, crítica o supercrítica, con el factor de multiplicación k, un gráfico de neutrones por generación y un desglose de lo que les ocurre a los neutrones. La pantalla Reactor simula un reactor de agua a presión con refrigerante, potencia, parada y calor residual; Energía calcula E = Δmc² para una fisión y la compara con la fusión; Combustible gastado muestra cómo decaen los residuos.
Lección: Fisión nuclear, reacción en cadena, masa crítica, reactores nucleares y fusión
Qué muestra
En la fisión, un neutrón lento es absorbido por un núcleo de uranio-235, que se divide en dos núcleos menores y libera 2 o 3 neutrones y unos 200 MeV. Si de media exactamente uno de esos neutrones produce otra fisión, el factor de multiplicación es k = 1 y la reacción en cadena es crítica; con k < 1 se apaga y con k > 1 crece. Un reactor mantiene k = 1 con combustible enriquecido, un moderador que frena los neutrones, barras de control que los absorben y un núcleo bastante grande. La energía procede de una pérdida de masa, E = Δmc².
Cómo usarla
En Reacción en cadena, elige el Enriquecimiento en U-235 y el Moderador, ajusta Barras de control dentro y Tamaño del núcleo, y pulsa Disparar 1 neutrón o Disparar 100 neutrones para ver las barras de cada generación. En Reactor, mueve las barras de control, reduce el Caudal de refrigerante o pulsa Parada de emergencia (SCRAM). Energía compara fisión y fusión; Combustible gastado muestra cómo decaen los residuos.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Reacción en cadena, Reactor, Energía, Combustible gastado
- Enriquecimiento en U-235 0,7 % (natural), 3 %, 5 %, 20 %, 90 %
- Moderador Ninguno, Agua, Agua pesada, Grafito
- Barras de control dentro 0–100 %
- Tamaño del núcleo (relativo) 1–10
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el uranio natural puede mantener una reacción en cadena con grafito o agua pesada, pero no con agua normal?
- ¿Qué le ocurre al número de neutrones de cada generación cuando k es un poco mayor que 1?
- ¿Por qué hay que seguir refrigerando un reactor después de pararlo?
