Comments on MalaCiencia: Fabricando plutonio en «Objetivo: la Luna»

Vaya, no sé porque no salió mi comentario de ayer,...

2009-04-29T10:46:00.000+02:00

Vaya, no sé porque no salió mi comentario de ayer, aunque figuraba como aceptado. Probaré otra vez.

Respecto a la probabilidad de reacción en función de la velocidad de los neutrones, el máximo se alcanza parta neutrones "térmicos", es decir en estado de equilibrio termodinámico. La función del moderador (el grafito en el cómic) es frenar los electrones resultantes de la fisión, que tienen mucha energía y absorber el exceso hasta que queden en equilibrio. Además, tiene un efecto de barrera que evita que muchos se escapen. Al chocar los neutrones con los núcleos del moderador, les ceden parte de su energía y, de paso, muchos neutrones salen rebotados otra vez hacia el uranio. Para estas funciones son más eficientes los núcleos ligeros y, de hecho, en algunos modelos de centrales nucleares se usa agua, normal o pesada, como moderador.

En cuanto a la posibilidad que dice Alf de controlar la eficacia de la reacción controlando la velocidad de los neutrones, parece casi imposible. Moderarlos es fácil, porque consiste en llevarlos al estado de equilibrio termodinámico, proceso que se produce espontáneamente en la Naturaleza, pero fijarles una velocidad específica es mucho más difícil. Lo que se hace para controlar la reacción es diseñar el núcleo del reactor de tal modo que, por sí sólo, sea ligeramente supercrítico (tenga un exceso de neutrones y luego incluir un material, el cadmio, que absorba ese exceso para así, insertándolo osacándolo, controlar la velocidad de la reacción en todo momento

Gracias a Duke por sus extensas explicaciones. Yo ...

2009-04-27T19:49:00.000+02:00

Gracias a Duke por sus extensas explicaciones. Yo tampoco soy físico nuclear :-)

Imagino que mucho tendrá que ver el resto de elementos que se utilizan como moderadores. En el cómic se menciona explícitamente el grafito y el cadmio.

El grafito frena los neutrones, y según tengo entendido, cuanto menor es la velocidad del neutrón, mayor es la probabilidad de colisión con un núcleo atómico. Lo que no sé es si esa probabilidad tiene un máximo en un determinado rango de velocidades, diferentes para cada núcleo (de forma que podamos controlar hasta cierto punto, la proporción de núcleos de cada isótopo que serán golpeados).

Respondiendo a Felix: Es verdad que la proporción...

2009-04-27T01:01:00.000+02:00

Respondiendo a Felix:

Es verdad que la proporción de U-235 natural es menor del 1%, pero el 1% tampoco es suficiente. En el uranio enriquecido para hacer de combustible nuclear la proporción debe aumentarse hasta el 3,5% o mayor.

En cuanto a una fisión natural en cadena, no dije que fuera imposible (de hecho es posible y parece que se da pero es muy rara), sino que en caso de darse con tanta facilidad haría disminuir la cantidad de U-235 en la naturaleza hasta niveles muy inferiores de los que se encuentran.

Igual que ocurre en un equilibrio químico, en la naturaleza se alcanza un estado de estabilidad en las reacciones físicas. Si una reacción de cualquier tipo es probable, se produce hasta que las proporciones de materiales hagan que alcance el equilibrio nuevamente. En este caso, hasta que la proporción de material fisionable disminuya hasta un nivel en el que la reacción es muy lenta.

No olvidemos tampoco que el uranio natural no es uranio puro, sino pechblenda, que es principalmente dióxido de uranio con casi un 50% de otros materiales como óxido de plomo, potasio, fósforo, calcio... Todo eso hace aún más difícil que los neutrones producidos por desintregración natural alcancen y fisionen un núcleo de U-235, incluso los que rebotan en un átomo de U-238.

El uranio de una barra de combustible es U-238 en un 96,5%, y U-235 en al menos un 3,5%, con una cantidad mínima de impurezas de otro tipo. Bastante alejado del 1% que aparece en el cómic, y ni remotamente parecido a la composición del mineral natural, con su 50% de impurezas y su proporción aún menor de U-235.

Aún así sigo abierto a que me corrijan en todo lo que me equivoque (que será mucho), ya que no soy físico nuclear y mi conocimiento es por lo tanto bastante incompleto en el mejor de los casos.

Magnífica entrada, y comentarios :) Tengo "Aterri...

2009-04-26T21:53:00.000+02:00

Magnífica entrada, y comentarios :)

Tengo "Aterrizaje en la Luna", pero no "Objetivo: la Luna". Definitivamente tengo que conseguirlo.

Saludos!

Muy bien explicado pero tengo varias observaciones...

2009-04-26T18:17:00.000+02:00

Muy bien explicado pero tengo varias observaciones.

Si no recuerdo mal, las proporción del uranio natural es más bien 99,76%-0,24%. Si miras al componente mayor puede parecer casi lo mismo, pero si miras al U-235, es una proporción cuatro veces mayor. Ignoro las proporciones exactas necesarias pero podría ocurrir que con la proporción natural no hubiera reacción en cadena y con la del comic sí.

Por otra parte, no todos los neutrones son absorbidos al acercarse a un núcleo de U-238, la mayor parte rebotan y podrían acabar en un núcleo de U-235. De hecho, la sección eficaz (magnitud usada en física nuclear para expresar la probabilidad de una uotra reacción) es mucho mayor para la dispersión que para la absorción.

Por último, respecto al tema de la reacción nuclear espontánea en las minas de uranio, creo que se ha demostrado que en una mina de Gabón ocurrió precisamente eso, hace muchos millones de años

Me encanta este blog, lo tengo hace rato en el goo...

2009-04-26T08:10:00.000+02:00

Me encanta este blog, lo tengo hace rato en el google reader.

Excelente laburo explicando la "mala ciencia"

Lástima blogger y el horrible sistemas de comentarios que tiene

PD: Si algún día te querés pasar a wordpress, me avisas y te ayudo :)

Respondiendo a anónimo: Las proporciones que apar...

2009-04-25T19:02:00.000+02:00

Respondiendo a anónimo:

Las proporciones que aparecen en el original son las de la naturaleza y, como señalas muy bien, no pueden generar una reacción en cadena como en un reactor nuclear. Si fuse así, una mina de uranio sería un reactor nuclear natural y el uranio no se encontraría en la naturaleza porque se habría fisionado hace mucho tiempo. Creo que ahí es donde está la mala ciencia en esa explicación, precisamente. En las proporciones del combustible.

Para fabricar combustible nuclear hay que enriquecer la mezcla aumentando la proporción de U-235 para que un número suficiente de neutrones puedan continuar la reacción al alcanzar otro átomo de U-235. Sin embargo, no se necesita que este combustible sea ni mucho menos tan puro como el material de un arma nuclear, ni está hecho del mismo material.

Para un arma nuclear se utiliza plutonio (salvo en diseños muy antiguos, como la bomba que se lanzó sobre Hiroshima) y se hace todo lo puro que es técnicamente posible, porque cada átomo no fisionable en el núcleo del arma significa retardar la reacción (disminuír el "alfa" de la reacción) y ese retardo hace que la reacción esté menos avanzada cuando el arma, por su propia energía, se desintegra físicamente. Es decir, que para cuando la bomba se deshace por su propia explosión, cuanto manos puro sea el plutonio menos se habrá fisionado, y la bomba nos dará menos potencia.

Así que, como has dicho, la idea es que el material se desintegre lo más rápido posible pero nunca se llega a desintegrar todo. Precisamente cuanto más rápido lo haga, más cantidad se desintegrará.

No me meto en profundidad a explicar otros factores, porque la mecánica de un arma nuclear llevada al detalle es algo complicada, y el "alfa" de la reacción depende de la forma del núcleo, de la temperatura, de la densidad y presión, de la pureza del material, de las fuentes externas de neutrones, de la envoltura del núcleo del arma y hasta de la fase cristalina del plutonio que se utilice.

En un arma termonuclear (la famosa "bomba de hidrógeno) sí que se utiliza uranio como elemento de la envoltura de la etapa secundaria, pero los neutrones que lo fisionan provienen de una reacción de fusión nuclear, y de hecho la envoltura del secundario (la tercera o cuarta etapa de fisión-fusión, en realidad, dependiendo del diseño) está hecha de U-238 porque no necesita mantener una reacción en cadena.

Una duda que me surge: si de cada 100 átomos 99 de...

2009-04-24T14:34:00.000+02:00

Una duda que me surge: si de cada 100 átomos 99 de cada son U-238 y 1 U-235, ¿Por qué 2 de cada 3 neutrones emitidos van a impactar contra U-235 en lugar de hacerlo contra U-238? No sé, o la distribución de los átomos tiene algo particular, o supongo que la inmensa mayoría de neutrones acabarán en el U-238 y no producirán "reacciones en cadena" con el U-235. De hecho, si no me equivoco, la idea básica para una bomba nuclear consiste en purificar U-235 para conseguir que esta reacción en cadena se propague por todo el material liberando toda la energía en el menor tiempo posible.

Un saludo y felicidades por el blog.

Los cómics de Tintín están, en general, muy bien d...

2009-04-24T13:35:00.000+02:00

Los cómics de Tintín están, en general, muy bien documentados. Tanto en el guión como en el dibujo.

Toda esa explicación estaba de verdad en el album?...

2009-04-24T13:13:00.000+02:00

Toda esa explicación estaba de verdad en el album? Y se supone que, cuando éramos pequeños la leíamos? Definitivamente tengo que volver a hacerme con los volúmenes. Y pensar que hoy en día poner una ecuación ya aleja al 50% de los potenciales lectores... (S.W.H. dixit)

Como en el anterior caso, creo que la "buenacienci...

2009-04-24T08:37:00.000+02:00

Como en el anterior caso, creo que la "buenaciencia" supera a la "malaciencia" con creces, sobre todo para un tebeo de aventuras. Bastante bien documentado y explicado está todo. Y bien divertido que es :)

Gracias por la explicación y por recordarnos estos grandes tebeos.

También puede ser problema de la traducción. Como ...

2009-04-23T20:37:00.000+02:00

También puede ser problema de la traducción. Como ves, el bocadillo está muy justo para el texto ese, no cabe más. A lo mejor en el original estaba bien.

Todo esto son suposiciones.

Si alguien sabe francés podría comprobarlo.