Energía de Fisión

estudiar el núcleo de un ele­mento cualquiera cabe esperar que su masa sea igual a la suma de las masas de todas las partículas que componen el núcleo; por el con­trario, se ha observado que la masa del núcleo atómico es, sin excepción, inferior a la suma de las masas com­ponentes. Por ejemplo, en el caso del U²³⁵, constituido por 92 proto­nes y 143 neutrones de masas respectivas 1,0076 y 1,0090 unidades de masa atómica, la masa total de estos 235 nucleones es 236,9862 unidades de masa, mientras la masa media es 235,0715, de manera que en la formación del núcleo de uranio a partir de sus componentes se han perdido 1,9147 unidades de masa.

De modo general, la cantidad de masa que cada núcleo pierde en su formación recibe el nombre de de efecto másico del núcleo y se inter­preta, siguiendo las ideas de Einstein, como una transformación de masa en energía:

energía producida = masa perdida x velocidad de la luz al cua­drado.

Esta energía se libera en el proceso de formación del núcleo y, por tanto, si se quisiera dividir el nú­cleo de uranio en sus 235 nucleones, es evidente que habría que suminis­trar las 1,9147 unidades de masa perdidas en su formación o, de modo equivalente, los 1,796 MeV de ener­gía liberada; es también evidente que la energía liberada es una medida de la estabilidad del núcleo que se con­sidere, puesto que cuanto mayor sea dicha energía mayor es la energía que hay que comunicar para dividirlo, lo que en definitiva implica una mayor dificultad en conseguir esta división; por eso recibe el nombre de energía de ligadura del núcleo.

Si se dibuja una gráfica que re­presente, para cada núcleo de masa A, la energía media de ligadura por nucleón, es decir, la energía total de ligadura dividida por A, se observa que esa energía es muy pequeña para los núcleos ligeros y alcanza un va­lor máximo aproximadamente igual a 8,5 MeV, para A comprendida en­tre 50 y 120, lo que indica que los núcleos correspondientes deben ser particularmente estables; a continua­ción, la energía media de ligadura por nucleón decrece lentamente hasta al­canzar un valor de 7,5 MeV aproximadamente para los núcleos con va­lor de A más grande. Resulta, por tanto, que si un núcleo de uranio se divide en dos núcleos de masas aproximadamente iguales, los valores de las mismas estarán compren­didos en la zona de elementos más estables; se consigue con esto una ganancia en estabilidad y, por consiguiente, una liberación de energía que, en primera aproximación, se puede estimar en 8,5-7,5 =1 MeV : por nucleón, es decir, 235 MeV aproximadamente si el núcleo que se fusiona es el U23s. Esta energía es enormemente grande comparada con la energía liberada en las reacciones químicas; en efecto, cuando se quema carbón, por ejemplo, se produce una reacción en la que un átomo de carbono se une con dos de oxígeno para formar una molécula de anhí­drido carbónico, y en esta reacción, utilizada como es bien sabido para producir calor, se libera solamente una energía de 4,26 eV, es decir, unos 50 millones de veces inferior a la li­berada en la fisión.

Los estudios experimentales que desde 1939 se han efectuado sobre  la fisión nuclear han permitido  comprobar que los nuevos núcleos que aparecen, generalmente conocidos con el nombre de productos de fisión, no son los mismos de unas fisiones a otras y que sus masas, en el caso de que sea el U23s el que se fusiona, varían desde 80 hasta 155 unidades aproximadamente.

La fisión en dos fragmentos de igual masa se presenta en muy raras ocasiones, siendo por el contrario la más frecuente aquella en la que los productos de fisión tienen masas aproximadamente iguales al 40 y 60 por ciento, respectivamente, de la masa del uranio.

La energía liberada en la fisión más frecuente es 200 MeV aproximadamente y está repartida en la siguiente forma: 160 MeV en forma de energía cinética de los producidos de fisión, 5 MeV como energía cinética de los neutrones emitidos instantáneamente, 5 MeV como energía de los rayos gamma emitidos instantáneamente, 20 MeV como energía de las partículas emitidas poste­riormente por los productos de fi­sión, y 10 MeV como energía dé li­gadura de los neutrones emitidos que se recupera como consecuencia de la absorción de estos neutrones por el medio (los datos tienen siempre el carácter de aproximados). Se ha com­probado igualmente que, teniendo en cuenta un gran número de fisiones, el número medio de neutrones emi­tidos por fisión resulta ser igual a 2,5.