Productes de la fissió nuclear

Productes de la fissió nuclear

Els productes de la fissió nuclear són els fragments atòmics que queden en acabant de que un núcleu atòmic gran es fisiona. Normalment, un núcleu gran com el del urani es fisiona dividint-se en dos núcleus més menuts, junt en uns pocs neutrons i una lliberació d'energia en forma de calor (energia cinètica del núcleu) i rajos gamma. Els dos núcleus més menuts són els "productes de la fissió". Vore productes de la fissió (per element).

La fissió terciaria, aproximadament entre el 0,2% i el 0,4% de les fissions, també produïxen un tercer núcleu llauger tal com el heli-4 (90%) o triti (7%).

Els productes de la fissió generats per la fissió a sovint per sí mateixos són inestables (radiactius), per ser relativament rics en neutrons per al seu número atómico, i molt pronte realisen una desintegració beta, lliberant energia adicional en la forma de partícules beta, antineutrinos i rajos gamma adicionals. És per açò que els events de fissió són fonts (indirectes) normals de radiació beta i de antineutrinos, inclús encara que estes partícules no són produïdes directament en l'event de fissió pròpiament tal.

Molts d'estos isòtops tenen una vida mija molt curta i per lo tant lliberen enormes cantitats de radiació. Per eixemple, l'Estronci-90, 89 i 94 són tots productes de la fissió, ells són produïts en cantitats similars i en cada u d'ells el núcleu es desintegra lliberant una partícula beta (electró). Pero el Sr-90 té una vida mija de 30 anys, el Sr-89 una vida mija de 50,5 dies i el Sr-94 una vida mija de 75 segons. Quan es troben recent creats, el Sr-89 dispersarà partícules beta 10.600 voltes més ràpit que el Sr-90 i el Sr-94 ho farà a 915 millons de voltes més ràpit. Són estos isòtops de curta vida mija els que fan al combustible gastat tan perillós, adicionalment a generar moltíssima calor, immediatament en acabant de que el reactor nuclear pròpiament tal ha segut apagat. En tot case els elements més perillosos desapareixen ràpidament; despuix de 50 dies, el Sr-94 ha passat per 58.000 vides miges i per lo tant ha desaparegut; el Sr-89 està a la mitat de la seua cantitat original, pero el Sr-90 està allí al 99,99% de la seua cantitat original. Com hi ha centenars de diferents isòtops creats, l'alta radiació inicial es desvanix ràpidament, pero mai termina per desaparéixer completament.

Formació i desintegració

La suma dels pesos atòmics dels dos àtoms produïts per la fissió d'un àtom fisible és sempre menys que li pes atòmic de l'àtom original. Açò es deu a que una miqueta de la massa és perduda com neutrons lliures i una volta que l'energia cinètica dels productes de la fissió ha segut gastada (per eixemple, els productes han segut gelats per a extraure la calor generada per la reacció), llavors la massa associada en esta energia també és perduda per al sistema i aixina no és mostrada en els productes de la fissió gelats.

Ya que els núcleus que poden ser fàcilment somesos a fissió són particularment rics en neutrons (per eixemple el 61% dels nucleones del urani-235 són neutrons), els productes inicials de la fissió són casi sempre més rics en neutrons que els núcleus estables de la mateixa massa com a producte de la fissió (per eixemple el ruteni-100 estable té un 56% de neutrons; el xenón-134 estable té un 60% de neutrons). Per lo tant els productes inicials de la fissió poden ser inestables i normalment es desintegren cap a un núcleu estable, convertint un neutró en un protón en cada emissió beta (els productes de la fissió no emeten partícules alfa).

Uns pocs productes inicials de la fissió rics en neutrons i de curta vida es desintegraren per efecte de la desintegració beta ordinària (açò és la font d'una vida mija perceptible, normalment des d'unes poques dècimes de segon fins a uns pocs segons), seguit immediatament per l'emissió d'un neutró pel producte fill excitat. Este procés és la font dels aixina cridats neutrons retardats, que juguen un paper important en el control d'un reactor nuclear.

Les primeres desintegracions beta són ràpides i poden lliberar partícules beta d'alta energia o radiació gamma. No obstant, a mida que els productes de la fissió s'aproximen a condicions nuclears estables, l'última o dos últimes desintegracions poden tindre una llarga vida mija i lliberen menys energia. Existixen unes poques excepcions en relativament llargues vides miges i alta energia de desintegració, tals com:

• Estronci-90 (alta energia beta, vida mija de 30 anys)
• Cesi-137 (alta energia gamma, vida mija de 30 anys)
• Estany-126 (inclús més alta energia gamma, pero en una llarga vida mija de 230.000 anys que significa una llenta taxa de lliberació de radiació, lo que dona que el rendiment d'este nucleido per fissió és molt baix)

Radiactivitat a través del temps

Plantilla:Actínits vs productes de la fissió Els productes de la fissió tenen vides miges de 90 anys (Samari-151) o menys, llevat per sèt productes de la fissió de vida llarga que tenen vides miges de 211.100 anys (tecnecio-151) i més. Per lo tant la radiactivitat total d'una mescla de productes de la fissió pura disminuïx ràpidament durant els primers varis centenars d'anys (controlada pels productes de vida curta) abans d'estabilisar-se a un nivell més baix que canvia poc per centenars de mils d'anys (controlada pels sèt productes de vida llarga).

Este comportament dels productes de la fissió purs en els actínits remoguts, es contrasta en la desintegració del combustible que encara conté actínits. Este combustible és produït en els cridats cicles de combustible nuclear "oberts" (sense reprocesamiento nuclear). Varis d'estos actínits tenen vides miges en el ranc buit d'aproximadament entre els 100 a 200.000 anys, causant algunes dificultats en els plans d'almagasenage en este ranc de temps per als combustibles no reprocesados de cicle obert.

Els partidaris dels cicles de combustible nuclear que apunten al consum de tots els seus actínits per la fissió, tals com el Reactor Ràpit Integral i del reactor de sal fosa, usen este fet per a dir que dins de 200 anys, els seus rebujos de combustible no són més radiactius que el mineral d'urani original.

Els productes de la fissió emeten radiació beta, mentres que els actínits emeten principalment radiació alfa. També molts d'estos emeten radiació gamma.