La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños. El proceso de fisión a menudo produce fotones gamma y libera una gran cantidad de energía incluso para los estándares energéticos de la desintegración radiactiva .
La fisión nuclear fue descubierta el 19 de diciembre de 1938 en Berlín por los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann . La física Lise Meitner y su sobrino Otto Robert Frisch lo explicaron teóricamente en enero de 1939. Frisch llamó al proceso "fisión" por analogía con la fisión biológica de las células vivas. En su segunda publicación sobre la fisión nuclear en febrero de 1939, Hahn y Strassmann predijeron la existencia y liberación de neutrones adicionales durante el proceso de fisión, abriendo la posibilidad de una reacción nuclear en cadena .
Para los nucleidos pesados , se trata de una reacción exotérmica que puede liberar grandes cantidades de energía tanto en forma de radiación electromagnética como de energía cinética de los fragmentos ( calentando el material a granel donde se produce la fisión). Al igual que la fusión nuclear , para que la fisión produzca energía, la energía de enlace total de los elementos resultantes debe ser mayor que la del elemento inicial.
La fisión es una forma de transmutación nuclear porque los fragmentos resultantes (o átomos hijos) no son el mismo elemento que el átomo original. Los dos (o más) núcleos producidos suelen ser de tamaños comparables pero ligeramente diferentes, típicamente con una relación de masa de productos de aproximadamente 3 a 2, para los isótopos fisibles comunes . [1] [2] La mayoría de las fisiones son fisiones binarias (que producen dos fragmentos cargados), pero ocasionalmente (2 a 4 veces por 1000 eventos), se producen tres fragmentos cargados positivamente, en una fisión ternaria . El más pequeño de estos fragmentos en procesos ternarios varía en tamaño desde un protón hasta un núcleo de argón .
Aparte de la fisión inducida por un neutrón, aprovechada y explotada por los humanos, una forma natural de desintegración radiactiva espontánea (que no requiere un neutrón) también se conoce como fisión y ocurre especialmente en isótopos con un número de masa muy alto. La fisión espontánea fue descubierta en 1940 por Flyorov , Petrzhak y Kurchatov [3] en Moscú, en un experimento destinado a confirmar que, sin bombardeo de neutrones, la tasa de fisión del uranio era insignificante, como predijo Niels Bohr ; no fue despreciable. [3]
La composición impredecible de los productos (que varían de una manera probabilística amplia y algo caótica) distingue la fisión de los procesos de túneles puramente cuánticos , como la emisión de protones , la desintegración alfa y la desintegración de cúmulos , que dan los mismos productos cada vez. La fisión nuclear produce energía para la energía nuclear e impulsa la explosión de armas nucleares . Ambos usos son posibles porque ciertas sustancias llamadas combustibles nucleares se fisionan cuando son impactadas por neutrones de fisión y, a su vez, emiten neutrones cuando se rompen. Esto hace posible una reacción nuclear en cadena autosostenida , liberando energía a un ritmo controlado en un reactor nuclear o a un ritmo muy rápido e incontrolado en un arma nuclear.
La cantidad de energía libre liberada en la fisión de una cantidad equivalente de235
El U es un millón de veces mayor que el que se libera en la combustión del metano o de las pilas de combustible de hidrógeno . [4]
Sin embargo, los productos de la fisión nuclear son, en promedio, mucho más radiactivos que los elementos pesados que normalmente se fisionan como combustible, y permanecen así durante períodos de tiempo significativos, lo que genera un problema de desechos nucleares . Sin embargo, los siete productos de fisión de larga duración constituyen sólo una pequeña fracción de los productos de fisión. La absorción de neutrones que no conduce a la fisión produce plutonio (de238
U ) y actínidos menores (de ambos235
U y238
U ) cuya radiotoxicidad es mucho mayor que la de los productos de fisión de larga vida. Las preocupaciones por la acumulación de desechos nucleares y el potencial destructivo de las armas nucleares son un contrapeso al deseo pacífico de utilizar la fisión como fuente de energía . El ciclo del combustible del torio prácticamente no produce plutonio y mucho menos actínidos menores, pero232
El U , o más bien sus productos de desintegración, es un importante emisor de rayos gamma. Todos los actínidos son fértiles o fisibles y los reactores reproductores rápidos pueden fisionarlos a todos, aunque sólo en determinadas configuraciones. El reprocesamiento nuclear tiene como objetivo recuperar material utilizable del combustible nuclear gastado para permitir que los suministros de uranio (y torio) duren más y reducir la cantidad de "residuos". El término industrial para un proceso que fisiona todos o casi todos los actínidos es " ciclo cerrado del combustible ".
Younes y Loveland definen la fisión como "...un movimiento colectivo de los protones y neutrones que forman el núcleo y, como tal, se distingue de otros fenómenos que rompen el núcleo. La fisión nuclear es un ejemplo extremo de fisión de gran amplitud". "movimiento colectivo que resulta en la división de un núcleo padre en dos o más núcleos fragmentados. El proceso de fisión puede ocurrir espontáneamente o puede ser inducido por una partícula incidente". La mayor parte de la energía de la fisión, alrededor del 85 por ciento, se encuentra en la energía cinética de los fragmentos , mientras que alrededor del 6 por ciento proviene cada uno de los neutrones iniciales y los rayos gamma, luego los neutrones y los rayos gamma de la desintegración beta , más aproximadamente el 3 por ciento de los neutrinos de la desintegración β . [4] : 21–22, 30
La fisión nuclear puede ocurrir sin bombardeo de neutrones como un tipo de desintegración radiactiva. Este tipo de fisión se llama fisión espontánea y se observó por primera vez en 1940. [4] : 22
Durante la fisión inducida, se forma un sistema compuesto después de que una partícula incidente se fusiona con un objetivo. La energía de excitación resultante puede ser suficiente para emitir neutrones o rayos gamma y la escisión nuclear. La fisión en dos fragmentos, fisión binaria, es la reacción nuclear más común . La menos frecuente es la fisión ternaria, en la que se emite una tercera partícula. Esta tercera partícula es comúnmente una partícula α. [4] : 21–24 Dado que en la fisión nuclear el núcleo emite más neutrones que los que absorbe, es posible una reacción en cadena . [5] : 291, 296
El proceso de fisión más común es la fisión binaria y produce los productos de fisión mencionados anteriormente, a 95 ± 15 y 135 ± 15 u . Sin embargo, el proceso binario ocurre simplemente porque es el más probable. En un reactor nuclear hay entre 2 y 4 fisiones por 1000, un proceso llamado fisión ternaria produce tres fragmentos cargados positivamente (más neutrones) y el más pequeño de ellos puede variar desde una carga y masa tan pequeñas como un protón ( Z = 1). , hasta un fragmento tan grande como el argón ( Z = 18). Los pequeños fragmentos más comunes, sin embargo, están compuestos en un 90% por núcleos de helio-4 con más energía que las partículas alfa procedentes de la desintegración alfa (las llamadas "alfas de largo alcance" a ~ 16 MeV), además de núcleos de helio-6 y tritones ( los núcleos de tritio ). El proceso ternario es menos común, pero aun así termina produciendo una importante acumulación de gas helio-4 y tritio en las barras de combustible de los reactores nucleares modernos. [6]
Bohr y Wheeler utilizaron su modelo de gota de líquido , la curva de fracción de empaquetamiento de Arthur Jeffrey Dempster y las estimaciones del radio del núcleo y la tensión superficial de Eugene Feenberg para estimar las diferencias de masa entre padres e hijos en la fisión. Luego equipararon esta diferencia de masa con energía utilizando la fórmula de equivalencia masa-energía de Einstein . La estimulación del núcleo tras el bombardeo de neutrones era análoga a las vibraciones de una gota de líquido, con la tensión superficial y la fuerza de Coulomb en oposición. Al trazar la suma de estas dos energías en función de la forma alargada, determinaron que la superficie de energía resultante tenía forma de silla de montar. La silla proporcionaba una barrera de energía llamada barrera de energía crítica. Fue necesaria una energía de aproximadamente 6 MeV proporcionada por el neutrón incidente para superar esta barrera y provocar la fisión del núcleo. [4] : 10–11 [7] [8] Según John Lilley, "La energía necesaria para superar la barrera de fisión se llama energía de activación o barrera de fisión y es de aproximadamente 6 MeV para A ~240. Se encuentra que la energía de activación disminuye a medida que A aumenta. Eventualmente, se alcanza un punto donde la energía de activación desaparece por completo... sufriría una fisión espontánea muy rápida". [9]
Maria Goeppert Mayer propuso más tarde el modelo de capa nuclear para el núcleo. Los nucleidos que pueden sostener una reacción en cadena de fisión son adecuados para su uso como combustible nuclear . Los combustibles nucleares más comunes son el 235 U (el isótopo del uranio con número másico 235 y de uso en reactores nucleares) y el 239 Pu (el isótopo del plutonio con número másico 239). Estos combustibles se dividen en una gama bimodal de elementos químicos con masas atómicas centradas cerca de 95 y 135 u ( productos de fisión ). La mayoría de los combustibles nucleares se fisionan espontáneamente muy lentamente, desintegrándose principalmente a través de una cadena de desintegración alfa - beta durante períodos de milenios a eones . En un reactor nuclear o arma nuclear, la inmensa mayoría de los eventos de fisión son inducidos por el bombardeo con otra partícula, un neutrón, que a su vez es producido por eventos de fisión anteriores.
Los isótopos fisionables como el uranio-238 requieren energía adicional proporcionada por neutrones rápidos (como los producidos por la fusión nuclear en las armas termonucleares ). Mientras que algunos de los neutrones liberados por la fisión de238
Eres lo suficientemente rápido como para inducir otra fisión en238
U , la mayoría no lo son, lo que significa que nunca podrá alcanzar la criticidad. Si bien existe una posibilidad muy pequeña (aunque distinta de cero) de que un neutrón térmico induzca la fisión en238
U , la absorción de neutrones es mucho más probable.
Las secciones transversales de fisión son una propiedad mensurable relacionada con la probabilidad de que ocurra fisión en una reacción nuclear. Las secciones transversales son función de la energía de neutrones incidentes y las de235
U y239
Pu son un millón de veces más altos que238
U a niveles de energía de neutrones más bajos. La absorción de cualquier neutrón pone a disposición del núcleo una energía de enlace de aproximadamente 5,3 MeV.238
U necesita un neutrón rápido para suministrar el 1 MeV adicional necesario para cruzar la barrera de energía crítica para la fisión. En el caso de235
U sin embargo, esa energía extra se proporciona cuando235
U se ajusta de una masa impar a una masa par. En palabras de Younes y Lovelace, "...la absorción de neutrones en una235
El objetivo U forma un236
Núcleo U con energía de excitación mayor que la energía de fisión crítica, mientras que en el caso de n +238
U , el resultado239
El núcleo U tiene una energía de excitación inferior a la energía de fisión crítica". [4] : 25–28 [5] : 282–287 [10] [11]
Aproximadamente 6 MeV de la energía de entrada de fisión se suministran mediante la simple unión de un neutrón adicional al núcleo pesado a través de la fuerza fuerte; sin embargo, en muchos isótopos fisionables, esta cantidad de energía no es suficiente para la fisión. El uranio-238, por ejemplo, tiene una sección transversal de fisión cercana a cero para neutrones de menos de 1 MeV de energía. Si no se suministra energía adicional mediante ningún otro mecanismo, el núcleo no se fisionará, sino que simplemente absorberá el neutrón, como ocurre cuando238
U absorbe neutrones lentos e incluso una fracción de neutrones rápidos, para convertirse en239
Ud . La energía restante para iniciar la fisión puede ser suministrada por otros dos mecanismos: uno de ellos es más energía cinética del neutrón entrante, que es cada vez más capaz de fisionar un núcleo pesado fisionable a medida que excede una energía cinética de 1 MeV o más (por lo tanto, llamados neutrones rápidos ). Estos neutrones de alta energía son capaces de fisionarse.238
U directamente (ver arma termonuclear para su aplicación, donde los neutrones rápidos son suministrados por fusión nuclear). Sin embargo, este proceso no puede ocurrir en gran medida en un reactor nuclear, ya que una fracción demasiado pequeña de los neutrones de fisión producidos por cualquier tipo de fisión tiene suficiente energía para fisionarse eficientemente.238
U (los neutrones de fisión tienen una energía modo de 2 MeV, pero una mediana de sólo 0,75 MeV, lo que significa que la mitad de ellos tienen menos que esta energía insuficiente). [12]
Entre los elementos actínidos pesados , sin embargo, aquellos isótopos que tienen un número impar de neutrones (como 235 U con 143 neutrones) unen un neutrón adicional con 1 a 2 MeV adicionales de energía sobre un isótopo del mismo elemento con un número par. de neutrones (como 238 U con 146 neutrones). Esta energía de enlace adicional está disponible como resultado del mecanismo de efectos de emparejamiento de neutrones . Esta energía extra resulta del principio de exclusión de Pauli , que permite que un neutrón extra ocupe el mismo orbital nuclear que el último neutrón del núcleo, de modo que los dos formen un par. Por lo tanto, en tales isótopos no se necesita energía cinética de neutrones, ya que toda la energía necesaria se obtiene mediante la absorción de cualquier neutrón, ya sea lento o rápido (los primeros se utilizan en reactores nucleares moderados y los segundos en reactores rápidos) . -reactores de neutrones y en armas).
Según Younes y Loveland, " a los actínidos les gusta235
U que se fisionan fácilmente tras la absorción de un neutrón térmico (0,25 meV) se denominan fisionables , mientras que aquellos como238
Los U que no se fisionan fácilmente cuando absorben un neutrón térmico se denominan fisionables .". [4] : 25
Después de que una partícula incidente se ha fusionado con un núcleo original, si la energía de excitación es suficiente, el núcleo se rompe en fragmentos. Esto se llama escisión y ocurre aproximadamente entre 10 y 20 segundos. Los fragmentos pueden emitir neutrones rápidos entre 10 −18 y 10 −15 segundos. Aproximadamente a los 10-11 segundos, los fragmentos pueden emitir rayos gamma. A los 10 −3 segundos, los productos de desintegración emiten neutrones retardados β y rayos gamma . [4] : 23–24
Los eventos de fisión típicos liberan alrededor de doscientos millones de eV (200 MeV) de energía, el equivalente a aproximadamente >2 billones de Kelvin, por cada evento de fisión. El isótopo exacto que se fisiona, y si es fisionable o no, tiene sólo un pequeño impacto en la cantidad de energía liberada. Esto se puede ver fácilmente examinando la curva de energía de enlace (imagen a continuación) y observando que la energía de enlace promedio de los nucleidos actínidos comenzando con el uranio es de alrededor de 7,6 MeV por nucleón. Mirando más a la izquierda en la curva de energía de enlace, donde se agrupan los productos de fisión , se observa fácilmente que la energía de enlace de los productos de fisión tiende a centrarse alrededor de 8,5 MeV por nucleón. Por tanto, en cualquier evento de fisión de un isótopo en el rango de masas de actínidos, se liberan aproximadamente 0,9 MeV por nucleón del elemento de partida. La fisión de 235 U por un neutrón lento produce una energía casi idéntica a la fisión de 238 U por un neutrón rápido. Este perfil de liberación de energía también es válido para el torio y los diversos actínidos menores. [13]
Cuando un núcleo de uranio se fisiona en dos fragmentos de núcleos hijos, aproximadamente el 0,1 por ciento de la masa del núcleo de uranio [14] aparece como una energía de fisión de ~200 MeV. Para el uranio-235 (energía de fisión media total 202,79 MeV [15] ), normalmente ~169 MeV aparece como la energía cinética de los núcleos hijos, que se separan a aproximadamente el 3% de la velocidad de la luz, debido a la repulsión de Coulomb . Además, se emite un promedio de 2,5 neutrones, con una energía cinética media por neutrón de ~2 MeV (un total de 4,8 MeV). [16] La reacción de fisión también libera ~7 MeV en fotones rápidos de rayos gamma . Esta última cifra significa que una explosión de fisión nuclear o un accidente de criticidad emite alrededor del 3,5% de su energía en forma de rayos gamma, menos del 2,5% de su energía en forma de neutrones rápidos (el total de ambos tipos de radiación es ~6%) y el resto en forma cinética. energía de los fragmentos de fisión (esta aparece casi inmediatamente cuando los fragmentos impactan la materia circundante, como simple calor ). [17] [18]
Algunos procesos que involucran neutrones se destacan por absorber o finalmente producir energía; por ejemplo, la energía cinética de los neutrones no produce calor inmediatamente si el neutrón es capturado por un átomo de uranio-238 para generar plutonio-239, pero esta energía se emite si el plutonio-239 posteriormente se fisiona. Por otro lado, los llamados neutrones retardados emitidos como productos de desintegración radiactiva con vidas medias de hasta varios minutos, procedentes de hijas de fisión, son muy importantes para el control de los reactores , porque proporcionan un tiempo de "reacción" característico para toda la reacción nuclear. duplicar su tamaño, si la reacción se lleva a cabo en una zona " crítica retardada " que deliberadamente depende de estos neutrones para una reacción en cadena supercrítica (una en la que cada ciclo de fisión produce más neutrones de los que absorbe). Sin su existencia, la reacción nuclear en cadena sería rápidamente crítica y aumentaría de tamaño más rápido de lo que podría controlarse mediante la intervención humana. En este caso, los primeros reactores atómicos experimentales habrían tenido una peligrosa y complicada "reacción crítica rápida" antes de que sus operadores pudieran apagarlos manualmente (por esta razón, el diseñador Enrico Fermi incluyó barras de control activadas por radiación, suspendidas por electroimanes, que podrían caer automáticamente en el centro de Chicago Pile-1 ). Si estos neutrones retardados se capturan sin producir fisiones, también producen calor. [19]
La energía de enlace del núcleo es la diferencia entre la energía de la masa en reposo del núcleo y la energía de la masa en reposo de los nucleones de neutrones y protones. La fórmula de energía de enlace incluye términos de volumen, superficie y energía de Coulomb que incluyen coeficientes derivados empíricamente para los tres, además de proporciones de energía de un núcleo deformado en relación con una forma esférica para los términos de superficie y Coulomb. Se pueden incluir términos adicionales como simetría, emparejamiento, rango finito de la fuerza nuclear y distribución de carga dentro de los núcleos para mejorar la estimación. [4] : 46–50 Normalmente, la energía de enlace se refiere y representa como energía de enlace promedio por nucleón. [9]
Según Lilley, "la energía de enlace de un núcleo B es la energía necesaria para separarlo en sus neutrones y protones". [9]
La curva de energía de enlace se caracteriza por un máximo amplio cerca del número de masa 60 a 8,6 MeV, luego disminuye gradualmente a 7,6 MeV en los números de masa más altos. Los números masivos superiores a 238 son raros. En el extremo más claro de la escala, se observan picos para el helio-4 y múltiplos como el berilio-8, el carbono-12, el oxígeno-16, el neón-20 y el magnesio-24. La energía de enlace debida a la fuerza nuclear se acerca a un valor constante para A grande , mientras que el Coulomb actúa a una distancia mayor, de modo que la energía potencial eléctrica por protón crece a medida que Z aumenta. La energía de fisión se libera cuando un núcleo A mayor de 120 se fragmenta. La energía de fusión se libera cuando se combinan núcleos más ligeros. [9]
La fórmula de masa semiempírica de Carl Friedrich von Weizsäcker se puede utilizar para expresar la energía de enlace como la suma de cinco términos que incluyen energía de volumen, una corrección de superficie, energía de Coulomb, un término de simetría y un término de emparejamiento: [9]
En la fisión existe una preferencia por producir fragmentos con números pares de protones, lo que se denomina efecto par-impar en la distribución de carga de los fragmentos. Sin embargo, no se observa ningún efecto par-impar en la distribución del número de masa de fragmentos . Este resultado se atribuye a la ruptura del par de nucleones .
En los eventos de fisión nuclear, los núcleos pueden dividirse en cualquier combinación de núcleos más ligeros, pero el evento más común no es la fisión en núcleos de igual masa de aproximadamente 120; El evento más común (dependiendo del isótopo y del proceso) es una fisión ligeramente desigual en la que un núcleo hijo tiene una masa de aproximadamente 90 a 100 u y el otro de 130 a 140 u . [20]
Los núcleos estables y los núcleos inestables con vidas medias muy largas siguen una tendencia de estabilidad evidente cuando se representa Z frente a N. Para núcleos más ligeros de menos de N pf 20, la línea tiene la pendiente n = Z , mientras que los núcleos más pesados requieren neutrones adicionales para permanecer estables. Los núcleos ricos en neutrones o protones tienen una energía de enlace excesiva para la estabilidad, y el exceso de energía puede convertir un neutrón en un protón o un neutrón en un protón a través de la fuerza nuclear débil. [9]
La fisión del U-235 inducida por neutrones emite una energía total de 207 MeV, de los cuales aproximadamente 200 MeV son recuperables. Los fragmentos de fisión rápida ascienden a 168 MeV, que se detienen fácilmente con una fracción de milímetro. Los neutrones rápidos suman un total de 5 MeV y esta energía se recupera en forma de calor mediante dispersión en el reactor. Sin embargo, muchos fragmentos de fisión son ricos en neutrones y se desintegran mediante emisiones β . Según Lilley, "la energía de desintegración radiactiva de las cadenas de fisión es la segunda liberación de energía debida a la fisión. Es mucho menor que la energía inicial, pero es una cantidad significativa y es por eso que los reactores deben seguir enfriándose después de su funcionamiento". cerrado y por qué los productos de desecho deben manipularse con mucho cuidado y almacenarse de forma segura". [9]
John Lilley afirma: "...la fisión inducida por neutrones genera neutrones adicionales que pueden inducir más fisiones en la siguiente generación y así sucesivamente en una reacción en cadena. La reacción en cadena se caracteriza por el factor de multiplicación de neutrones k , que se define como la relación del número de neutrones en una generación al número de la generación anterior. Si, en un reactor, k es menor que la unidad, el reactor es subcrítico, el número de neutrones disminuye y la reacción en cadena se extingue. Si k > 1, el reactor es supercrítico y la reacción en cadena diverge. Esta es la situación en una bomba de fisión donde el crecimiento es a una velocidad explosiva. Si k es exactamente la unidad, las reacciones proceden a una velocidad constante y se dice que el reactor es crítico. "Es posible alcanzar la criticidad en un reactor que utiliza uranio natural como combustible, siempre que los neutrones hayan sido moderados eficientemente a energías térmicas". Los moderadores incluyen agua ligera, agua pesada y grafito . [9] : 269, 274
Según John C. Lee, "para todos los reactores nucleares en funcionamiento y los que están en desarrollo, el ciclo del combustible nuclear se basa en uno de tres materiales fisionables , 235 U, 233 U y 239 Pu, y las cadenas isotópicas asociadas. En la generación actual de LWR , el U enriquecido contiene entre un 2,5 y un 4,5 % en peso de 235 U, que se fabrica en barras de combustible de UO 2 y se carga en conjuntos combustibles. [21]
Lee afirma: "Una comparación importante para los tres principales nucleidos fisibles, 235 U, 233 U y 239 Pu, es su potencial de reproducción. Un reproductor es, por definición, un reactor que produce más material fisionable del que consume y necesita un mínimo de dos neutrones producidos por cada neutrón absorbido en un núcleo fisionable. Así, en general, la relación de conversión (CR) se define como la relación entre el material fisionable producido y el destruido ...cuando el CR es mayor que 1.0, se llama reproducción relación (BR)... 233 U ofrece un potencial de reproducción superior para reactores térmicos y rápidos, mientras que 239 Pu ofrece un potencial de reproducción superior para reactores rápidos." [21]
Los reactores de fisión crítica son el tipo más común de reactor nuclear. En un reactor de fisión crítico, los neutrones producidos por la fisión de átomos de combustible se utilizan para inducir aún más fisiones, para mantener una cantidad controlable de liberación de energía. Los dispositivos que producen reacciones de fisión diseñadas pero no autosostenidas son reactores de fisión subcríticos . Estos dispositivos utilizan desintegración radiactiva o aceleradores de partículas para desencadenar fisiones.
Los reactores de fisión críticos se construyen para tres propósitos principales, que generalmente implican diferentes compensaciones de ingeniería para aprovechar el calor o los neutrones producidos por la reacción en cadena de la fisión:
Si bien, en principio, todos los reactores de fisión pueden actuar en las tres capacidades, en la práctica las tareas conducen a objetivos de ingeniería contradictorios y la mayoría de los reactores se han construido teniendo en mente sólo una de las tareas anteriores. (Hay varios contraejemplos tempranos, como el reactor Hanford N , ahora fuera de servicio).
En 2019, las 448 centrales nucleares en todo el mundo proporcionaban una capacidad de 398 GWE , de los cuales alrededor del 85% eran reactores refrigerados por agua ligera, como reactores de agua a presión o reactores de agua en ebullición . La energía de la fisión se transmite por conducción o convección al refrigerante del reactor nuclear , luego a un intercambiador de calor , y el vapor generado resultante se utiliza para impulsar una turbina o generador. [21] : 1–4
Para obtener una descripción más detallada de la física y los principios operativos de los reactores de fisión críticos, consulte física de los reactores nucleares . Para obtener una descripción de sus aspectos sociales, políticos y ambientales, consulte energía nuclear.
El objetivo de una bomba atómica es producir un dispositivo, según Serber, "...en el que se libere energía mediante una rápida reacción en cadena de neutrones en uno o más de los materiales que se sabe que presentan fisión nuclear". Según Rhodes, "sin apisonar, el núcleo de una bomba, incluso del doble de su masa crítica , fisionaría completamente menos del 1 por ciento de su material nuclear antes de expandirse lo suficiente como para detener la reacción en cadena. La manipulación siempre aumentó la eficiencia: reflejaba los neutrones de regreso en el núcleo y su inercia... ralentizó la expansión del núcleo y ayudó a evitar que la superficie del núcleo volara". La reorganización de los componentes subcríticos del material del núcleo debería realizarse lo más rápido posible para garantizar una detonación efectiva. Además, era necesario un tercer componente básico, "...un iniciador - una fuente Ra + Be o, mejor, una fuente Po + Be, con el radio o polonio adherido quizás a una pieza del núcleo y el berilio a la otra". , para chocar y rociar neutrones cuando las piezas se acoplaran para iniciar la reacción en cadena". Sin embargo, cualquier bomba "requeriría localizar, extraer y procesar cientos de toneladas de mineral de uranio...", mientras que la separación del U-235 o la producción de Pu-239 requeriría capacidad industrial adicional. [5] : 460–463
El descubrimiento de la fisión nuclear se produjo en 1938 en los edificios de la Sociedad de Química Kaiser Wilhelm , hoy parte de la Universidad Libre de Berlín , tras más de cuatro décadas de trabajo en la ciencia de la radiactividad y la elaboración de nueva física nuclear que describiera los componentes. de átomos . En 1911, Ernest Rutherford propuso un modelo del átomo en el que un núcleo de protones muy pequeño, denso y cargado positivamente estaba rodeado por electrones cargados negativamente en órbita (el modelo de Rutherford ). [26] Niels Bohr mejoró esto en 1913 reconciliando el comportamiento cuántico de los electrones (el modelo de Bohr ). En 1928, George Gamow propuso el modelo de la gota de líquido , que resultó esencial para comprender la física de la fisión. [5] : 49–51, 70–77, 228 [4] : 6–7
En 1896, Henri Becquerel descubrió y Marie Curie nombró la radiactividad. En 1900, Rutherford y Frederick Soddy , investigando el gas radiactivo que emanaba del torio , "llegaron a la tremenda e inevitable conclusión de que el elemento torio se estaba transmutando lenta y espontáneamente en gas argón". [5] : 41–43
En 1919, siguiendo una anomalía anterior que Ernest Marsden notó en 1915, Rutherford intentó "romper el átomo". Rutherford pudo realizar la primera transmutación artificial de nitrógeno en oxígeno, utilizando partículas alfa dirigidas al nitrógeno 14 N + α → 17 O + p. Rutherford afirmó: "... debemos concluir que el átomo de nitrógeno se desintegró", mientras que los periódicos afirmaron que había dividido el átomo . Esta fue la primera observación de una reacción nuclear, es decir, una reacción en la que partículas de una desintegración se utilizan para transformar otro núcleo atómico. También ofreció una nueva forma de estudiar el núcleo. Rutherford y James Chadwick luego utilizaron partículas alfa para "desintegrar" boro, flúor, sodio, aluminio y fósforo antes de alcanzar una limitación asociada con la energía de su fuente de partículas alfa. [5] Finalmente, en 1932, los colegas de Rutherford, Ernest Walton y John Cockcroft , lograron una reacción nuclear y una transmutación nuclear totalmente artificiales , quienes utilizaron protones acelerados artificialmente contra el litio-7, para dividir este núcleo en dos partículas alfa. La hazaña fue conocida popularmente como "división del átomo", y les valió el Premio Nobel de Física de 1951 por "Transmutación de núcleos atómicos mediante partículas atómicas aceleradas artificialmente" , aunque no se trataba de la reacción de fisión nuclear descubierta más tarde en elementos pesados. [27]
El físico inglés James Chadwick descubrió el neutrón en 1932. [28] Chadwick utilizó una cámara de ionización para observar los protones eliminados de varios elementos por la radiación de berilio, siguiendo observaciones anteriores realizadas por Joliot-Curies . En palabras de Chadwick, "...Para explicar el gran poder de penetración de la radiación debemos asumir además que la partícula no tiene carga neta..." La existencia del neutrón fue postulada por primera vez por Rutherford en 1920, y en el palabras de Chadwick, "...¿cómo diablos ibas a construir un núcleo grande con una gran carga positiva? Y la respuesta fue una partícula neutra". [5] : 153–165 Posteriormente, comunicó sus hallazgos con más detalle. [29]
En palabras de Richard Rhodes , refiriéndose al neutrón, "serviría pues como una nueva sonda nuclear con un poder de penetración incomparable". Philip Morrison afirmó: "Un haz de neutrones térmicos que se mueve aproximadamente a la velocidad del sonido... produce reacciones nucleares en muchos materiales mucho más fácilmente que un haz de protones... que viaja miles de veces más rápido". Según Rhodes, "reducir la velocidad de un neutrón le dio más tiempo en las proximidades del núcleo, y eso le dio más tiempo para ser capturado". El equipo de Fermi, que estudia la captura radiativa, que es la emisión de radiación gamma después de que el núcleo captura un neutrón, estudió sesenta elementos, induciendo radiactividad en cuarenta. En el proceso, descubrieron la capacidad del hidrógeno para frenar los neutrones. [5] : 165, 216–220
Enrico Fermi y sus colegas en Roma estudiaron los resultados del bombardeo de uranio con neutrones en 1934. [30] Fermi concluyó que sus experimentos habían creado nuevos elementos con 93 y 94 protones, que el grupo denominó ausenio y hesperio . Sin embargo, no todos quedaron convencidos por el análisis de Fermi de sus resultados, aunque ganaría el Premio Nobel de Física en 1938 por sus "demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones, y por su descubrimiento relacionado de reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". La química alemana Ida Noddack sugirió en particular en 1934 que, en lugar de crear un nuevo elemento 93 más pesado, "es concebible que el núcleo se rompa en varios fragmentos grandes". [31] Sin embargo, la objeción citada llega un poco más abajo y fue solo una de las varias lagunas que observó en la afirmación de Fermi. Aunque Noddack era una química analítica de renombre, carecía de experiencia en física para apreciar la enormidad de lo que estaba proponiendo. [32]
Después de la publicación de Fermi, Otto Hahn, Lise Meitner y Fritz Strassmann comenzaron a realizar experimentos similares en Berlín . Meitner, una judía austríaca, perdió su ciudadanía austriaca con el Anschluss , la unión de Austria con Alemania en marzo de 1938, pero huyó en julio de 1938 a Suecia y comenzó una correspondencia por correo con Hahn en Berlín. Por coincidencia, su sobrino Otto Robert Frisch , también refugiado, también se encontraba en Suecia cuando Meitner recibió una carta de Hahn fechada el 19 de diciembre en la que describía su prueba química de que parte del producto del bombardeo de uranio con neutrones era bario . Hahn sugirió una explosión del núcleo, pero no estaba seguro de cuál era la base física de los resultados. El bario tenía una masa atómica un 40% menor que el uranio, y ningún método de desintegración radiactiva conocido anteriormente podía explicar una diferencia tan grande en la masa del núcleo. Frisch se mostró escéptico, pero Meitner confiaba en las habilidades de Hahn como químico. Marie Curie llevaba muchos años separando el bario del radio y las técnicas eran bien conocidas. Meitner y Frisch interpretaron entonces correctamente que los resultados de Hahn significaban que el núcleo de uranio se había dividido aproximadamente por la mitad. Frisch sugirió que el proceso se denominara "fisión nuclear", por analogía con el proceso de división de células vivas en dos células, que luego se denominó fisión binaria . Así como el término "reacción en cadena" nuclear se tomaría más tarde de la química, el término "fisión" se tomó de la biología. [35]
Rápidamente se difundió la noticia del nuevo descubrimiento, que se consideró correctamente como un efecto físico completamente nuevo con grandes posibilidades científicas (y potencialmente prácticas). La interpretación de Meitner y Frisch sobre el descubrimiento de Hahn y Strassmann cruzaron el Océano Atlántico con Niels Bohr, que iba a dar una conferencia en la Universidad de Princeton . II Rabi y Willis Lamb , dos físicos de la Universidad de Columbia que trabajaban en Princeton, escucharon la noticia y la llevaron de regreso a Columbia. Rabi dijo que le dijo a Enrico Fermi; Fermi le dio crédito a Lamb. Poco después, Bohr fue de Princeton a Columbia para ver a Fermi. Al no encontrar a Fermi en su oficina, Bohr bajó al área del ciclotrón y encontró a Herbert L. Anderson . Bohr lo agarró por el hombro y le dijo: "Joven, déjame explicarte algo nuevo y apasionante en física". [36]
Para varios científicos de Columbia estaba claro que debían intentar detectar la energía liberada en la fisión nuclear del uranio a partir del bombardeo de neutrones. El 25 de enero de 1939, un equipo de la Universidad de Columbia llevó a cabo el primer experimento de fisión nuclear en Estados Unidos, [37] que se realizó en el sótano de Pupin Hall . El experimento consistió en colocar óxido de uranio dentro de una cámara de ionización , irradiarlo con neutrones y medir la energía así liberada. Los resultados confirmaron que se estaba produciendo fisión e insinuaron claramente que era el isótopo uranio 235 en particular el que se estaba fisionando. Al día siguiente, comenzó en Washington, DC la Quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica bajo los auspicios conjuntos de la Universidad George Washington y la Institución Carnegie de Washington . Allí se difundió aún más la noticia sobre la fisión nuclear, lo que fomentó muchas más demostraciones experimentales. [38]
El artículo de Hahn y Strassman del 6 de enero de 1939 anunció el descubrimiento de la fisión. En su segunda publicación sobre la fisión nuclear en febrero de 1939, Hahn y Strassmann utilizaron por primera vez el término Uranspaltung (fisión del uranio) y predijeron la existencia y liberación de neutrones adicionales durante el proceso de fisión, abriendo la posibilidad de una reacción nuclear en cadena. . [39] El artículo del 11 de febrero de 1939 de Meitner y Frisch comparó el proceso con la división de una gota de líquido y estimó la energía liberada en 200 MeV. [40] El artículo del 1 de septiembre de 1939 de Bohr y Wheeler utilizó este modelo de gota de líquido para cuantificar los detalles de la fisión, incluida la energía liberada, estimó la sección transversal de la fisión inducida por neutrones y dedujo235
U fue el principal contribuyente a esa sección transversal y a la fisión de neutrones lentos. [41] [5] : 262, 311 [4] : 9–13
Durante este período, el físico húngaro Leó Szilárd se dio cuenta de que la fisión de átomos pesados impulsada por neutrones podía utilizarse para crear una reacción nuclear en cadena. Esta reacción utilizando neutrones fue una idea que había formulado por primera vez en 1933, al leer los comentarios despectivos de Rutherford sobre la generación de energía a partir de colisiones de neutrones. Sin embargo, Szilárd no había podido lograr una reacción en cadena impulsada por neutrones utilizando berilio. Szilard afirmó: "... si pudiéramos encontrar un elemento que se divida por neutrones y que emitiera dos neutrones cuando absorbiera un neutrón, dicho elemento, si se ensamblara en una masa suficientemente grande, podría sostener una reacción nuclear en cadena". El 25 de enero de 1939, después de enterarse del descubrimiento de Hahn por medio de Eugene Wigner , Szilard señaló: "... si se emiten suficientes neutrones... entonces, por supuesto, debería ser posible sostener una reacción en cadena. Todas las cosas que HG Wells predijo que de pronto me pareció real." Después de la publicación del artículo de Hahn-Strassman, Szilard señaló en una carta a Lewis Strauss que durante la fisión del uranio, "la energía liberada en esta nueva reacción debe ser mucho mayor que en todos los casos conocidos anteriormente...", lo que podría llevaría a "la producción a gran escala de energía y elementos radiactivos y, por desgracia, tal vez también a las bombas atómicas". [42] [5] : 26–28, 203–204, 213–214, 223–225, 267–268
Szilard instó ahora a Fermi (en Nueva York) y a Frédéric Joliot-Curie (en París) a abstenerse de publicar sobre la posibilidad de una reacción en cadena, para que el gobierno nazi no se diera cuenta de las posibilidades en vísperas de lo que más tarde se conocería como la Guerra Mundial . Segunda Guerra . Con cierta vacilación, Fermi accedió a autocensurarse. Pero Joliot-Curie no lo hizo, y en abril de 1939 su equipo en París, incluido Hans von Halban y Lew Kowarski , informó en la revista Nature que el número de neutrones emitidos con la fisión nuclear de uranio era entonces de 3,5 por fisión. [43] Szilard y Walter Zinn descubrieron que "... el número de neutrones emitidos por fisión es aproximadamente dos". Fermi y Anderson estimaron "un rendimiento de aproximadamente dos neutrones por cada neutrón capturado". [5] : 290–291, 295–296
Con la noticia de la fisión de neutrones de la fisión del uranio, Szilárd comprendió inmediatamente la posibilidad de una reacción nuclear en cadena utilizando uranio. En verano, Fermi y Szilard propusieron la idea de un reactor nuclear (pila) para mediar en este proceso. La pila utilizaría uranio natural como combustible. Fermi había demostrado mucho antes que los neutrones eran capturados mucho más eficazmente por los átomos si eran de baja energía (los llamados neutrones "lentos" o "térmicos"), porque por razones cuánticas hacía que los átomos parecieran objetivos mucho más grandes para los neutrones. . Así, para frenar los neutrones secundarios liberados por los núcleos de uranio en fisión, Fermi y Szilard propusieron un "moderador" de grafito contra el cual colisionarían los neutrones secundarios rápidos y de alta energía, ralentizándolos efectivamente. Con suficiente uranio y grafito suficientemente puro, su "pila" podría teóricamente sostener una reacción en cadena de neutrones lentos. Esto daría como resultado la producción de calor, así como la creación de productos de fisión radiactivos. [5] : 291, 298–302
En agosto de 1939, Szilard, Teller y Wigner pensaron que los alemanes podrían hacer uso de la reacción en cadena de fisión y se sintieron impulsados a intentar atraer la atención del gobierno de Estados Unidos sobre el tema. Para ello, persuadieron a Albert Einstein para que prestara su nombre a una carta dirigida al presidente Franklin Roosevelt . El 11 de octubre, la carta Einstein-Szilárd fue entregada a través de Alexander Sachs . Roosevelt comprendió rápidamente las implicaciones y dijo: "Alex, lo que buscas es asegurarte de que los nazis no nos hagan estallar". Roosevelt ordenó la formación del Comité Asesor sobre el Uranio . [5] : 303–309, 312–317
En febrero de 1940, animado por Fermi y John R. Dunning , Alfred OC Nier pudo separar el U-235 y el U-238 del tetracloruro de uranio en un espectrómetro de masas de vidrio . Posteriormente, Dunning, bombardeando la muestra de U-235 con neutrones generados por el ciclotrón de la Universidad de Columbia , confirmó que "el U-235 era responsable de la lenta fisión de neutrones del uranio". [5] : 297–298, 332
En la Universidad de Birmingham , Frisch se asoció con Peierls , que había estado trabajando en una fórmula de masa crítica. Suponiendo que fuera posible la separación de isótopos, consideraron el 235 U, que tenía una sección transversal aún no determinada, pero que se suponía era mucho mayor que la del uranio natural. Calcularon que sólo una libra o dos en un volumen menor que una pelota de golf daría como resultado una reacción en cadena más rápida que la vaporización, y la explosión resultante generaría una temperatura mayor que el interior del sol y presiones mayores que el centro de la tierra. . Además, los costos de la separación de isótopos "serían insignificantes en comparación con el costo de la guerra". En marzo de 1940, alentados por Mark Oliphant , escribieron el memorando Frisch-Peierls en dos partes, "Sobre la construcción de una 'superbomba'; basada en una reacción nuclear en cadena en uranio" y "Memorando sobre las propiedades de una sustancia radiactiva". 'superbomba'. ". El 10 de abril de 1940 se celebró la primera reunión del Comité MAUD . [5] : 321–325, 330–331, 340–341
En diciembre de 1940, Franz Simon en Oxford escribió su Estimación del tamaño de una planta de separación real. En él, Simon propuso la difusión gaseosa como el mejor método para la separación de isótopos de uranio. [5] : 339, 343
El 28 de marzo de 1941, Emilio Segré y Glen Seaborg informaron sobre los "fuertes indicios de que 94 239 sufre fisión con neutrones lentos". Esto significó que la separación química era una alternativa a la separación de isótopos de uranio. En cambio, un reactor nuclear alimentado con uranio ordinario podría producir un isótopo de plutonio como sustituto explosivo nuclear del 235 U. En mayo, demostraron que la sección transversal del plutonio era 1,7 veces mayor que la del U235. Cuando se midió que la sección transversal del plutonio para la fisión rápida era diez veces mayor que la del U238, el plutonio se convirtió en una opción viable para una bomba. [5] : 346–355, 366–368
En octubre de 1941, MAUD presentó su informe final al gobierno de Estados Unidos. El informe decía: "Hemos llegado a la conclusión de que será posible fabricar una bomba de uranio eficaz... El material para la primera bomba podría estar listo a finales de 1943..." [ 5] : 368–369
En noviembre de 1941, John Dunning y Eugene T. Booth pudieron demostrar el enriquecimiento de uranio mediante barrera de difusión gaseosa. El 27 de noviembre, Bush entregó a Roosevelt el tercer informe de la Academia Nacional de Ciencias . El informe, entre otras cosas, pedía el desarrollo paralelo de todos los sistemas de separación de isótopos. El 6 de diciembre, Bush y Conant reorganizaron las tareas del Comité de Uranio, con Harold Urey desarrollando la difusión gaseosa, Lawrence desarrollando la separación electromagnética, Eger V. Murphree desarrollando centrífugas y Arthur Compton responsable de los estudios teóricos y el diseño. [5] : 381, 387–388
El 23 de abril de 1942, los científicos del Met Lab discutieron siete posibles formas de extraer plutonio del uranio irradiado y decidieron continuar con la investigación de las siete. El 17 de junio, el primer lote de nitrato de uranio hexahidrato (UNH) estaba siendo bombardeado con neutrones en el ciclotrón de la Universidad de Washington en St. Louis . El 27 de julio, el UNH irradiado estaba listo para el equipo de Glenn T. Seaborg . El 20 de agosto, utilizando técnicas de ultramicroquímica, extrajeron con éxito plutonio. [5] : 408–415
En abril de 1939, crear una reacción en cadena en uranio natural se convirtió en el objetivo de Fermi y Szilard, en lugar de la separación de isótopos. Sus primeros esfuerzos involucraron quinientas libras de óxido de uranio de Eldorado Radium Corporation. Empaquetados en cincuenta y dos latas de dos pulgadas de diámetro y dos pies de largo en un tanque de solución de manganeso, pudieron confirmar que se emitían más neutrones de los que se absorbían. Sin embargo, el hidrógeno del agua absorbió los neutrones lentos necesarios para la fisión. Se consideró entonces el carbono en forma de grafito, debido a su menor sección transversal de captura. En abril de 1940, Fermi pudo confirmar el potencial del carbono para una reacción en cadena de neutrones lentos, después de recibir ladrillos de grafito de la National Carbon Company en sus Laboratorios Pupin . En agosto y septiembre, el equipo de Columbia amplió las mediciones de la sección transversal haciendo una serie de "pilas" exponenciales. Las primeras pilas consistían en una red de uranio-grafito, formada por 288 latas, cada una de las cuales contenía 60 libras de óxido de uranio, rodeadas por ladrillos de grafito. El objetivo de Fermi era determinar la masa crítica necesaria para sostener la generación de neutrones. Fermi definió el factor de reproducción k para evaluar la reacción en cadena, donde un valor de 1,0 denota una reacción en cadena sostenida. En septiembre de 1941, el equipo de Fermi sólo pudo alcanzar un valor ak de 0,87. En abril de 1942, antes de que el proyecto se centralizara en Chicago, habían logrado 0,918 eliminando la humedad del óxido. En mayo de 1942, Fermi planeó una pila de reacción en cadena a gran escala, Chicago Pile-1, después de que una de las pilas exponenciales en Stagg Field alcanzara un ak de 0,995. Entre el 15 de septiembre y el 15 de noviembre, Herbert L. Anderson y Walter Zinn construyeron dieciséis pilotes exponenciales. La adquisición de formas más puras de grafito, sin rastros de boro y de su gran sección transversal, se volvió primordial. También fue importante la adquisición de formas de óxido altamente purificadas de Mallinckrodt Chemical Works. Finalmente, la adquisición de uranio metálico puro mediante el proceso de Ames , significó la sustitución de las pseudoesferas de óxido por los "huevos" de Frank Spedding . A partir del 16 de noviembre de 1942, Fermi hizo que Anderson y Zinn trabajaran en dos turnos de doce horas, construyendo una pila que finalmente alcanzó 57 capas el 1 de diciembre. La pila final constaba de 771.000 libras de grafito, 80.590 libras de óxido de uranio y 12.400 libras. de uranio metálico, con diez barras de control de cadmio . La intensidad de los neutrones se midió con un trifluoruro de boro.contador, con las varillas de control retiradas, después del final de cada turno. El 2 de diciembre de 1942, cuando k se acercaba a 1,0, Fermi hizo retirar todas las barras de control menos una, y gradualmente retiró la última. Los clics del contador de neutrones aumentaron, al igual que la grabadora, cuando Fermi anunció: "La pila se ha vuelto crítica". Habían alcanzado un ak de 1,0006, lo que significaba que la intensidad de los neutrones se duplicaba cada dos minutos, además de generar plutonio. [5] : 298–301, 333–334, 394–397, 400–401, 428–442
En los Estados Unidos, a finales de 1942 se inició un esfuerzo total para fabricar armas atómicas. Este trabajo fue asumido por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. en 1943, y se conoció como el Distrito de Ingenieros de Manhattan. El ultrasecreto Proyecto Manhattan , como se le conocía coloquialmente, estaba dirigido por el general Leslie R. Groves . Entre las docenas de sitios del proyecto se encontraban: Hanford Site en Washington, que tenía los primeros reactores nucleares a escala industrial y producía plutonio ; Oak Ridge, Tennessee , que se ocupaba principalmente del enriquecimiento de uranio ; y Los Álamos , en Nuevo México, que era el centro científico para la investigación sobre el desarrollo y diseño de bombas. Otros sitios, en particular el Laboratorio de Radiación de Berkeley y el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago, desempeñaron un papel importante. La dirección científica general del proyecto estuvo a cargo del físico J. Robert Oppenheimer .
En julio de 1945, el primer artefacto explosivo atómico, denominado "El Gadget", fue detonado en el desierto de Nuevo México en la prueba Trinity . Fue alimentado por plutonio creado en Hanford. En agosto de 1945, dos dispositivos atómicos más: " Little Boy ", una bomba de uranio-235, y " Fat Man ", una bomba de plutonio, fueron utilizados contra las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki .
La criticidad en la naturaleza es poco común. En tres yacimientos de Oklo , Gabón , se han descubierto dieciséis emplazamientos (los llamados reactores fósiles de Oklo ) en los que hace aproximadamente 2.000 millones de años tuvo lugar una fisión nuclear autosostenida. Desconocido hasta 1972 (pero postulado por Paul Kuroda en 1956 [44] ), cuando el físico francés Francis Perrin descubrió los reactores fósiles de Oklo , se dio cuenta de que la naturaleza se había adelantado a los humanos. En el pasado se habían producido reacciones naturales en cadena de fisión del uranio a gran escala, moderadas por agua normal, y no serían posibles ahora. Este antiguo proceso pudo utilizar agua normal como moderador sólo porque 2 mil millones de años antes del presente, el uranio natural era más rico en el isótopo fisionable de vida más corta 235 U (alrededor del 3%), que el uranio natural disponible hoy (que es sólo el 0,7%). %, y debe enriquecerse al 3% para poder utilizarse en reactores de agua ligera).
{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)El artículo se compuso de varias llamadas telefónicas a larga distancia, mientras Lise Meitner había regresado a Estocolmo. Le pregunté a un biólogo estadounidense que trabajaba con Hevesy cómo llaman al proceso mediante el cual las células individuales se dividen en dos; "fisión", dijo, por lo que utilicé el término "fisión nuclear" en ese artículo. Placzek se mostró escéptico; ¿No podría hacer algunos experimentos para demostrar la existencia de esos fragmentos del núcleo de uranio que se mueven rápidamente? Por extraño que parezca, no se me había ocurrido esa idea, pero ahora rápidamente me puse a trabajar, y el experimento (que en realidad fue muy fácil) se realizó en dos días, y una breve nota al respecto fue enviada a la Naturaleza junto con los demás. nota que había compuesto por teléfono con Lise Meitner.