Reactores Nucleares
La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias; que se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza, en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea dicho proceso de transformación, la energía se denomina térmica, eléctrica, radiante, química, o nuclear. Esta última es aquella almacenada en el núcleo de los átomos, liberada por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos).
En las reacciones nucleares (mutaciones en el núcleo de los átomos) se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Dicha transformación puede darse de forma controlada en un reactor nuclear, el cual es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones en cadena. Para lo cual, su diseño y estructura deben suplir la demanda de su propósito, siendo capaz de funcionar durante largo tiempo sin fallos en sus componentes. Por ello, lo que determina las posibilidades técnicas de un tipo de reactor determinado es la disponibilidad de materiales que puedan soportar las severas condiciones a que están sometidos, por ejemplo, temperaturas elevadas, fuertes gradientes de temperatura y campos de radiación intensos.
“Para satisfacer todas las exigencias de un sistema reactor complejo, se requiere una selección amplia de materiales. Ahora bien, muchas de las condiciones de servicio, aunque severas, no difieren considerablemente de las que se presentan en otras aplicaciones industriales.” A partir de lo cual planteo cuestionando como premisa para este ensayo ¿Cómo aprovechar la composición y estructura de los materiales convencionales, para suplir y mejorar el rendimiento de los reactores nucleares de fisión?
En lo que a materiales se refiere, las necesidades de los sistemas reactores pueden ser muy variadas, según el tipo de reactor de que se trate. Sin embargo es preciso seleccionar materiales para control, refrigeración y blindaje del sistema reactor, además del análisis sobre el comportamiento de los materiales frente a la radiación. Las radiaciones que aparecen en un reactor nuclear son: rayos gamma, neutrones, partículas alfa y beta, fragmentos de fisión y protones.
Una característica importante dentro del contexto de las radiaciones en los materiales, hace relación al “hinchamiento que experimentan los combustibles sólidos sometidos a dosis de quemado muy altas, como consecuencia de la acumulación de productos de fisión gaseosos, como el kriptón y el xenón “2; y el efecto de las radiaciones sobre sólidos cristalinos depende de la estructura del sólido y de la naturaleza de la radiación. Por ejemplo la excitación electrónica de ciertas partículas puede originar modificaciones permanentes en los metales.
Básicamente como consecuencias de las reacciones nucleares de fisión, se da cabida dentro de la estructura cristalina de cada elemento constituyente del material parte del reactor, a una modificación de la misma, ya que dentro de la red cristalina se introducen algunos átomos de impurezas, o tras una exposición prolongada a los neutrones de un reactor, el número elevado de estos mismos, afectan las propiedades físicas del material.
Además de la generación de los átomos de impurezas, ocurren diversas reacciones que generan una determinada partícula o fotón, que demanda cierta energía y características que al instante dentro del proceso de reacción nuclear, se convierte en un retroceso energético dentro de la misma, lo cual genera un mayor deterioro por la irradiación sobre el material. Las alteraciones producidas por irradiación en metales, dependen de la naturaleza de los materiales y de la temperatura, sin embargo esta última condición, permite restablecer la estructura cristalina de cada elemento, ya que en efecto a temperaturas altas, los átomos se difunden más rápidamente de una posición a otra , en la red cristalina , como consecuencia los átomos desplazados (intersticiales) , pasan a ocupar las vacancias, restableciéndose así la estructura normal existente, antes de la irradiación.
Como consecuencia de la irradiación, muchos metales presentan un aumento de la dureza , de resistencia a la tracción, y una disminución de la ductilidad.
