¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica?

Por Lorenzo Hernández • 15 mar, 2011 • Sección: Hablar de Ciencia, Preguntas con Respuesta

reactor nuclear y bomba nuclear ¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica?

Esta pregunta me la hizo ayer un alumno, y creo que es importante contestarla para no alarmar más a la gente (que pueda pensar lo mismo) tal y como está la situación en Japón y los problemas que están surgiendo con los reactores nucleares.

Si la palabra nuclear se relaciona con “accidente”, “problema”, “repugnante”, “peligrosa” o “radiación”, a partir de ahora aumentará el número de personas que piensen así. Algo lógico porque sólo nos acordamos de hablar de ciencia cuando hay un desastre de estos y llevamos a expertos a los debates para que nos expliquen lo que ha ocurrido. Pero ya es tarde, porque utilizamos la palabra nuclear en un contexto desfavorable. Vayamos a la pregunta.

Desde el punto de vista de la física, los reactores nucleares son muy similares a las bombas nucleares. En ambos casos, la fuente de energía es la reacción en cadena de uranio 235 y/o plutonio 239. Las bombas se sirven de las duplicaciones para lograr que toda la fisión tenga lugar en millonésimas de segundo, (ver Las matemáticas de la bomba nuclear) mientras que los reactores utilizan una reacción en cadena “sonstenida”, sin duplicaciones. Aunque en los reactores la fisión libera dos o tres neutrones, lo normal es que sólo uno de ellos impacte contra otro núcleo y provoque otra fisión, luego la tasa de reacción no aumenta. La energía se libera a un ritmo constante, calienta agua y produce vapor, lo que a su vez alimenta una turbina que alimenta un generador de electricidad.

Reacción en cadena del uranio 235

reaccionCadena ¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica?

Los reactores de las centrales nucleares entrañan otros peligros, como estamos viendo, pero no el de explotar como una bomba atómica. La razón física por la cual un reactor nuclear es seguro es que, dada la gran cantidad de uranio 238 contenida en su núcleo, si los neutrones no están moderados, la reacción en cadena se detendrá. Es decir, a menos que se ralenticen los neutrones, el uranio 238 los absorberá y la reacción en cadena se verá interrumpida.

Los neutrones moderados son aquellos que, al pasar por un moderador de neutrones, disminuyen su energía hasta el rango de neutrones térmicos (neutrones lentos).

fig30 ¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica?

Aunque tanto una bomba atómica como un reactor nuclear pueden usar uranio como combustible, el nivel de pureza que requiere cada uno es completamente diferente. El uranio natural es un 99,3 % de uranio 238 y sólo un 0,7 % de uranio 235. Para que en una bomba se dé la reacción en cadena, es necesario eliminar el uranio 238, un agente contaminante que absorbe demasiados neutrones. En los reactores es diferente.

Se puede dar una reacción en cadena con neutrones moderados, de hecho, eso es lo que ocurrió en el accidente de Chernóbil. Pero cuando se usan neutrones moderados, la energía se ve sustancialmente limitada, puesto que la explosión destroza el reactor mucho antes de que se haya liberado una gran cantidad; en dos palabras, la explosión va más rápido que los neutrones. En las bombas nucleares, en cambio, no se da tal limitación, ya que, al usar uranio 235 puro, la reacción en cadena puede proseguir a base de neutrones rápidos.

Es decir, si un reactor nuclear moderado se descontrola, la energía resultante de la fisión aumentará hasta tal punto que hará saltar en pedazos la estructura. En el caso de Chernóbil, la energía liberada bastó para destruir el edificio e incendiar el moderador de carbono. Los reactores nucleares pueden explotar, sí, pero como la dinamita, no como una bomba atómica. La explosión de un reactor es peor que la de la dinamita por los residuos radiactivos que libera, no por el estallido en sí.

Si el combustible utilizado fuese uranio o plutonio apto para armas, el reactor sí explotaría igual que una bomba atómica.

Fuente consultada: Física para futuros presidentes. Richard. A. Müller

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25 comentarios »

  1. [...] ¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica? http://www.cienciaonline.com/2011/03/15/¿puede-un-reactor-nuclea…  por Nights hace 3 segundos [...]

  2. [...] » noticia original [...]

  3. Para informar realmente hay que dar toda la información, guardar parte de ella es una forma de desinformación muy usada en nuestros días.

    A este artículo divulgativo en ciencia nuclear le falta los datos fundamentales:

    1) cuando se funden las barras de combustible, ya sea en el núcleo o en las piscinas de combustible (gastado o sin gastar) por falta de refrigeración; se forma una lava o magma radiactivo que se mantiene en ese estado por la desintegración radiactiva de los radionucleidos de su interior. Si ese magma llega en suficiente cantidad a una cavidad que haga las veces de crisol y se mantiene en el mismo el tiempo suficiente, se producirá decantación de sus elementos acelerando la reacción en cadena; y si el crisol tuviera características de reflector de neutrones entonces se produciría una explosión nuclear. Y estos supuestos no son normales pero tampoco imposibles: en el reactor de Chernóbil había una pieza que funcionó como reflector de neutrones y no se dieron cuenta hasta después del accidente.

    2) en algunas centrales nucleares, como es el caso actual del reactor nº3 de Fukushima I, se usa combustible MOX, que tiene plutonio. La masa crítica de plutonio es mucho menor que la de uranio, y además la diferencia de pesos atómicos hace que la decantación en un magma sea más rápida. Así que el caso casi imposible anterior se convierte en algo sólo poco probable.

    3) Existe otro tipo de explosión del combustible atómico que no es de origen nuclear, es la bomba sucia o dispersión de todo el combustible en una explosión convencional. En el caso de una central nuclear donde se ha fundido el combustible (o bien del núcleo o bien de las piscinas de almacenamiento) el magma resultante puede fundir todos los elementos de contención de la central nuclear y con tiempo suficiente podría llegar al subsuelo donde en contacto con alguna corriente de agua subterránea provocaría un explosión de vapor como el de una bomba sucia.

    Y existen algunos otros casos, pero los tres anteriores son los más citados por los expertos cuando realizan labores de divulgación científica.

  4. Excelente explicación. Con tu venia lo posteare en mi wall de mi Facebook.

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  6. Si el combustible utilizado fuese uranio o plutonio apto para armas, el reactor sí explotaría igual que una bomba atómica.

    Tampoco obtendríamos una explosión nuclear en esas condiciones. Para ello sería necesario conseguir un repentino incremento de la densidad del material lo cuál no es nada fácil. La geometría es importante y cualquier detalle “arruina” la explosión, como se expone de forma muy clara en el final de “El pacificador”:

    http://www.youtube.com/watch?v=_QgJDVRWcRU

  7. Gracias por tus aclaracines. Siempre es interesante aprender. Ahora tengo una duda:
    Se ha hablado de sepultar uno de los rectores con cemento, de ser así, ¿qué implicaria ésto? ¿habría explosión pero la radiación se quedaría concentrada dentro de esa mole de hormigón? ¿es una solución plausible o se trata de otra “estratagema” para mantener esperanzado al populacho?

    Saludos y buen artículo.

  8. Enhorabuena, Lorenzo. Otra portada en Meneame.

    Me alegro por tus alumnos, espero que disfruten con tus clases.

    Saludos, gambitero.

  9. Es importante informar bien a la gente para que no tema por cosas que no tienen que pasar. Sin embargo, la energía nuclear SÍ es, a día de hoy, una fuente de energía indeseable porque el hombre es incapaz de administrarla de forma segura y el hecho de que sea energía barata no justifica que su uso de ninguna de las maneras porque como una y otra vez se viene demostrando, los accidentes ocurren y el daño que hacen a las personas y al entorno es irreparable. Más luego está el problema de los residuos.

    Cuando tengan una forma de neutralizar la radiación, entonces será el momento de utilizar esta fuente de energía, mientras tanto, tenemos fuentes de energía mucho menos dañinas y perfectamente utilizables.

  10. Estoy de acuerdo con joseanpg. La disposición de las barras de combustible dentro del reactor íntegro no alcanza la masa crítica, mientras que si se derriten, han destruido el contenedor, teniendo espacio para expandirse, de modo que el incremento de calor de la reacción en cadena expandiría prematuramente el combustible nuclear deteniendo la misma. Las únicas explosiones que veo viables serían por acumulación de presión o si la masa incandescente algo de agua.

  11. Después de leer a alehopio me quedó la duda: a la final, puede explotar o no?

  12. Lo que no dice el gráfico, es que los neutrones lentos irradiados sobre uranio 235 (abundante pero no fisible) producen PLUTONIO 239 FISIBLE.

    Tanto los yanquis como los rusos como los franceses, van sobrados de Plutonio. Sirve para hacer bombas
    REFINITIVAS del COPON BENDITO, y tambien como combustible para centrales nucleares de segunda generacion, lo que pasa es que estas o no existen, o se controlan con cuentagotas, porque ESO SI QUE ESTALLA A LA MINIMA.

    Por otro lado, el Plutonio 239 ES EL PEOR VENENO CONOCIDO, o uno de los peores: Un microgramo mata a una persona. Asi que UN GRAMO MATA A UN MILLON DE PERSONAS. Solo liberado al aire.

    Los yanquis y rusos firmaron un acuerdo hace poco para DISMINUIR SU PLUTONIO: Tienen sobrante para aniquilar un millon de veces a la humanidad entera. Chiquicentas toneladas procedentes de sus reactores
    desde hace 60 años.

    http://www.google.es/search?q=acuerdo+plutonio

    Pero Francia no. Francia lleva decadas IMPORTANDO Y EXPORTANDO RESIDUOS RADIACTIVOS de las
    centrales del resto de los paises. Incluida la de Fukuyama en Japon o como se llame, y tambien de las ejpañolas y otras.

    Francia intenta ser

    LA ARABIA SAUDÍ DEL PLUTONIO.

    Coge los residuos de las centrales de los demas, que llevan mucho U235, algo de U238 (todavia fisionable en centrales normales) y una chiquimierda de nada de PLUTONIO 239 que mata mas blanco, y se puede fisionar de forma controlada (masa critica, etc), pero sobre todo se usa para fabricar armas, porque si solo lo almacenas y se te libera directamente a la atmosfera sin querer, DIRECTAMENTE ES EL FIN.

    Creo que tienen pensado ganar mucho dinero.

    Y que circula por ahí un documental que muestra a un periodista frances en avioneta sobrevolando el almacen centralizado frances de plutonio, sin que nadie le llame la atencion por el riesgo terrorista.

    Voy a ver si lo encuentro…

  13. http://www.google.es/search?q=france+plutonium

    internete
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  14. ¿QUE?

    ¿Reabrimos el “debate” nuclear?

    internete
    1234567

    PD: “Yo creo que la energia nuclear es segura, la necesitamos, estamos pagando por
    la electricidad menos de lo que cuesta generarla, y la culpa del deficit de tarifa es de las renovables,
    asi que hay que subir el recibo al consumidor”…

    Recuerda: Hay numeros que son inimaginables para la mayoria de la gente, y por tanto jugar
    con ellos es facil.

  15. Perdon, he intercambiado los papeles del U235 y del U238 en mi comentario.

    Un desliz.

    internete
    1234567

    PD: Cualquiera puede fallar.

  16. El recorrido libre medio de los neutrones debe ser lo suficientemente pequeño para que la mayor parte del combustible se desintegre antes de que la energía que se va liberando disperse el material. Para ello se necesita una densidad artificialmente enorme que no es capaz de conseguir la acción de la gravedad terrestre. Podríamos tener una fisura cuya superficie estuviera constituida por un reflector neutrónico, podriamos entrar en condición supercrítica pero todo volaría por los aires antes de consumir una parte significativa del combustible, teniendo de nuevo el equivalente a una bomba sucia.

    El armamento nuclear consigue las condiciones necesarias no sólo teniendo una alta concentración de material fisible. Mediante un mecanismo de alta precisión se dispara material contra material mediante una detonación química. Y por cierto, la cosa es tan complicada que por ejemplo el sistema de cañon no se puede aplicar al plutonio, utilizandose para éste únicamente el montaje de implosión.

  17. esto tengo q buscar me lo pide la seño pobre jente yo ya bi la pelicula la bomba nuclear y me da lastima la peli

  18. es una porqueria esta guebada la bomba nuclear y = pobre jente

  19. *ODIO LA BOMBA NUCLEAR *

  20. Tengo una pregunta de mi materia de Biología y dice así
    En la explosión de una bomba atómica, ocurre el siguiente fenómeno:
    a) El calor y la temperatura se igualan
    b) la materia se transforma en energía
    c) la masa desaparece
    d)la cantidad de energía y la cantidad de calor se igualan.

    Yo pienso que la respuesta correcta es la d) pero me falta argumentarla. Por favor me pueden ayudar?
    Muchas gracias.

  21. La respuesta es la b). Se cumple la ecuación de Einstein E=mc2. En una reacción nuclear la masa se convierte en energía.

    El calor es energía en transito así que a) y d) son erróneas.

    Y en cuanto a la c), la materia no desaparace. O se convierte en energía o se conserva.

    Espero haberte ayudado.

    Saludos.

  22. me encantan vuestros comentarios porque con cada uno aprendo aun mas bss a tod@s xao:)

  23. Aquí no se está hablando de un debate de sí las nucleares son buenas o no, se está hablando de si pueden explotar. Y de hecho una cosa que no habeis puntualizado es que ni si quiera importe el material que utilizamos, porque?, el hecho es que dentro del reactor no hay suficiente material fisible físicamente para llevar a cabo una reacción en cadena ( explosión atómica) se necesita alcanzar una masa crítica, es decir, si no hay suficiente material fisible, aunque sea PURO, no se producirá reacción en cadena. Yo estoy a favor de las centrales nucleares y considero que he investigado varias fuentes contrastables, lo suficiente para formarme una opinión fundada, si quereis esa información pedirmela no hay ningún problema, pero es un poco extensa.
    De todas formas el punto aquí es si una central puede explotar, y la respuesta es NO, bajo ninguna circunstancia. ( a menos que se alcance una presión del orden de una estrella, en cuyo caso mucho antes se habría liberado esa presión al exterior , se quiera o no )

    PD:
    Citando a uno de los que han comentado:
    “Y estos supuestos no son normales pero tampoco imposibles: en el reactor de Chernóbil había una pieza que funcionó como reflector de neutrones y no se dieron cuenta hasta después del accidente”, buscad su comentario si quereis leerlo completo…
    Este echo si se sabía, y lo sabían de antes del accidente, el reactor en cuestión a parte de ser de Generación I mucho menos seguro que los actuales, además era uno que tenía como moderador el grafito ( que es reflector de neutrones del que hablas, aunque no sea eso exactamente, pero vale ) y esta ya comprobado que eran muy inseguras, además el personal al mando en ese momento no tenía ni idea de la energía nuclear y manejo la situación de forma pésima provocando el problema al romper los protocolos ( por ejemplo, el protocolo exige 30 barras de contención como mínimo siempre, y ellos dejaron 8 ), además la forma más fácil de refutar esto es que éste accidente no provocó ninguna explosión nuclear, aunque si es cierto que se liberaron gases radiactivos pero no tiene nada que ver con el poder destructivo de una bomba atómica.

    En fin, cualquier duda o error que pueda haber cometido por mi parte comentarmelo, y no caigas en los prejuicios que existen hacia las centrales nucleares ( ni de nada en general) contrastad la información.

  24. segun mi entender y gracias a mis estudios una planta nuclear o reactor nuclear no solo puede estallar como una bomba nuclear normal sino que la gravedad del asunto podria llegar a ser debastador… en la planta nuclear de Chernobyl el 26 de abril de 1986 se corrio el mayor peligro a que toda Europa fuera debastada e inavitable posteriormente si tan solo las particulas de residuos del reactor hubieran tenido contacto con las moleculas de H2O que se encontraban debajo de la zona afectada… esta agua habia sido lanzada por los bomberos de forma indirecta hacia el fuego para sofocar el calor desde abajo… lo que no se tubo en cuenta fue que el magma derretido de todos los quimicos atravesarian el hormigon que los separaba… esta agua fue extraida por bomberos apenas unos momentos antes de que el magma atravesara la superficie inferior y tomara contacto con el agua… si esto ocurria (que las particulas nucleares tomaran contacto con el agua) hoy estariamos hablando de una debastación Europea incalculable… gracias al gran esfuerzo y valor de muchas personas el area pudo ser controlada… en mi opinion un reactor podria llegar a ser mucho mas grave que una sola bomba si se tratara de forma inprudente y desconciderada…
    Muchas gracias a todos!!!

  25. Qué sucedería si, en una situación del antiguo planteamiento estratégico del SIOP-RISOP, en un ataque con armas atómicas en una central o reactor atómico (independiente si es uno de investigación y producción de radioisótopos, uno de producción eléctrica o para fabricación de plutonio con fines militares)

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