Energía liberada en la fisión nuclear

En la fisión inducida de U-235, los neutrones son bombardeados en el U-235, produciendo U-236. Este U-236 luego sufre una fisión:

U-235 + n --> U-236 --> Ba-141 + Kr-92 + 3n

Según tengo entendido, la energía liberada en la fisión se gana como energía cinética de los productos, y también se libera como fotones gamma/partículas beta y neutrinos cuando los productos se desintegran. Mi confusión radica en calcular la energía liberada, ya que no creo que el método del libro de texto sea correcto.

El neutrón absorbido pierde energía potencial nuclear. Esto provoca la energía de unión de U-236>U-235, lo que significa que la masa restante de U-236 es menor que la masa restante de U-235 + n. Este aumento en la energía de enlace se usa luego para deformar el núcleo en una gota de doble lóbulo que permite que los dos fragmentos se separen debido a la repulsión electrostática.

Los dos fragmentos formados tienen una energía de unión por nucleón mayor que la del U-236 y, por lo tanto, la energía de unión de los fragmentos es mayor que la del U-236. (A su vez haciendo que la masa de los productos disminuya). Sin embargo, este aumento en la energía de enlace se gana como energía cinética de los productos/se libera como fotones gamma, etc.

Mo1 = Masa(U235+n)

Mo2= MasaU236

Mo3 = Productos de fisión masiva

B1 = energía de enlace de U235

B2 = energía de enlace de U236

B3 = energía de enlace de los productos de fisión

La energía liberada en la fisión se debe al aumento de la energía de enlace B3-B2. El aumento de la energía de enlace B2-B1 se utiliza para deformar el núcleo, no se 'libera'. Por tanto, la energía liberada en el proceso de fisión = (Mo2-Mo3)c^2.

Sin embargo, mi libro de texto establece que la energía liberada en el proceso de fisión = (Mo1-Mo3) c ^ 2. No entiendo esto, ya que incluyen la energía para deformar el núcleo, (Mo1-Mo2)c^2, cuando en realidad no se libera.

¡Cualquier ayuda es muy apreciada!

Respuestas (1)

En principio, la energía liberada es la energía total en (masa de 235 tu + energía del neutrón térmico) menos la masa total en reposo de los productos de fisión. En la práctica, el neutrón que entra es térmico (moderado) y tiene una energía de unos pocos eV, que podemos despreciar. Esto significa que podemos calcular la energía liberada por la diferencia en las masas en reposo de las partículas "dentro" y "fuera". La masa restante de 236 tu no es relevante, porque lo que se forma es un estado excitado.

Gracias por la respuesta. Pero la masa ha disminuido en parte porque el neutrón ha perdido NPE, que ha liberado energía para deformar el núcleo. Entonces, ¿por qué decimos que la disminución total de la masa es la energía liberada?
Su estado inicial es uranio y un neutrón bien separado. No hay energía potencial.
¿Pero el neutrón que se une al núcleo no libera energía? Pensé que cuando el neutrón entra en el rango para que el SNF actúe sobre él, pierde energía potencial.
"El neutrón absorbido pierde energía potencial nuclear". Eso es incorrecto para aquellos núcleos que se fisionan. El formado inicialmente 236 U no está en el estado fundamental, pero tiene alrededor de 6,6 MeV de energía adicional conocida como energía de activación. Esa energía extra es la que produce la fisión, y es solo una parte de la energía liberada. Pero no puedes contarlo dos veces. Ocasionalmente, el sistema arroja esta energía en forma de rayos gamma en un proceso conocido como absorción radiativa, y no se produce fisión para ese núcleo específico.
Pensé que si el SNF actuaba sobre un nucleón, entonces perdería energía potencial nuclear. ¿Se forma el núcleo U236 en un estado excitado debido a la energía cinética del neutrón?
Estamos estudiando la fisión de 235 tu . Esto es lo que les importa a los ingenieros nucleares. En principio 235 tu ya es inestable a la fisión espontánea, pero la tasa es inobservable pequeña. Entonces necesitamos un neutrón térmico (que esencialmente no aporta energía, excepto su masa en reposo). Todo lo relacionado con el estado intermedio (que está deformado, que está excitado) es irrelevante para el balance de energía.
Entonces, ¿por qué se forma el U236 en un estado excitado?
Podrías haber preguntado sobre la liberación de energía en 236 tu fisión. Pero esta pregunta está mal definida, porque necesitaría saber con precisión qué estado excitado se pobló (aunque en el caso de térmica norte + 235 tu fisión que conocemos: El estado excitado de energía jas para coincidir con el canal de entrada).
Está excitado debido a la conservación de la energía. La energía del estado fundamental de 236 tu no coincide accidentalmente norte + 235 tu ,
Entonces, ¿esta energía proviene de la energía en reposo de los neutrones?
No, es sólo el hecho de que la estructura nuclear de 236 tu es diferente a la de 235 tu . Parte de ella es, de hecho, la energía potencial del neutrón, pero también hay otras cosas (diferente deformación, etc.)
Si parte de ella es energía potencial del neutrón, ¿no significa esto que el neutrón pierde energía potencial y esto hace que aumente la energía de enlace del núcleo?
Sí, pero el punto sigue siendo que en la reacción norte + 235 tu → (núcleo compuesto) → (fragmentos de fisión) la energía de enlace del núcleo compuesto no es relevante para la liberación de energía de fisión.
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