Las dos características elementales de la fisión nuclear en cuanto a la producción práctica de energía nuclear resultan incuestionables en la ecuación (2) expuesta con precedencia. Primeramente, la energía liberada por la fisión es muy grande. La fisión de 1 kg de uranio 235 libera 18,7 millones de kilovatios hora en forma de calor. En segundo lugar, el proceso de fisión comenzado por la absorción de un neutrón en el uranio 235 libera un promedio de 2,5 neutrones en los núcleos fisionados. Estos neutrones generan vertiginosamente la fisión de varios núcleos más, con lo que liberan otros cuatro o más neutrones adicionales e comienzan una serie de fisiones nucleares automantenidas, una reacción en cadena que lleva a la liberación continuada de energía nuclear.
El uranio presente en la naturaleza apenas contiene un 0,71% de uranio 235; el resto corresponde al isótopo no fisionable uranio 238. Una masa de uranio natural, por muy grande que sea, no puede conservar una reacción en cadena porque apenas el uranio 235 es sencillo de fisionar. Es muy improbable que un neutrón producido por fisión, con una energía inicial elevada de en torno a 1 MeV, inicie otra fisión, sin embargo esta probabilidad puede incrementarse cientos de veces si se frena el neutrón a través de una serie de colisiones elásticas con núcleos ligeros como hidrógeno, deuterio o carbono. En ello se centra el diseño de los reactores de fisión empleados para hacer energía.
En diciembre de 1942, en la Universidad de Chicago (Estados Unidos), el físico italiano Enrico Fermi consiguió hacer la primera reacción nuclear en cadena. Para ello usó un conjunto de bloques de uranio natural distribuidos dentro de una gran masa de grafito puro (una forma de carbono). En la “pila” o reactor nuclear de Fermi, el “moderador” de grafito frenaba los neutrones y hacía posible la reacción en cadena.
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