Descubrimiento del neutron

En el año 1896, tuvo inicio la historia nuclear, con el descubrimiento de la radioactividad a manos del físico francés Henri Becquerel, que identificó el uranio. Algún tiempo más tarde, el matrimonio Marie y Pierre Curie, identificaron otros dos elementos radioactivos, el polonio y el radio. En 1911, el físico neozelandés Ernest Rutherford formuló la teoría de la estructura atómica.

A través de esta teoría puede ser evidenciada la dificultad existente de obtener una reacción entre núcleos, debido a la fuerza de repulsión eléctrica. En tanto el propio Rutherford en 1919, realizó una experiencia de desintegración utilizando la emisión de partículas alfa de alta energía y de esta forma consiguió por la primera vez, obtener la reacción de fisión nuclear.

En las reacciones similares a las de Rutherford, fue observada la existencia de otra partícula que solo vino a ser descubierta por J.Chadwick en 1932, el neutrón.

Con el descubrimiento del neutrón, el modelo básico de la estructura atómica estaba completo. Luego de su descubrimiento los neutrones fueron muy estudiados y puede observarse que el neutrón tiene gran facilidad para penetrar los núcleos y desestabilizarlos. Por esto los neutrones rápidos no tienen la misma eficiencia, lo que llevó al físico italiano, Enrico Fermi, a desarrollar en 1934 un método eficaz de frenar los neutrones rápidos, haciéndolos atravesar una sustancia que contenía elementos livianos, como el agua y la parafina.

Desde este período hasta el año 1938, varias reacciones nucleares fueron observadas. En este mismo año, el investigador alemán Otto Hahn y Fritz Strassman, consiguieron calcular la energía desprendida en la reacción de fusión, En esta misma época en el año de 1939, otros dos investigadores alemanes, Lise Mietner y Otto R. FRISCO, revelaron que la fusión nuclear era una fuente de energía altamente concentrada y verificaron que existía la posibilidad de obtener grandes cantidades de energía.

Este descubrimiento fue comunicado al investigador Niels Bohr, que lo expuso en los Estados Unidos para un auditorio donde se encontraba Albert Einstein entre otros investigadores.

En el mismo mes, Niels Bohr se encontró con Enrico Fermi, que sugirió que los neutrones deberían ser liberados en esta reacción Y si realmente esto sucediese y más de un neutrón fuese liberado, estos podrían ser utilizados para provocar nuevas reacciones y de esta forma obtener una reacción en cadena.

Debido a este acontecimiento y las experiencias realizadas aliadas a las nuevas teorías de la mecánica y electrodinámica cuántica y también de la teoría de la relatividad, fue creada una nueva rama de conocimiento de la naturaleza llamada física nuclear, que tuvo inicio con el descubrimiento del neutrón en 1932.

La física nuclear, aliada a las nuevas tecnologías de metalúrgica y ingenierías, posibilitaron el desarrollo de la energía nuclear.

Fue entonces que en el año de 1942, tuvo inicio la era nuclear. En la tarde del día 2 de diciembre de aquel año, un grupo de investigadores daría inicio a una nueva etapa del desarrollo humano. En la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, el equipo del físico Enrico Fermi, había realizado la primera liberación y control simultáneos de energía del núcleo atómico, obteniendo una reacción auto-sustentada.

A pesar de que el experimento fue bautizado como “Pila de Fermi”, en verdad el CP-1 fue el primer reactor nuclear de fisión de la historia, con la liberación de 0,5 W de energía. A partir de este hecho, surgía un nuevo ramo de ingeniería llamado de ingeniería nuclear, la cual tiene como finalidad el desarrollo de técnicas de reactores nucleares para uso comercial.

Al inicio, los estudios estaban orientados apenas para el desarrollo de técnicas y materiales útiles para los reactores a fisión, la ingeniería de fisión, se cree que en breve exista también la ingeniería de fusión.

Infelizmente la energía nuclear fue utilizada para fines militares en la construcción de bombas de alto poder destructivo en el año de 1945 durante la Segunda Guerra Mundial. GEl desarrollo de la bomba atómica fue realizado en Los Alamos, en los Estados Unidos, sobre la dirección del investigador, Robert Oppenheimer, responsable por el proyecto Manhattan.

Durante la Segunda Guerra poco progreso fue realizado, mas allá de que los estudios de David Bohm en el ámbito del proyecto Manhattan, sentaron las bases  para el estudio de cuestiones fundamentales, tales como la difusión anómala en plasmas confinados magnéticamente.

Durante la década de 1970, la comunidad científica internacional constató que el aumento gradual del tamaño de los experimentos y de la intensidad de los campos magnéticos sería indispensable para obtener el conocimiento necesario para llegar a la construcción de un reactor.

Entretanto, los costos crecían mucho rápidamente e hacen poco viable la construcción simultánea de un elevado número de proyectos de gran porte. Este fue el principal motivo que llevó a la construcción de las grandes máquinas actuales, alguna de estas que requirieron del financiamiento de varios países.

Máquinas como: el TFTR, JET, DIII-D, JT-60U, T-15, TORE SUPRA y el ASDEX-U, las cuales tuvieron el inicio de su construcción en los años 80.

La aparición de esta generación de tokamaks marcó el cambio para la tercera fase de investigaciones en fusión, la cual se extiende hasta los días actuales.

Sin embargo, los esfuerzos de la comunidad de fusión para alcanzar la reacción auto-sostenible parecen apuntar para una nueva fase de investigaciones. Fue con ese objetivo que se dio inicio al proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), que debe ser construido con el apoyo financiero de Estados Unidos, Comunidad Europea, Japón y Rusia.