Isótopo - ciencia y tecnologia.

« En el método de centrifugación el mecanismo está dispuesto de forma que el vapor fluya hacia abajo en la parte exterior del cilindro giratorio, y hacia arriba en la regióncentral del cilindro.

El efecto centrífugo produce mayor concentración de los isótopos pesados en la región exterior ( véase Centrifugadora).

En la separación por destilación fraccionada, se destila una mezcla que contiene varios isótopos.

Las moléculas de la fracción que tiene el punto de ebullición más bajo (los isótopos más ligeros) tienden aconcentrarse en el flujo de vapor, de donde se recogen. 3.2 Difusión térmica Este método se basa en la tendencia de las moléculas más ligeras de un líquido o gas a concentrarse en una región caliente y de las moléculas más pesadas a concentrarseen una región fría.

Una forma simple de mecanismo de difusión térmica consiste en un tubo vertical alto con un alambre calentado eléctricamente a unos 500 °C queatraviesa su centro y produce un gradiente de temperaturas entre el centro y las paredes del tubo.

Los isótopos más pesados tienden a concentrarse en la parte exterior deltubo, mientras que los más ligeros se concentran en el centro.

Al mismo tiempo, debido a la conducción térmica, el gas o líquido cercano al alambre tiende a subir, y el gasexterior —más frío— tiende a bajar.

El efecto general es que los isótopos más pesados se recogen en la parte inferior del tubo y los más ligeros en la parte superior. 3.3 Electrólisis El método de separación electrolítica tiene un interés histórico, pues fue el primer método utilizado para separar deuterio prácticamente puro.

Cuando el agua sufre unaelectrólisis, el isótopo más ligero del hidrógeno tiende a salir antes, dejando atrás un residuo de agua enriquecida con el isótopo más pesado. 3.4 Difusión gaseosa Con este método, junto con el método electromagnético, se realizó la primera separación a gran escala, aplicada a los isótopos de uranio.

El problema de separar el uranio235 del uranio 238 se planteó en 1940 después de la demostración de la fisión del isótopo 235 por medio de neutrones.

En el uranio existente en la naturaleza, laproporción es de 7 partes de uranio 235 por 1.000 de uranio 238.

Bajo los auspicios del proyecto de la bomba atómica, se consideraron los distintos métodos para separarisótopos, y se puso en marcha una gran operación de separación utilizando los métodos de difusión gaseosa y electromagnético, que producían aproximadamente 1 kg pordía de uranio 235 para fabricar armas nucleares. El método de difusión gaseosa se basa en la distinta velocidad de difusión de los gases con diferente masa molecular.

La velocidad de difusión de un gas es inversamenteproporcional a la raíz cuadrada de su masa; al pasar por una barrera porosa, los átomos ligeros se difunden más rápidamente que los átomos más pesados.

Para separar losisótopos del uranio, se bombea continuamente el único compuesto gaseoso del uranio, el fluoruro de uranio ( VI), UF 6, a través de las barreras porosas.

La diferencia en masa entre el uranio 235 y el uranio 238 es ligeramente superior a un 1%, pero la diferencia en masa entre los fluoruros es ligeramente inferior a un 1%.

El factor deenriquecimiento que depende de la raíz cuadrada de la diferencia mencionada es, teóricamente, de 0,43% para un proceso instantáneo o de 0,30% para un procesocontinuo, pero en la práctica sólo se ha conseguido un factor de enriquecimiento de 0,14%.

Para producir un 99% de uranio 235 a partir de uranio natural, que sólocontiene un 0,7% del isótopo 235, se requieren 4.000 fases.

El proceso necesita miles de kilómetros de tuberías, miles de bombas y motores, y mecanismos de control muycomplicados. 3.5 Separación electromagnética Aunque el método de difusión gaseosa produce grandes cantidades de uranio 235, las primeras cantidades relativamente grandes del isótopo fueron producidas por medioselectromagnéticos en Estados Unidos.

Se construyó un grupo de unidades separadoras en las que se pasaba un haz iónico obtenido de un compuesto de uranio, a través deun campo magnético.

Puesto que el radio de curvatura de la trayectoria de los iones desviados depende de la masa del ion, los iones con masas distintas completan sutrayectoria en diferentes posiciones, y así los isótopos del uranio se separan de forma apreciable.

Sin embargo, sólo se puede tratar una pequeña cantidad de material encada operación.

Debido a esta limitación en la producción, el uso del proceso electromagnético para la separación de isótopos a gran escala fue abandonado en favor delproceso de difusión gaseosa. 3.6 Láser La idea de separación y enriquecimiento de isótopos por medio de láser surgió rápidamente después de la invención del rayo láser en 1960.

Seis años más tarde estemétodo se vio incentivado con el desarrollo del láser sintonizable, que proporciona rayos de fotones en una gama estrecha y seleccionable de longitudes de onda que va delinfrarrojo al ultravioleta.

Según este concepto, si se vaporiza antes un elemento, sus átomos pueden ser excitados e ionizados selectivamente por medio de un rayo lásersintonizado exactamente para separar el isótopo deseado.

Los isótopos también se pueden separar en forma molecular, disociando de forma selectiva con rayo láseraquellas moléculas del compuesto que contienen el isótopo deseado.

Desde 1972 se han venido desarrollando estos procesos para enriquecer el uranio y el plutonio, con elfin de utilizarlos en plantas y armas nucleares respectivamente.

El método es costoso y técnicamente difícil, pero sólo se requieren unas pocas fases para producir materialaltamente enriquecido. Para la aplicación de los isótopos a la investigación biológica, médica, química y física, véase Física nuclear; Radiología. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993--2008 Microsoft Corporation.

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