Ejemplos de Nuclidos
Uranio
El uranio es un elemento químico de origen natural con número atómico 92, lo que significa que hay 92 protones y 92 electrones en la estructura atómica. El símbolo químico del uranio es U. El uranio se encuentra habitualmente en niveles bajos (unas pocas ppm – partes por millón) en todas las rocas, el suelo, el agua, las plantas y los animales (incluidos los humanos). El uranio también se encuentra en el agua del mar y puede recuperarse de ella. Hay concentraciones significativas de uranio en algunas sustancias como la uraninita (el mineral de uranio más común), los depósitos de roca fosfórica y otros minerales.
El uranio natural está formado principalmente por el isótopo 238U (99,28%), por lo que la masa atómica del elemento uranio es cercana a la masa atómica del isótopo 238U (238,03u). El uranio natural también consta de otros dos isótopos: 235U (0,71%) y 234U (0,0054%). La abundancia de isótopos en la naturaleza se debe a la diferencia en las vidas medias. Los tres isótopos naturales del uranio (238U, 235U y 234U) son inestables. Por otra parte, estos isótopos (excepto el 234U) pertenecen a los nucleidos primordiales, ya que su vida media es comparable a la edad de la Tierra (~4,5×109 años para el 238U).
En los reactores nucleares tenemos que considerar tres isótopos artificiales, el 236U, el 233U y el 232U. Estos se producen por transmutación en reactores nucleares a partir del 235U y 232Th.
El xenón
El xenón es un elemento químico de origen natural con número atómico 54, lo que significa que hay 54 protones y 54 electrones en la estructura atómica. El símbolo químico del xenón es Xe. El xenón es un gas noble incoloro, denso e inodoro que se encuentra en la atmósfera terrestre en cantidades mínimas.
En la industria nuclear, especialmente el xenón artificial 135 tiene un enorme impacto en el funcionamiento de un reactor nuclear. Para los físicos y para los operadores de los reactores, es importante comprender los mecanismos que producen y eliminan el xenón del reactor para predecir cómo responderá el reactor tras los cambios en el nivel de potencia.
Otro isótopo importante es el xenón 133, que tiene una vida media de 5,2 días, y su presencia en el refrigerante de un reactor indica (junto con el xenón 135) un posible fallo del revestimiento del combustible. Un nuevo defecto suele dar lugar a un aumento escalonado sólo de la actividad del Xe-133, que se mide a partir del refrigerante del reactor. A medida que el defecto se agranda, la tasa de liberación de los nucleidos solubles y de vida más larga, en particular el I-131, I-134, Cs-134 y Cs-137, aumentará.
El boro es un elemento químico de origen natural con número atómico 5, lo que significa que hay 5 protones y 5 electrones en la estructura atómica. El símbolo químico del boro es B.
El boro natural se compone principalmente de dos isótopos estables, 11B (80,1%) y 10B (19,9%). En la industria nuclear, el boro se utiliza habitualmente como absorbente de neutrones debido a la elevada sección transversal de neutrones del isótopo 10B. Su sección transversal de reacción (n,alfa) para los neutrones térmicos es de unos 3840 barns (para un neutrón de 0,025 eV). El isótopo 11B tiene una sección transversal de absorción de neutrones térmicos de unos 0,005 barns (para un neutrón de 0,025 eV). La mayoría de las reacciones (n,alfa) de los neutrones térmicos son reacciones 10B(n,alfa)7Li acompañadas de una emisión gamma de 0,48 MeV.
Además, el isótopo 10B tiene una elevada sección transversal de reacción (n,alfa) a lo largo de todo el espectro de energía de los neutrones. Las secciones transversales de la mayoría de los otros elementos se vuelven muy pequeñas a altas energías como en el caso del cadmio. La sección transversal del 10B disminuye monotónicamente con la energía. Para los neutrones rápidos su sección transversal es del orden de los barns.