lunes, 18 de julio de 2011

Estudiar mejor: Claves del éxito


La sabiduría popular dice que el éxito en la vida depende de dos ingredientes: inteligencia y afán de triunfar, pero que el primero fracasa sin el segundo: lo importante es la voluntad.

Los expertos en educación han trasladado esa misma escala de valores tradicional al estudio, y aseguran que para aprender es mucho más importante la voluntad que nuestra capacidad mental. Cualquier ser humano que sepa leer es capaz de aprender. Es cierto que algunas personas parecen haber nacido dotadas para el estudio, ya que asimilan y retienen los datos más rápidamente que otras, pero en general aprender es, simplemente, una cuestión de disciplina y de tesón Incluso los superdotados físicos no conseguirían  ni un triunfo deportivo sin muchas horas de entrenamiento y esfuerzo. Aprender es sencillo, sólo hay que proponérselo. Y para empezar, nada mejor que establecer cuáles son tus prioridades.
¿Qué es lo que necesitas?
1.  ESTAR EN BUENAS CONDICIONES FÍSICAS
"Mens sana in corpore sano". Cerebro y cuerpo forman el  mismo conjunto, y  cuando estamos enfermos o débiles perdemos capacidad para pensar. Las dietas que nos desequilibran o los excesivos trasnoches que nos agotan impiden estudiar. Hay que seguir una alimentación suficiente y racional, y practicar un ejercicio físico moderado, como mínimo pasear. Es imprescindible dormir una media de 8 horas, porque durante el sueño el cerebro procesa la información y se fortalece.
2.  TENER LAS IDEAS CLARAS
El primer paso al  disponerte a estudiar es motivarte, poner toda  tu energía en el empeño de aprender. Conviene que te fijes unos objetivos, dividir el empeño general de aprender en etapas más pequeñas. Ten un buen nivel de autoestima: incluso cuando alguna asignatura se te atraviese, debes confiar en ti. Robustece tu sentido de superación: cuando te gane el desánimo lo mejor es pensar  en las ventajas y el progreso social que conseguiremos con nuestro esfuerzo. Cada día, al ponerte a estudiar, repasa lo aprendido el día anterior, comprobarás lo que realmente has avanzado. Concéntrate poniendo los cinco sentidos en el estudio. Domina las emociones: tensión, angustia y ansiedad van unidas al estudio, pero te restan energía y concentración. Supéralas destensando tu cuerpo.
3. DISPONER DE UN LUGAR ADECUADO
        Es importante estudiar siempre en el mismo sitio porque la familiaridad con el entorno ayuda. Crea tu propio espacio cerca de una ventana, instala una mesa grande para distribuir apuntes, libros... Es importante el orden en tu mesa para que no pierdas el tiempo. El frío nos impide concentrarnos y el calor nos agota, lo ideal es conseguir unos 18 ó 20º grados.  
Como estar más cómodo.
·   Si tu mesa es menos de lo que necesitas completa tu espacio con una pequeña  mesa auxiliar o una  banqueta donde colocar cosas.·   Si tienes que estudiar con  luz artificial usa bombillas que no den reflejos.
·   
Coloca las lámparas a tu izquierda si eres diestro y a la derecha si eres zurdo, para que no tapes el foco.
·   
Usa una silla cómoda y atriles para no tener que agachar el cuello. Una mala postura disminuye las  horas de rendimiento.

Lo que nunca debes hacer
1.   Dejarlo todo para el último momento e intentar preparar un examen en uno  o dos días, a base de horas restadas al sueño.
2.        Estudiar sin realizar pequeños descansos cada dos horas que te permitan relajar tu mente.
3.        Dejarte distraer por las visitas que lleguen a tu casa.
4.        Contestar al teléfono mientras estudias. Pide a tu familia que te coja los recados y, cuando termines, devuelve las llamadas.
5.         Imponte un día  a la semana para expansionarte (haz lo que más te guste: ve al cine ... ) y concentra en él tus citas. ( sábado o domingo)  
6.         No rompas tu disciplina diaria de estudio dejándote convencer por los amigos.

4. COMO ESTUDIAR
           Cuando se estudia, se dispone generalmente de media jornada libre para estudiar. Las prisas de ultima hora y el intentar preparar un examen en unos días te llevarán al fracaso. Organízate para estudiar todos los días y a la misma hora: con la inercia se rinde mejor . No enfoques tu aprendizaje solo para aprobar un examen, sino para enriquecerte como ser humano; aprender no es un suplicio, la cultura te hará mejor persona y amigo, e incluso, un ligue más atractivo a los ojos de los demás. 
5DISEÑA TU PROPIO CALENDARIO
Divide  las horas de estudio entre las asignaturas ( estudio y actividades) y Cumple  con la planificación,
1)  Lee atentamente lo que tienes que aprender, anotando las dudas o lo que no entiendas para preguntarlo. Si no comprendes lo que estudias, es imposible aprenderlo.  
2)  Subraya las ideas principales.
3)  Realiza un esquema o ficha que, además de obligarte a estructurar  mentalmente la enseñanza, te facilitará repasarla.
4)  El resumen es además un buen  ejercicio de emulación de examen. ( se puede hacer oral y con el esquema delante )
5)  Memoriza las lecciones partiendo de las ideas básicas, luego las podrás desarrollar con toda la literatura que quieras.(La memorización se hace unos días antes del examen )
6)  Repasa  el tema  por lo menos una vez, antes de pasar al  siguiente.
7)  Autoexamínate en casa, solo o con ayuda de amigos o compañeros, te ayudará a adquirir rapidez en la exposición y a superar el nerviosismo que desatará el examen.

Por último,  ¿Cómo ganar velocidad leyendo?
Ø       Ser rápido al leer nos permite ganar tiempo para estudiar. Un lector sin práctica asimila cada minuto unas 100 palabras, mientras uno avezado logra en el mismo tiempo 900 palabras Existen varias técnicas para aumentar nuestra velocidad de lectura.
Ø       Acostúmbrate a leer todos los días, empezando por textos sencillos hasta dominarlos, y busca luego textos cada vez más complicados.
Ø       Aunque no conozcamos el significado de cada palabra, hay que concentrarse en el sentido general del texto.        
Ø El vocablo desconocido debes apuntarlo y consultarlo más tarde en un diccionario, para comprobar si has deducido su significado por el contexto.
Ø       Intenta ampliar el campo de acción del ojo moviéndolo lo menos posible mientras lees para incluir mayor número de palabras en cada desplazamiento.
Ø       En una página cualquiera (un diario, un libro cuenta lo más rápido posible cuántas veces aparece la preposición "de" el artículo "un" o cualquier palabra elegida.
Ø       No vuelvas nunca sobre lo ya leído antes de terminar  un  párrafo completo. Tampoco vocalices las palabras mientras las lees, ni sigas las frases con el dedo o con un lápiz.

COMO HACER UN RESUMEN??

Un resumen es un trabajo escrito, una redacción que condensa los conceptos centrales de un texto determinado.
Debe ser escrito con nuestras propias palabras, distintas a las utilizadas en el libro que estudiamos.
Es sencillo. Si te guías por tu resumen y, cuando vas a rendir el examen, encuentras que te preguntan justo lo que no anotaste, quiere decir que fallaste en la búsqueda de los conceptos principales.
Si por el contrario , tu resumen es de diez paginas y de ese tema te preguntan solo una cosa, quiere decir que debido a la meticulosidad con que lo elaboraste, pusiste de todo, anotaste de más.
Como hacer un resumen
Un resumen puede contener:
  • Citas clave para la explicación del tema.
  • Cuadros y redes conceptuales.
  • El texto central señalado y subrayado.
  • Reflexión o conclusión del tema.
Luego de leer un tema completo, un articulo o un párrafo, debemos parar y pensar sobre lo leído.
Sacar una conclusión de los conceptos asimilados y una evaluación de lo aprendido hará que los conceptos ajenos se transformen en conocimientos propios acerca del tema.

¿Como se hace un resumen?

Luego de una primera lectura global del texto, que nos da una idea general de los temas que estamos estudiando, realizamos una segunda lectura minuciosa en la que subrayamos partes importantes.
Expresamos y escribimos con oraciones cortas las ideas principales y secundarias, y las ordenamos lógicamente.
A continuación hacemos un esquema de contenido, numerando los temas principales y colocando debajo las ideas complementarias.
Por ultimo, redactamos con nuestras propias palabras, de manera breve, lo que entendimos o aprendimos de cada tema o de cada capitulo.


T.P Nº3: SEGURIDAD NUCLEAR

Seguridad Nuclear
La seguridad nuclear se basa en evitar que se produzcan escapes incontrolados de sustancias radiactivas, lo cual es necesario para proteger a los operadores de la central y al público en general. Por esta razón las pastillas de uranio (primera barrera), de una cerámica especial altamente resistente, que es donde se produce la fisión nuclear, se introducen en vainas herméticas (segunda barrera). Estas vainas, conformando un Elemento Combustible, se introducen dentro de una vasija, que junto al circuito primario-moderador forman la tercera barrera; la vasija va dentro de un gran muro de hormigón armado, que constituye el blindaje biológico y permite que trabajen los operadores sin peligro alguno (cuarta barrera).
La vasija y el blindaje biológico van dentro de una esfera de acero que los envuelve (quinta barrera). Esta a su vez, es rodeada de un edificio de hormigón armado con paredes de más de medio metro de espesor, que constituye un nuevo blindaje biológico (sexta barrera, y es una defensa física capaz de soportar los mayores impactos del exterior).
Tan importante como tener una buena selección del sitio, un diseño óptimo y una construcción perfecta, es que, la operación de la instalación sea segura, lo cual se logra con personal altamente calificado.
Uno de los rasgos distintivos de las plantas nucleares en cuanto a la seguridad, está dado por la "redundancia de equipos". Lo que indica que para cumplir una determinada función de seguridad, si son necesarios 2 equipos, las centrales cuentan con 3 ó 4 de ellos dependiendo de la función que deban cumplir.
Además están diseñadas con "criterios de diversidad". Esto se refiere a tener distintos tipos de medición de una misma señal o distintos fabricantes, para evitar fallas de modo común, es decir que involucren a más de un componente a la vez. Por último también tratando de evitar este tipo de fallas (ej: incendios), que impliquen la pérdida de equipos que cumplen una misma función, se encuentren físicamente separados unos de otros.

¿Qué sucedió exactamente en Chernobyl? ¿Por qué ocurrió? ¿Qué impacto ecológico causó?
El accidente ocurrido en la madrugada del 26 de abril de 1986 consistió, básicamente, en una conjunción de fallas humanas y de diseño de la planta. Se originó en una serie de pruebas que, con el fin de mejorar la seguridad, se iniciaron en el reactor. La idea era verificar que la inercia de una turbina era suficiente, si se producía una interrupción abrupta de la alimentación eléctrica, para que los generadores mantuvieran en funcionamiento al sistema de refrigeración hasta que arrancasen los generadores diesel de emergencia.
En los reactores "occidentales" esta eventualidad está prevista en el diseño del reactor, admitiéndose una demora de hasta 30 segundos de los diesel que deben cubrir la falla. Por aquí, este tipo de pruebas está prohibido o se encuentra estrictamente reglamentado.
En la unidad 4 de la Central de Chernobyl, se intentó ese experimento después de haberlo realizado, con éxito, en la unidad número 3. Para llevarlo a cabo, era necesario llevar el reactor a un 30 % de su potencia de funcionamiento (3200 MW térmicos).
El 25 de abril, a la 01:00 se comenzó a bajar potencia y a las 13:00 hs el reactor ya estaba funcionando a un 50 % de potencia, cuando se desconectó una de las dos turbinas. En ese punto, las autoridades del sistema pidieron que se lo mantuviera por necesidades de la red eléctrica. La central quedó esperando la autorización para iniciar la experiencia, cosa que ocurrió a las 23:00.
A las 23:10 se bajó la potencia del reactor. Por un error de operación (PRIMER ERROR) la potencia se bajó a un 1 %, provocando la condensación del vapor presente en el núcleo. Como el agua absorbe más neutrones que el vapor, esto introdujo reactividad negativa.
Si la "reactividad" es cero la reacción en el núcleo se autosostiene y la población neutrónica se mantiene constante; entonces, se dice que el reactor está crítico. Si es positiva la población neutrónica crece y, por lo tanto, la potencia del núcleo aumenta. Si es negativa la población neutrónica disminuye y el reactor tiende a apagarse. Adicionalmente - al bajar la potencia del reactor - la concentración de Xe131 subió, introduciendo un fuerte aporte negativo adicional de reactividad. Es un "producto de fisión" que actúa como gran absorbente de neutrones. Esta situación produjo preocupación en los operadores, ya que el reactor se apagaba inexorablemente. Entonces, decidieron extraer todas las barras de control del núcleo, algo que no estaba permitido por los manuales de operación (SEGUNDO ERROR). Fue posible porque el diseño no contemplaba el enclavamiento del mecanismo.
Con el reactor operando prácticamente sin barras, se alcanzó un 7 % de potencia, en un estado de alta inestabilidad. (Las barras de control absorben los neutrones excedentes, manteniendo al reactor estable o crítico. Su remoción introduce reactividad positiva).
El reactor poseía un sistema automático de control de caudal por los canales. Al trabajar a tan baja potencia, el sistema hubiese tendido a la parada. Para evitarlo, los operadores desconectaron el sistema de parada por caudal e iniciaron el control manual del mismo (TERCER ERROR). Nuevamente, la falta de enclavamientos permitió esta maniobra.
En ese momento, todo el refrigerante estaba condensado en el núcleo. A las 1:23:04 del 26 de abril de 1986, se decidió desconectar la turbina de la línea de vapor, para iniciar la prueba. Para poder hacerlo, los operadores tuvieron que hacer lo propio con otros sistemas de emergencia (CUARTO ERROR).
Al desconectar la turbina, las bombas comenzaron a alimentarse por la tensión provista por el generador durante su frenado inercial. La tensión fue menor y las bombas trabajaron a menor velocidad. Entonces, se formaron burbujas de vapor en el núcleo, insertando una altísima reactividad y, por lo tanto, un brusco incremento de potencia.
A la 1:23:40 el operador quiso introducir las barras de corte. Pero, ya era tarde! Para ese entonces, el reactor ya estaba a varias veces su potencia nominal.
La presión en los tubos subió rápidamente, provocando su ruptura. Estallaron!!!, levantando el blindaje de la parte superior del núcleo.
Algunos fragmentos de combustible y grafito en llamas fueron lanzados hacia afuera, cayendo sobre el techo de turbinas adyacentes, causando una treintena de incendios. Para las 5:00, los bomberos habían apagado a la mayoría de ellos, con un terrible costo en vidas por la sobreexposición.
Luego de fracasar en su intento de inundar al núcleo, los soviéticos decidieron cubrirlo con materiales absorbentes de neutrones y rayos gamma (plomo, sustancias boradas, arena, arcilla, dolomita). Del 28 de abril al 2 de mayo, se dedicaron a hacerlo desde helicópteros. Cavaron un túnel por debajo de la central, para introducir un piso de hormigón y evitar la contaminación de las napas de agua subterránea. Así consiguieron que cesaran las grandes emisiones de material radiactivo.
El reactor fue finalmente recubierto con un "sarcófago" de hormigón, que provee un blindaje suficiente como para trabajar en los alrededores. Para evacuar el calor residual, se instalaron ventiladores y filtros.
La consecuencia inmediata del accidentes fue la muerte de 31 personas, 2 por la explosión y 29 a causa de la radiación. Todas formaban parte del personal de la planta.
Muchas hectáreas de campo quedaron inutilizadas por la deposición de material radiactivo. Teniendo en cuenta las dosis recibidas por los 135.000 habitantes de los alrededores, los modelos matemáticos predicen un incremento de menos del uno por ciento sobre la tasa normal de cáncer (20 %) en el área.

¿Durante cuánto tiempo pueden guardarse con seguridad los residuos nucleares, de Atucha I y Embalse, en piletas junto a los reactores?
El almacenamiento de los elementos combustibles ya gastados bajo el agua, en piletas junto a los reactores de Atucha I y Embalse, está previsto por un tiempo mínimo de 50 años. En Embalse, por una cuestión de capacidad, también se están utilizando silos para almacenarlos en seco, luego de haber decaído su radioactividad durante más de 5 años en las piletas; también en este caso, esos residuos de la generación nucleoeléctrica podrán quedar ahí durante 50 años.

Tratamiento que reciben actualmente los residuos radioactivos.
Los repositorios, o lugares de disposición final de los residuos, tienen por objetivo el aislamiento de los residuos de la biosfera y son sistemas diseñados utilizando el criterio de barreras múltiples; es decir, son barreras ingenieriles (hormigón, matrices vítreas, contenedores metálicos, etc.) y geológicas (formaciones rocosas adecuadas), independientes y redundantes de manera tal que la falla de una de ellas no comprometa la seguridad del sistema. Uno de los objetivos fundamentales de los repositorios es evitar el contacto de los residuos con el agua.
Nuestro país tiene en operación un repositorio para residuos de baja actividad y, en estudio, uno para residuos de media actividad. En la década pasada se comenzó a estudiar el probable emplazamiento de un repositorio geológico para residuos de alta actividad. Después de un relevamiento en todo nuestro territorio, se decidió que Gastre (en Chubut), por sus características, podría ser uno de los lugares apropiados, hasta que en agosto de 1993 el proyecto fue oficialmente descartado por la CNEA.
Los elementos combustibles quemados de una central nuclear, una vez descargados del reactor, son almacenados en piletas bajo agua para su decaimiento radiactivo y enfriamiento, puesto que tienen alta actividad. Luego de un cierto tiempo, pueden permanecer en esas piletas, como en Atucha I, o ser almacenados dentro de contenedores estancos de acero inoxidable en silos especiales de hormigón, como está sucediendo en Embalse. En ambos casos, se trata de almacenamientos transitorios, hasta que nuestro país decida su destino posterior. Es importante aclarar que las piletas y los silos mencionados están dentro de cada central nuclear, en zonas controladas bajo condiciones de total seguridad. Esta práctica es empleada en todos los países comprometidos con la actividad nuclear. Los elementos combustibles "quemados" podrán permanecer así hasta que la evolución de la tecnología y de los requerimientos energéticos determine cuál es el camino posterior más indicado; no debe olvidarse que representan un valioso recurso potencial por contener plutonio, que puede ser el combustible para una nueva generación de reactores.
Los países que utilizan energía nuclear en beneficio de sus habitantes deben ser responsables de los subproductos y consecuencias que generan sus instalaciones. Por lo tanto, deben gestionar apropiadamente sus propios residuos, de modo tal que no signifiquen un riesgo para el hombre y su ambiente tanto para las generaciones presentes como para las futuras. Hasta el presente, ningún país ha exportado los residuos radiactivos generados en sus instalaciones nucleares a otros países.
Francia e Inglaterra reprocesan comercialmente elementos combustibles quemados para países que no cuentan con las instalaciones necesarias; los residuos generados en este proceso los retornan, convenientemente acondicionados, al país de origen para su disposición final.
De acuerdo a algunos cálculos, habría en la actualidad alrededor de 100.000 toneladas de residuos radiactivos que podría ser interesante enviar al sol para librarse de ellos. Es algo así como el peso de un gran transatlántico. Desde el punto de vista económico, es inimaginable esa solución con las actuales tecnologías espaciales. Todavía se habla de cientos de dólares para cada kilogramo de carga puesto en órbita.
Además, nadie puede asegurar la confiabilidad absoluta de los lanzamientos con cargas peligrosas. En estos días, quedó nuevamente demostrado con el fracaso de la nave rusa Marte96; se intentó enviarla a ese planeta mediante un cohete Protón pero terminó en el Océano Pacífico, desparramando una pequeña cantidad de plutonio que llevaba para alimentar sus fuentes de energía.
Por otra parte, por qué enviar los combustibles nucleares gastados al espacio cuando encierran elementos (por ejemplo plutonio) que, seguramente, serán imprescindibles para generar energía en el futuro??
Hay tiempo para eso; podemos esperar cientos de años, hasta estar seguros de que ya no los necesitaremos. Dentro de varios siglos, seguramente será casi trivial enviar grandes cargas al sol y estarán disponibles otras formas de energía, quizás la fusión, para cubrir las necesidades.
Mientras tanto, no tiremos elementos que pueden resultar valiosos. Guardémoslos con infinitos cuidados, como se está haciendo, desarrollemos tecnologías para garantizar ese adecuado manejo.
El problema es garantizar que ciertos materiales críticos no lleguen a estar en poder de gobernantes fuera de control o de organizaciones terroristas, que puedan utilizarlos para fabricar bombas nucleares
El almacenamiento en seco de los elementos combustibles gastados (denominados comúnmente quemados por asimilación a los combustibles fósiles después de su combustión) es una de las dos alternativas existentes para almacenarlos. La otra es la vía húmeda, que consiste en piletas con agua en circulación en las que se los sumergen, colocados en bastidores (perchas) o dentro de recipientes.
En seco, los elementos combustibles gastados son almacenados sin necesidad de agua en circulación, para su refrigeración. En este caso, el medio es un gas inerte o aire, y la transferencia de calor ocurre por convección natural. Se trata de un medio pasivo de refrigeración, que no necesita prácticamente ningún mantenimiento.
En Argentina - al igual que en otros países como Canadá, EEUU y Alemania - se construyeron instalaciones destinadas a este fin para cubrir necesidades propias de la Central Nuclear de Embalse.
Elementos combustibles quemados hace tiempo, con más de 6 años de residencia en piletas junto al reactor, son depositados en cofres estancos y estos -a su vez- almacenados en cámaras (silos), de hormigón armado reforzado, todo dentro de los límites de la central nuclear.
Las paredes de los silos, de 85 cm de espesor, absorben la radiación y el calor que emiten los elementos combustibles quemados en su decaimiento.

EFECTO DE LAS RADIACIONES.
Está demostrado que el hombre puede soportar 250 mSv (miliSievert, unidad usada para medir la radiactividad) producidos por las radiaciones sin percibir ningún efecto detectable, e incluso este valor puede alcanzar los 1.500 mSv, recuperándose en algunas semanas. Además no hay que olvidar que el hombre ha vivido normalmente en un ambiente radiactivo (2,4 mSv/año).
A pesar de todo lo mencionado, y como un desafío más, se tiende a que las centrales nucleares en operación normal aporten un porcentaje mínimo de la radiactividad natural (0,05 mSv); con lo cual sus efectos serán inferiores a los de la propia naturaleza.
CONTROL DE LAS RADIACIONES
En operación normal, los productos radiactivos están confinados dentro de la pastilla de uranio. Para evitar su escape, se fabrica el combustible con la máxima calidad y se diseña la central de forma tal que el combustible no sufra daño durante la fabricación. Márgenes de seguridad adecuadas en el diseño del núcleo, y un sistema de protección automático, impiden las maniobras erróneas que puedan dañar al combustible.
Sin embargo, a pesar de las precauciones anteriores, se presupone la hipótesis de que haya fugas en el combustible, que pudieran contaminar el agua de refrigeración que circula por la vasija; también se postula la hipótesis de fugas en la vasija y sus tuberías asociadas. Por esta razón, se instala un sistema para el tratamiento de las fugas de los equipos de la central, y se impide que estos efluentes traspasen de forma incontrolada la contención.
Para asegurar que el público no sufra ningún daño los operadores de las centrales están obligados a medir la radiactividad del ambiente, y comprobar, mediante controles en el agua, aire, suelo y alimentos, que las personas que viven en los alrededores, puedan respirar, beber y comer los alimentos de la zona sin peligro alguno. Estos controles también son realizados en forma independiente por el Ente Regulador.

¿Puede explotar espontáneamente un repositorio?
Un repositorio nuclear no puede explotar, a no ser que le pongan una bomba a propósito. No es posible una reacción de fisión en cadena, como dentro de los reactores, porque su coeficiente de reactividad es negativo. Incluso, si se apilaran compactados todos los elementos combustibles gastados también sería negativo; por eso son residuos: si todavía tuvieran reactividad serían combustibles. Por otra parte, no puede darse una explosión química, como las de la pólvora, porque no son químicamente inestables, ni siquiera a altas temperaturas.

¿Es posible apresurar la degradación de los materiales radiactivos y así disminuir su peligrosidad?
Sí, es posible. Ese proceso se llama "quemado de actínidos". Se logra irradiando esos materiales peligrosos con protones o neutrones. Los núcleos radiactivos absorben las partículas y transmutan a isótopos de decaimiento más rápido, convirtiendo "residuos de alta" -miles de años- en "residuo de media" -cientos de años. Pero, la limitación es económica: con la tecnología actual, es muy caro porque consume mucha energía. Hay líneas de investigación en marcha para mejorar el proceso; por ejemplo, se trabaja con ciertas energías particulares -resonancias- donde se incrementa notablemente la probabilidad de que las partículas sean absorbidas.

T.P Nº3: Reacciones termonucleares- fusión y fisión-estrellas, su constitución.

Las estrellas: como están formadas.

 

Una estrella es un cuerpo celeste constituido por una esfera de plasma en continuo proceso de colapso, aunque la interacción de diversas fuerzas internas equilibra dicho proceso en equilibrio hidrostático, generando a su vez energía mediante fusión termonuclear. La energía generada se emite al espacio en forma de radiación electromagnética y neutrinos. Son los únicos objetos celestes que emiten luz propia. Las estrellas se componen sobre todo de hidrógeno y helio, con una cantidad variable de elementos más pesados.
Gran parte de lo conocido acerca de las estrellas viene del estudio de las nebulosas. Las estrellas nacen en nebulosas como la Nebulosa de Orión mientras que otras como la Nebulosa del Cangrejo son los restos de una estrella que ha explotado. Cuando una estrella muere devuelve el material que la forma a lespacio interestelar. Esto incluye elementos pesados que más tarde formaran nuevas estrellas o planetas.
Muchas estrellas son atraídas gravitacionalmente a otras estrellas formando sistemas binarios. Las estrellas no están distribuidas uniformemente en el universo, sino que, típicamente, están agrupadas en galaxias. Una galaxia gigante típica (como la nuestra) contiene cientos de miles de millones estrellas.
El Sol es tomada como la estrella prototípica, no porque sea especial en ningún sentido, sino porque es la más cercana a la Tierra y por tanto la más estudiada. La mayoría de las características de las estrellas se suelen medir en unidades solares. Por ejemplo, la masa del Sol es:
Msol = 1.9891 × 1030 kg
Las masas de las otras estrellas se suelen dar en Msol
La evolución estelar explica como las estrellas se crean y mueren.
Hay diferentes clasificaciones de estrellas que van desde el tipo O (muy grandes y brillantes) hasta el tipo M (el cual, frecuentemente, es justo lo suficientemente grande para provocar la fusión del hidrógeno). El Sol es del tipo G2.

 

 

Plasma (estado de la materia)

 

En física y química, el concepto de plasma es un estado de la materia donde algunos o todos los electrones han sido separados de las órbitas externas del átomo. El resultado es una colección de iones(átomos que al perder electrones adquieren carga positiva) y electrones (de carga negativa) que no están ligados el uno al otro. Se da a altas temperaturas, como por ejemplo en el interior de las estrellas. A partir de cierta temperatura (que depende de la presión y de otros factores), los átomos ya no pueden conservar sus electrones y éstos se mueven libremente, formando una especie de «gas» de electrones y núcleos. Sus propiedades físicas son parecidas a las de un gas muy denso.
El plasma es también llamado gas ionizado.
El término plasma es normalmente reservado a un sistema de partículas cargadas, lo suficientemente grandes para tener un comportamiento colectivo. Un pequeño número de iones y electrones no es, usualmente, llamado plasma.
Como las nebulosas y las estrellas están formadas de plasma, es la forma de materia más común del universo visible (más del 99%).
El plasma fue identificado como forma de materia por Sir William Crookes en 1879, pero la palabra "plasma" fue aplicada por primera vez al gas ionizado por el Dr. Irving Langmuir.
La primera vez que se consiguió crear plasma artificialmente fue en un tokamak( aparato construido para obtener la fusión del plasma), del CERN en Ginebra (Suiza), en un experimento destinado a fabricar un reactor de fusión nuclear.

 

Fusión nuclear


En física nuclear y química nuclear, la fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado. Se acompaña de la liberación o absorción de una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.
La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro, libera energía en general, mientras que la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía; y viceversa para el proceso inverso, fisión nuclear. En el caso más simple de fusión del hidrógeno, dos protones deben acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte pueda superar su repulsión eléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía.
La fusión nuclear se produce de forma natural en las estrellas. La fusión artificial también se ha logrado en varias empresas humanas, aunque todavía no ha sido totalmente controlada. Sobre la base de los experimentos de transmutación nuclear de Ernest Rutherford conducidos unos pocos años antes, la fusión de núcleos ligeros (isótopos de hidrógeno) fue observada por primera vez por Mark Oliphant en 1932; los pasos del ciclo principal de la fusión nuclear en las estrellas posteriormente fueron elaborados por Hans Bethe durante el resto de esa década. La investigación sobre la fusión para fines militares se inició en la década de 1940 como parte delProyecto Manhattan, pero no tuvo éxito hasta 1952. La investigación sobre la fusión controlada con fines civiles se inició en la década de 1950, y continúa hasta este día.

Descripción general

Las reacciones de fusión dan energía a las estrellas y producen todos los elementos, excepto los más ligeros, en un proceso llamado nucleosíntesis. Aunque la fusión de los elementos más ligeros en las estrellas libera energía, la producción de los elementos más pesados absorbe energía.
Cuando la reacción de fusión es una cadena sostenida y fuera de control, puede resultar en una explosión termonuclear, como la generada por unabomba de hidrógeno. Las reacciones que no son autosuficientes aún pueden liberar una energía considerable, así como un gran número de neutrones.
Las investigaciones sobre la fusión controlada llevan más de 50 años persiguiendo el objetivo de obtener energía de fusión para la producción de electricidad. Este proceso ha estado repleto de extremas dificultades científicas y tecnológicas, pero esto se ha traducido en progreso. En la actualidad, las reacciones equilibradas y controladas (autosuficientes) de fusión, no han podido ser demostradas en los pocos reactores de tipotokamak que hay en el mundo.1 Está previsto que en torno al año 2018 entren en funcionamiento diseños viables para un reactor que, teóricamente, generará diez veces más energía de la requerida para calentar el plasma a la temperatura necesaria (ver ITER).
Se necesita mucha energía para forzar a los núcleos a fusionarse, incluso los del elemento más ligero, el hidrógeno. Esto se debe a que todos los núcleos tienen una carga positiva (debido a sus protones), y como las cargas iguales se repelen, los núcleos se resisten con fuerza a que se los ponga demasiado juntos. Acelerados a altas velocidades (esto es, calentados a temperaturas termonucleares), pueden superar esta repulsión electromagnética y acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte sea lo suficientemente grande como para lograr la fusión. La fusión de núcleos más ligeros, que crea un núcleo más pesado y un neutrón libre, en general libera más energía de la que se necesita para forzar a los núcleos a acercarse; se trata de una reacción exotérmica que puede producir reacciones autosuficientes.
La energía liberada en la mayoría de las reacciones nucleares es mucho mayor que en las reacciones químicas, porque la energía de enlace que mantiene unido un núcleo es mucho mayor que la energía que mantiene unido al núcleo con un electrón. Por ejemplo, la energía de ionización ganada con la adición de un electrón a un átomo de hidrógeno es 13.6 electrón-voltios—menos de una millonésima de los 17 MeV liberada en la reacción DT (deuterio-tritio), reacción que se muestra en el diagrama de la derecha. Las reacciones de fusión tienen una densidad de energía muchas veces mayor que la fisión nuclear, es decir, las reacciones producen mucha más energía por unidad de masa a pesar de que las reacciones de fisiónindividuales son generalmente mucho más enérgicas que las reacciones de fusión individuales, que a su vez son millones de veces más enérgicas que las reacciones químicas. Sólo la conversión directa de la masa en energía, como la causada por la colisión de la materia y la antimateria, es más energética por unidad de masa que la fusión nuclear.
Condiciones necesarias para que se produzca la fusion nuclear
Antes de que la fusión pueda tener lugar, debe superarse una importante barrera de energía producida por la fuerza electrostática. A grandes distancias dos núcleos se repelen entre sí debido a la fuerza de repulsión electrostática entre sus protones cargados positivamente. Si dos núcleos pueden ser acercados lo suficiente, sin embargo, la repulsión electrostática se puede superar debido a la interacción nuclear fuerte, que es más fuerte en distancias cortas.
Cuando se añade un nucleón como un protón o un neutrón a un núcleo, la fuerza nuclear atrae a otros nucleones, pero principalmente a sus vecinos inmediatos, debido al corto alcance de esta fuerza. Los nucleones en el interior de un núcleo tienen más vecinos nucleones que los de la superficie. Ya que los núcleos más pequeños tienen una mayor relación entre área de superficie y volumen, la energía de enlace por nucleón debido a la fuerza nuclear por lo general aumenta con el tamaño del núcleo, pero se aproxima a un valor límite correspondiente a la de un núcleo con un diámetro de cerca de cuatro nucleones.
La fuerza electrostática, por otra parte, es una fuerza inversa del cuadrado de la distancia, así que un protón añadido a un núcleo sentirá una repulsión electrostática de todos los otros protones en el núcleo. La energía electrostática por nucleón, debido a la fuerza electrostática por tanto, aumenta sin límite cuando los núcleos se hacen más grandes.
En distancias cortas, la interacción nuclear fuerte (atracción) es más fuerte que la fuerza electrostática (repulsión). Así, la mayor dificultad técnica para la fusión es conseguir que los núcleos se acerquen lo suficiente para fusionar. Las distancias no están a escala..
El resultado neto de estas fuerzas opuestas es que la energía de enlace por nucleón generalmente aumenta con el tamaño del núcleo, hasta llegar a los elementos hierro yníquel, y un posterior descenso para los núcleos más pesados. Finalmente, la energía de enlace se convierte en negativa y los núcleos más pesados (con más de 208 nucleones, correspondientes a un diámetro de alrededor de 6 nucleones) no son estables. Los cuatro núcleos más estrechamente unidos, en orden decreciente de energía de enlace, son 62Ni,58Fe, 56Fe, y 60Ni.2 A pesar de que el isótopo de níquel, 62Ni, es más estable, el isótopo de hierro 56Fe es una orden de magnitud más común. Esto se debe a una mayor tasa de desintegración de 62Ni en el interior de las estrellas impulsado por la absorción de fotones.
Una notable excepción a esta tendencia general es el núcleo helio-4, cuya energía de enlace es mayor que la del litio, el siguiente elemento más pesado. El principio de exclusión de Pauli proporciona una explicación para este comportamiento excepcional, que dice que debido a que los protones y los neutrones son fermiones, no pueden existir en el mismo estado. Helio-4 tiene una energía de enlace anormalmente grande debido a que su núcleo está formado por dos protones y dos neutrones, de modo que sus cuatro nucleones puede estar en el estado fundamental. Cualquier nucleón adicionales tendrían que ir en estados de energía superiores.

Fisión nuclear

En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

MECANISMO EN QUE SE PRODUCE

La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico lo que supone que se liberan cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la liberada en las reacciones químicasconvencionales, en las que están implicadas las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.
La fisión se puede inducir por varios métodos, incluyendo el bombardeo del núcleo de un átomo fisionable con una partícula de la energía correcta; la otra partícula es generalmente un neutrón libre. Este neutrón libre es absorbido por el núcleo, haciéndolo inestable (como una pirámide de naranjas en el supermercado llega a ser inestable si alguien lanza otra naranja en ella a la velocidad correcta). El núcleo inestable entonces se partirá en dos o más pedazos: los productos de la fisión que incluyen dos núcleos más pequeños, hasta siete neutrones libres (con una media de dos y medio por reacción), y algunos fotones.
Los núcleos atómicos lanzados como productos de la fisión pueden ser varios elementos químicos. Los elementos que se producen son resultado del azar, pero estadísticamente el resultado más probable es encontrar núcleos con la mitad de protones y neutrones del átomo fisionado original.
Los productos de la fisión son generalmente altamente radiactivos, no son isótopos estables; estos isótopos entonces decaen, mediante cadenas de desintegración.

[]Fisión fría y rotura de pares de nucleones

La mayor parte de las investigaciones sobre fisión nuclear se basa en la distribución de masa y energía cinética de los fragmentos de fisión. Sin embargo, esta distribución es perturbada por la emisión de neutrones por parte de los fragmentos antes de llegar a los detectores.
Aunque con muy baja probabilidad, en los experimentos se ha detectado eventos de fisión fría, es decir fragmentos con tan baja energía de excitación que no emiten neutrones. Sin embargo, aún en esos casos, se observa la rotura de pares de nucleones, la que se manifiesta como igual probabilidad de obtener fragmentos con número par o impar de nucleones. Los resultados de estos experimentos permiten comprender mejor la dinámica de la fisión nuclear hasta el punto de escisión, es decir, antes de que se desvanezca la fuerza nuclear entre los fragmentos.
Induciendo la fisión
La fisión nuclear de los átomos fue descubierta en 1938 por los investigadores alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann a partir del trabajo desarrollado por el propio Hahn junto a Lise Meitner durante años anteriores. Por este descubrimiento recibió en 1944 el Premio Nobel de química, pero el trabajo de Meitner quedó sin reconocimiento. El estudio de la fisión nuclear se considera parte de los campos de la química y la física.
§                     Aunque la fisión es prácticamente la desintegración de materia radioactiva, comenzada a menudo de la manera más fácil posible (inducido), que es la absorción de un neutrón libre, puede también ser inducida lanzando otras cosas en un núcleo fisionable. Estas otras cosas pueden incluir protones, otros núcleos, o aún los fotones de gran energía en cantidades muy altas (porciones de rayos gamma).
§                     Muy rara vez, un núcleo fisionable experimentará la fisión nuclear espontánea sin un neutrón entrante.
§                     Cuanto más pesado es un elemento más fácil es inducir su fisión. La fisión en cualquier elemento más pesado que el hierro produce energía, y la fisión en cualquier elemento más liviano que el hierro requiere energía. Lo contrario también es verdad en las reacciones de fusión nuclear (la fusión de los elementos más livianos que el hierro produce energía y la fusión de los elementos más pesados que el hierro requiere energía).
§                     Los elementos más frecuentemente usados para producir la fisión nuclear son el uranio y el plutonio. El uranio es el elemento natural más pesado; el plutonio experimenta desintegraciones espontáneas y tiene un período de vida limitado. Así pues, aunque otros elementos pueden ser utilizados, estos tienen la mejor combinación de abundancia y facilidad de fisión.

Reacción en cadena

Una reacción en cadena ocurre como sigue: un acontecimiento de la fisión empieza lanzando 2 ó 3 neutrones en promedio como subproductos. Estos neutrones se escapan en direcciones al azar y golpean otros núcleos, incitando a estos núcleos para experimentar la fisión. Puesto que cada acontecimiento de la fisión lanza 2 o más neutrones, y estos neutrones inducen otras fisiones, el proceso se construye rápidamente y causa la reacción en cadena. El número de los neutrones que se escapan de una cantidad de uranio depende de su área superficial. Solamente los materialesfisibles son capaces de sostener una reacción en cadena sin una fuente de neutrones externa.

Masa crítica

La masa crítica es la mínima cantidad de material requerida para que el material experimente una reacción nuclear en cadena. La masa crítica de un elemento fisionable depende de su densidad y de su forma física (barra larga, cubo, esfera, etc.). Puesto que los neutrones de la fisión se emiten en direcciones al azar, para maximizar las ocasiones de una reacción en cadena, los neutrones deberán viajar tan lejos como sea posible y de esa forma maximizar las posibilidades de que cada neutrón choque con otro núcleo. Así, una esfera es la mejor forma y la peor es probablemente una hoja aplanada, puesto que la mayoría de los neutrones volarían de la superficie de la hoja y no chocarían con otros núcleos.
También es importante la densidad del material. Si el material es gaseoso, es poco probable que los neutrones choquen con otro núcleo porque hay demasiado espacio vacío entre los átomos y un neutrón volaría probablemente entre ellos sin golpear nada. Si el material se pone bajo alta presión, los átomos estarán mucho más cercanos y la probabilidad de una reacción en cadena es mucho más alta. La alta compresión puede ser alcanzada poniendo el material en el centro de una implosión, o lanzando un pedazo de ella contra otro pedazo de ella muy fuertemente (con una carga explosiva, por ejemplo). Una masa crítica del material que ha comenzado una reacción en cadena se dice que se convierte en supercrítica.

]Moderadores

Únicamente con juntar mucho uranio en un sólo lugar no es suficiente como para comenzar una reacción en cadena. Los neutrones son emitidos por un núcleo en fisión a una velocidad muy elevada. Esto significa que los neutrones escaparán del núcleo antes de que tengan oportunidad de golpear cualquier otro núcleo (debido a un efecto relativista).
Un neutrón de movimiento lento se llama neutrón térmico y solamente esta velocidad del neutrón puede inducir una reacción de fisión. Así pues, tenemos cuatro velocidades de neutrones:
§                     Un neutrón (no-térmico) rápidamente se escapará del material sin la interacción;
§                     Un neutrón de velocidad mediana será capturado por el núcleo y cambiará el material en un isótopo (pero no induciría la fisión).
§                     Un neutrón de movimiento lento (térmico) inducirá a un núcleo a que experimente la fisión.
§                     Un neutrón móvil realmente lento será capturado o escapará, pero no causará fisión.
Algunos años antes del descubrimiento de la fisión, la manera acostumbrada de retrasar los neutrones era hacerlos pasar a través de un material depeso atómico bajo, tal como un material hidrogenoso. El proceso de retraso o de moderación es simplemente una de las colisiones elásticas entre las partículas de alta velocidad y las partículas prácticamente en reposo. Cuanto más parecidas sean las masas del neutrón y de la partícula pulsada, mayor es la pérdida de energía cinética por el neutrón. Por lo tanto los elementos ligeros son los más eficaces como moderadores del neutrón.
A unos cuantos físicos en los años 30 se les ocurrió la posibilidad de mezclar el uranio con un moderador: si fuesen mezclados correctamente, los neutrones de alta velocidad de la fisión podrían ser retrasados al rebotar de un moderador, con la velocidad correcta, para inducir la fisión en otros átomos de uranio. Las características de un buen moderador son: peso atómico bajo y baja o nula tendencia a absorber los neutrones. Los moderadores posibles son entonces el hidrógeno, helio, litio, berilio, boro y carbono. El litio y el boro absorben los neutrones fácilmente, así que se excluyen. El helio es difícil de utilizar porque es un gas y no forma ningún compuesto. La opción de moderadores estaría entonces entre el hidrógeno,deuterio, el berilio y el carbono. Fueron Enrico Fermi y Leó Szilárd quienes propusieron primero el uso de grafito (una forma de carbono) como moderador para una reacción en cadena. El deuterio es el mejor tecnológicamente (introducido en el agua pesada), sin embargo el grafito es mucho más económico.