Reacciones nucleares del Litio. Reacción en cadena.

El Litio (Li) es el metal más ligero que existe. Al ser un alcalino es muy reactivo; reacciona con el O y el N y de forma explosiva con el agua. En la naturaleza se dan dos isótopos: el Li-7 (abundancia: 92.41 %) y el Li-6 (abundancia:7.59 %).

Algunas reacciones nucleares que producen el Litio son muy curiosas, destaco 2:

Activación neutrónica:

El Litio no tiene nada que ver cuando absorve un neutrón comparado con muchos otros elementos. Aquí estan las reacciones neutrónicas de los 2 isótopos:

Li-6 + n -> T + He-4 + 4.86 MeV
Li-7 + n -> T + He-4 + n - 2.5 MeV

Como podemos ver el Litio se fisiona producien He-3 y Tritio. El Tritio es radioactivo, y al igual que el He-3 es fusionable.

Esa reacción en el Li-7 absorve energia, que proviene del neutrón. Es decir, el neutrón tiene que ser rápido, de 2.5 MeV.

En canvio en el Li-6 es un neutrón térmico lo que lo fisiona, y libera energia. El que no libere un neutrón es lo que lo hace tan interesante para los reactores de fusión nuclear.

Fusión Li-7 + a:

Cuando el Li-7 se fusiona con una partícula alfa proveniente de un núcleo de Polonio o Americio, por ejemplo, ocurre esto:

Li-7 + a -> p @ 17 MeV

Esta fusión libera un protón a 17 MeV, el cual sirve para producir activaciones protónicas en elementos ligeros.


Reacción en cadena:

Hay una manera de producir una reacción en cadena usando estas propiedades.
Necesitamos:

-Litio enriquecido al 70 % en Li-6
-Berilio
-Polonio-210
-Deuterio gaseoso o agua pesada (recomendado, pero no necesario)
-Algún recubrimiento fino


Lo primero es formar una aleación entre el Litio y el Berilio. Como bien sabemos, en un principio la mejor forma en la que se debe moldear el combustible para obtener una reacción en cadena es la de esfera. En este caso pasa lo mismo, pero no tan rápido: no se trata de hacer una esfera metálica maciza.

Lo primero es hacer una pequeña esfera de 2 cm de diametro de puro berilio.

Después debemos hacer otra esfera de Litio puro (como ya he dicho al 70% de Li6). Esta esfera deberá medir 3.5 cm de diametro, siendo de 0.6 cm de grosor.
La esfera de berilio debe ir dentro de esta última de litio. En el espacio que queda hueco debemos de introducir deuterio gaseoso a unas 3-5 atm., el cual se puede obtener de la electrólisis del agua pesada.

Una vez formada esta esfera, hay que pasar a formar la esfera superior. Esta debe medir 15 cm de diámetro, siempre respetando que en su interior debe de haber un hueco de 3 cm de diámetro para albergar la esfera antes creada.

Esta esfera de 15 cm esta hecha con un 30 % de Be y un 70 % de Litio enriquecido.Es conveniente dividir esta gran esfera en 16 partes.

Una vez hechas todas las partes, vamos al recubrimiento:

Se supone que debemos recubrir con una fina capa de Po-210 todos estos trozos de esfera, pero esto no lo podemos hacer así porque iniciaremos una reacción nuclear antes de tiempo. Es conveniente recubrir cada parte con algo finísimo y de bajo punto de fusión que no deje pasar las partículas alfa hasta el momento de la explosión. Para esto se puede usar, por ejemplo, una capa de 800 micras de Bismuto, pero se puede usar en realidad incluso compuesto orgánicos, eso queda a vuestra elección.

Es sobre esa capa protectora sobre la que colocaremos otra fina capa de Po-210.

En la esfera de 3 cm de diámetro podemos poner también otra fina capa de Po-210, siempre que haya otra capa protectora entre las dos.

Ahora ensamblamos todas las piezas, asegurando la esfera en una esfera de U (si es enriquecido, mejor) para que esté todo bien unido. El Uranio basta con un grosor de 0.8 mm.

Ya está todo hecho. Ahora supuestamente colocamos la esfera en un gran bloque de explosivo de alto orden, iniciado por 4 puntos opuestos, usando conos de primers en los detonadores para volver la onda expansiva convexa y que se concentre en la esfera.

Al explotar, aumentará la temperatura, la presión y por tanto la densidad.

El deuterio gaseoso se fusionará, generando gran calor y un chorro de neutrones.
El berilio se encargará de moderarlos para provocar la fisión del Li-6, que volverá a producir material fisionable.

El polonio entrará en contacto con la aleación Li-Be. Las partículas alfa entrarán en contacto con el Berilio, generando neutrones que generarán más Tritio.
También entrará en contacto con el Litio, lo cual generará protones que provocarán la fusión Li6(p,He3)He4. Esta fusión es muy energética, y producirá He3 que se fusionará.

Al mismo tiempo que se libera toda esta cantidad de energía, pasa dos cosas los los neutrones:

1-Muchos son absorvidos por el Po-210, lo que producirá Po-211, el cual decae immediatamente emitiendo una partícula alfa, acelerando una barbaridad la reacción, liberando una cantidad gigantesca de energia.

2-Como muchos de esto neutrones son de alta energia, al ser frenados por el Berilio que en este momento tiene una densidad muy alta, su energía será convertida a calor por el choque neutrón-átomo ligero(Be) liberando aún más energia. Para colmo, cuando un neutrón llege a los 2.6 MeV y choque con el Be-9, este emitirá un neutrón más, es decir, duplica la emisión neutrónica. Y ya para acabar de culminar la reacción en cadena, al emitir este neutrón ectra se transforma en Be8, que con una vida media de 0.84 ms decae a dos parículas alfa.
Estas partículas alfa si chocan con un átomo de Li7...vuelta a empezar: emitirá un protón de 17 MeV, que provocará una energética fusión en el Li-6.

Si la energia liberada aún os parece poca, no os preocupeis que queda más: pensad que los neutrón una vez sean térmicos, provocan una energética fisión en el Li6, que produce material facilmente fusionable.

Y aquí se acaba la reacción, y claro que se puede mejorar: los bloques de la esfera es mejor que en la parte externa contengan una mayor proporción de Li7, y en el interior mejor un compuesto de Li6 que permita que los gases producidos se almacenen en un solo punto para mejor fuíon, es decir, un compuesto de litio poroso. Y hay más, solo hay que usar un poco el coco.

Salu2!