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Proceso mediante el cual un átomo se escinde en dos o más fragmentos. Este proceso puede considerarse pues el opuesto de la fusión nuclear. La fisión puede ocurrir de forma espontánea en núcleos atómicos inestables (es decir, radiactivos). Un ejemplo de esto es la emisión de partículas alfa, que no son sino núcleos de helio. Está claro que un núcleo que emita radiación alfa se está fisionando en un núcleo de helio y en un núcleo de otro elemento.
Sin embargo, se entiende corrientemente por fisión nuclear la descomposición de ciertos núcleos atómicos estables o inestables cuando son bombardeados con neutrones. La ganancia de un neutrón conduce a la formación de un nuevo isótopo con un número másico superior que evoluciona de distintas formas. Para comprender mejor la diferencia entre esa fisión espontánea (llamada normalmente decaimiento radiactivo) y lo que se llama normalmente fisión nuclear podemos tomar como ejemplo el comportamiento del uranio-235. Este isótopo evoluciona de forma usual por emisión de una partícula alfa a un isótopo de torio. Sin embargo, cuando el uranio-235 es bombardeado con neutrones se fisiona dando bario y tecnecio. Aunque ambas son reacciones de fisión, son claramente distintas. La primera, el decaimiento radiactivo, es espontánea. La segunda, la fisión nuclear, es inducida.
Hay dos puntos fundamentales en el proceso de fisión. El primero es que, al igual que en la fusión nuclear, la fisión lleva aparejada la emisión de gran cantidad de energía, que puede ser aprovechada para calentar agua u otro fluido y utilizada para generar energía eléctrica. La fisión de ciertos elementos es por lo tanto una gran fuente de energía, llamada apropiadamente energía nuclear.
El segundo punto fundamental es que cuando algunos núcleos como el uranio-235 ganan un neutrón se produce en la fisión la emisión de dos o más neutrones. Esos neutrones pueden a su vez provocar la fisión de más átomos de uranio-235, que darán a su vez más neutrones, provocando una reacción en cadena. Este proceso tiene lugar únicamente cuando la masa del material fisionable excede la llamada masa crítica
En los reactores nucleares de uso civil la reacción en cadena se evita insertando en el material fisionable barras de control. Estas barras están compuestas de boro o cadmio, elementos llamados absorbentes de neutrones porque atrapan parte de los producidos en la fisión y evitan que la reacción se dispare. Dado que la fisión nuclear procede además mejor con neutrones dotados de una velocidad baja se usan también moderadores, como el agua pesada o el grafito, que frenan los neutrones rápidos generados en la fisión y mejoran la eficacia del reactor.
La reacción en cadena puede tener lugar de forma explosiva. Para ello es necesario juntar de forma brusca dos masas subcríticas de material fisionable durante el tiempo necesario. Este fenómeno fue aprovechado para la construcción de las primeras bombas atómicas con anterioridad al desarrollo de la bomba de hidrógeno, o de fusión.
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