La química nuclear ye la caña de la química que tien que ver cola radioactividá, colos procesos y propiedaes nucleares.
Ye la química de los elementos radiactivos tales como los actínidos, radiu y radón xunto cola química acomuñada col equipu (tales como los reactores nucleares), que son diseñaos pa llevar a cabo proceso nucleares. Esto inclúi la escomiu de superficies y el comportamientu so condiciones tanto normales como anormales d'operación (un exemplu d'esti postreru ye mientres un accidente nuclear). Un área importante ye'l comportamientu de los oxetos y materiales dempués de ser dispuestos nun depósitu de refugayes nucleares o un sitiu d'eliminación de refugayes.
Inclúi l'estudiu de los efeutos químicos como resultáu de l'absorción de radiación dientro de los animales, plantes y otros materiales. La química de radiación controla gran parte de la bioloxía de radiación una y bones la radiación tien un efeutos ye los seres vivos a un nivel molecular, pa esplicalo d'otra forma, la radiación alteria los bioquímicos dientro del organismu, l'alteración de les biomoléculas camuden la química qu'asocede dientro del organismu; ye según esti cambéu na bioquímica puede xenerar un resultáu biolóxica. Como resultáu, la química nuclear garrasti de manera significativa a la comprensión de tratamientos médicos (tales como cáncer, radioterapia) y dexó qu'estos tratamientos sían ameyoraos.
Inclúi l'estudiu de la producción y usu de fontes radiactives pa cierta gama de procesos. Esto inclúi radioterapia n'aplicaciones médiques, l'usu de trazadores radiactivos dientro de la industria, ciencia y mediu ambiente y l'usu de la radiación pa modificar materiales tales como polímeru.
Tamién inclúi l'estudiu y usu de procesos nucleares n'árees non radiactives de l'actividá humana. Por casu, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) ye comúnmente utilizada en resume de química orgánica, fisicoquímica y p'analís estructural en química macromolecular.
Historia recién Dempués del descubrimientu de los rayos X, munchos científicos empezaron a trabayar na radiación ionizante. Unu d'ellos foi Henri Becquerel, quien investigó la rellación ente fosforescencia y l'anegrazáu de plaques fotográfiques. Cuando Becquerel (trabayando en Francia) afayó esto, ensin una fonte d'enerxía esterna l'uraniu xeneró rayos que pudieron ennegrecer (o avafar) la placa fotográfica, asina foi como s'afayó la radioactividá. Marie Curie (trabayando en París) y el so maríu Pierre Curie aisllaron dos nuevos elementos radiactivos a partir d'una mena d'uraniu. Utilizaron métodos radiométricos pa identificar cual yera trazar radiactiva dempués de cada separación química; dixebraron la mena d'uraniu en cada unu de los sos distintos elementos químicos que yeren conocíos nesi entós y midieron la radioactividá de cada fracción. Dempués realizaron un intentu pa dixebrar entá más estes fracciones radiactives p'aisllar una fracción más pequeña con una actividá específica alta (radioactividá estremada por masa). D'esta forma aisllaron poloniu y radiu. Echar# voz de en 1901 qu'altes dosis de radiación podíen causar daños n'humanos. Henri Becquerel cargaba una muestra de radiu nel so bolsu y como resultáu sufrió una dosis altamente alcontrada que resultó l'una quemadura por radiación, esti dañu xeneró una investigación nes propiedaes biolóxiques de la radiación, que resultaron nel desenvolvimientu de tratamientos médicos.
Ernest Rutherford, quien trabayaba en Canadá ya Inglaterra, amosó que la escayencia radiactiva pue ser descritu con una ecuación simple (una derivada llinial de primer grau agora conocida como cinética de primer orde), implicando que dada una sustancia radiactivo ésta tien "vida media" carauterística (el tiempu que toma a cierta cantidá de radioactividá presente menguar la so fonte a la metá). Tamién acuñó los términos alfa, beta y gamma, convirtió nitróxenu n'oxíxenu y lo más importante ye que supervisó a los estudiantes que realizaron l'esperimentu Geiger-Marsden (esperimentu de la placa d'oru), que amosó que'l 'modelu del pudín con pases' del átomu taba erróneu. Nel modelu del pudín con pases propuestu por J. J. Thomson en 1904 l'átomu taba compuestu por electrones arrodiaos por una 'nube' de carga positiva pa banciar la carga negativa de los electrones. Pa Rutherford l'esperimentu de la placa d'oru implicó que la carga positiva taba confinada nun nucleu bien pequeñu, dando asina llugar al modelu de Rutherford y eventualmente al modelu de Bohr del átomu, nel cual el nucleu positivu ta arrodiáu pelos electrones negativos.
En 1934 la fía de Marie Curie (Irène Joliot-Curie) y el so maríu fueron los primeres en crear radioactividá artificial: bombardiaron boru con partícules alfa pa xenerar l'isótopu escasu en neutrones nitróxenu-13; esti isótopu emitía positrones.http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1935/joliot-fred-bio.html Amás bombardiaron aluminiu y magnesiu con neutrones pa faer radioisótopos.
Árees principales
La radioquímica ye la química de los materiales radiactivos, onde los isótopos radiactivos de los elementos son utilizaos pa estudiar les propiedaes y reacciones químiques de los isótopos non radiactivos (comúnmente dientro de la radioquímica l'ausencia de radioactividá xenera una sustancia descrita como inactiva ente que los isótopos son estables).
Química de radiación La química de radiación ye l'estudiu de los efeutos químicos de la radiación na materia; esto ye bien distintu de la radioquímica yá que nun ye necesariu que se presente radioactividá nel material que ta siendo químicamente modificáu pola radiación. Un exemplu ye la conversión d'agua en gas hidróxenu y peróxidu d'hidróxenu.
Química pa fuercia nuclear La radioquímica, química de radiación ya inxeniería químicu nuclear xueguen un papel bien importante pa la síntesis de combustibles precursores d'uraniu y toriu, empezando poles menas d'estos elementos, la fabricación del combustible, la química d'enfriamientu, reprocesamiento del combustible, tratamientu y almacenaxe de bagazos radiactivos, monitoreo de la lliberación d'elementos radiactivos mientres el procesu d'operación del reactor, almacenamientu xeolóxicu radiactivu, etc.A.G.Chmielewski, Chemistry for the nuclear energy of the future, Nukleonika, 56(3), 241–249, 2011.
Estudiu de les reacciones nucleares Una combinación ente radioquímica y química de radiación ye utilizada pa estudiar les reacciones nucleares tales como fisión y fusión. Evidencia recién pa la fisión nuclear foi la formación d'un radiu-isótopu de vida curtia a partir del bariu, que foi aislláu d'un neutrón irradiáu d'uraniu (139Ba, con una vida media de 83 minutos y 140Ba, con una vida media de 12.8 díes, son productos de fisión del uraniu). Entós daquella pensóse qu'ésti yera un nuevu isótopu del radiu, darréu foi una práutica radioquímica estándar pa utilizar sulfatu de bariu precipitáu nel aislamientu de radiu.. Apocayá, una combinación de métodos radioquímicos y física nuclear fueron utilizaos pa intentar xenerar nuevos elementos 'súper fuertes'; piénsase qu'islles d'estabilidá relativa esisten onde los nucleos tienen una vida media d'añu, d'esta forma habilitando grandes cantidaes de los nuevos elementos pa ser aisllaos. Pa más detalles del descubrimientu orixinal de la fisión nuclear ver el trabayu d'Otto Hahn.Meitner L, Frisch OR (1939) Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction Nature 143:239-240
El ciclu nuclear del combustible Ésta ye la química acomuñada con cualesquier parte del ciclu nuclear del combustible, incluyendo reprocesamiento nuclear. El ciclu del combustible inclúi toles operaciones que tienen que ver con producir combustible, dende la minería o mena procesada y arrequiercida pa la producción del combustible (Parte delantrera del ciclu). Tamién inclúi'l comportamientu 'en pila' (usu del combustible nun reactor) antes de la parte trasera del ciclu. La parte trasera inclúi l'alministración del combustible nuclear usáu, yá sía tantu nuna banzáu de combustible gastáu o almacén secu primero que sía asitiáu nun espaciu de bagazos so tierra o de reprocesado.
Condiciones normales y anormales La química nuclear acomuñada col ciclu nuclear del combustible puede ser estremada en dos árees principales, a una d'elles conciérne-y la operación detrás de les condiciones entamaes, ente que la otra área tien que ver con una mala operación de les condiciones, onde una alteración de les circunstancies normales asocedió o (entá más raru) un accidente ta asocediendo.
Reprocesamiento
Llexislación Nos Estaos Xuníos ye normal utilizar combustible una vegada nun reactor nuclear antes d'allugalo nun almacén de refugayes. El plan al llargu plazu ye asitiar el reactor civil de combustible usáu nun almacén fondu. Esta política de non reprocesamiento empezó en marzu de 1977 por cuenta de les esmoliciones sobre la proliferación d'armes nucleares. El presidente Jimmy Carter emitió un decretu Presidencial, que suspendía de manera indefinida'l reprocesamiento comercial y reciclaje de plutoniu nos Estaos Xuníos. Esti decretu asemeyar a un intentu de los Estaos Xuníos pa emponer a otros países col exemplu, pero munches otres naciones siguieron reprocesando combustibles nucleares gastaos. El gobiernu rusu a cargu del presidente Vladímir Putin revocó una llei na cual prohibíase la importación del combustible nuclear usáu, que faía posible pa los rusos ufiertar el serviciu de reprocesamiento pa veceros esternos a Rusia (similar al ufiertáu pola BNFL).
Química PUREX El presente métodu de seleición ye pa utilizar el procesu d'estracción líquidu-líquidu PUREX qu'usa un amiestu de tributil fosfatu/hidrocarburu pa estrayer tanto uraniu como plutoniu a partir del ácidu nítrico. Esta estracción ye a partir de los sales de nitratu y ye clasificáu como un mecanismu de solvatación. Por casu, la estracción de plutoniu por un axente estractor (S) nun mediu de nitratu asocede pola siguiente reacción.
Un enllaz complexu ye formáu ente'l metal catión, los nitratos y el tributil fosfatu y un compuestu modelu de dioxouranio(VI) complexu con dos nitratos y dos trietil fosfatos foi carauterizáu por una cristalografía X-ray.J.H. Burns, "Solvent-extraction complexes of the uranyl ion. 2. Crystal and molecular structures of catena-bis(.mu.-di-n-butyl phosphato-O,O')dioxouranium(VI) and bis(.mu.-di-n-butyl phosphato-O,O')bis[(nitratu)(tri-n-butylphosphine aferruñe)dioxouranium(VI)]", Inorganic Chemistry, 1983, 22, 1174-1178