William Jerez NYC 03/31/2011 www.dominicanissues.com, Opinion www.wjerez.blogspot.com ¿Qué es el punto crítico de una substancia? Es el punto dónde la fase líquida y la fase de vapor son idénticas. La investigación del Punto Crítico del potasio se llevó a cabo en el Laboratorio de Investigación de Metales Líquidos de la Universidad Columbia, NYC. Dicha investigación tuvo lugar en la División de Ciencia Nuclear e Ingeniería de la referida universidad. Apoyo para esta investigación fue patrocinado por la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos, División de Investigación, bajo los contratos AT (3-1)-2660 y AT (11-1)-3027 con la Universidad de Columbia. ¿Qué es el potasio? El potasio es un metal líquido que es usado como material enfriante o refrigerante en los futuros reactores nucleares “Breeder”. Otros, con puntos críticos mucho más bajos que el potasio son: el rubidio, el litio, sodio y cesio. A todos estos elementos se les llaman metales líquidos o metales alcalinos. A temperatura ambiente, más o menos a 25°C, estos metales líquidos son sólidos. Se les llaman metales líquidos porque se vuelven líquidos a muy bajas temperaturas. ¿Por qué se usó el potasio en esta investigación? Básicamente por su gran abundancia en la naturaleza (en el mar) y su bajo costo de producción comparado con otros metales líquidos. Ventajas del potasio 1. Abunda mucha en la naturaleza ya que el agua de mar está inundado de potasio. 2. Bajo costo de obtención. 3. Alta conductividad térmica y alto coeficiente de transferencia de calor. 4. Remueve más calor que el agua. 5. Mucho más eficiencias térmicas lo cual ofrecen más trasferencia de calor. 6. Estabilidad de radiaciones nucleares. 7. No corrosivos son metales refractarios. 8. Baja densidad. 9. Estabilidad a altas temperaturas. 10. Permanece líquido a un rango de temperatura muy grande. 11. Opera en circuito cerrado 12. Su uso es mucho más efectivo como fluido en naves espaciales. Desventaja del potasio 1. Es altamente explosivo con el oxígeno del aire. Esta sola desventaja me costó el que tuve que cargar la cápsula tres veces. Después de pequeña explosiones solamente se veía óxidos de potasio. Esto, debido a que los metales líquidos reaccionan muy espontáneamente con el oxígeno del aire. Esta sola desventaja, me hace pensar, que es un gran obstáculo para el uso de metales líquidos en los reactores nucleares de tierra firme. El uso de metales líquidos en naves espaciales está muy bien. Y básicamente cuando no hay oxígeno en el espacio exterior. ¿Pero en tierra firme? ¿Se imaginan ustedes que haya un escape para que entre el oxígeno al material enfriante del reactor nuclear? ¿Qué cantidad del metal líquido se perdería al reaccionar este metal con el oxígeno de nuestra atmósfera? Por otro lado, en esta investigación, usé una bomba de difusión de alto vacío y la cual me permitió lograr un vacío de 5 micrones, ¿Pueden ustedes imaginar un vacío de 5 micrones? Como calentador se usó un tubo de grafito. Y las muy altas temperaturas se lograron sin ningún inconveniente. Como se iba a trabajar con muy altas temperaturas se usó un “transducer” el cual medía las altas temperaturas en función de voltajes, T=f (V). Cápsula de tungsteno, de molibdeno y de tántalo fueron usadas en esta investigación. Al final de este experimento se usó una cápsula de tungsteno. ¿Cómo se le aplicaba presión al potasio? Se usó un fuelle (bellows) con tal de lograr la presión deseada una vez que en la punta de la cápsula se fijaba la temperatura. P = f (escala arbitraria del fuelle). La explicación será dada con más detalles en el próximo trabajo. Debido al enjambre de conexiones al equipo se le puso el nombre de: “Árbol de Navidad”. Era el fin de la Guerra Fría y había intercambio de científicos americanos y soviéticos. Recuerdo que mi experimento fue visitado por científicos de la antigua Unión Soviética a los cuales tuve que darles explicaciones de mi objetivo. También científicos americanos podían visitar la antigua Unión Soviética. En la siguiente ecuación tenemos Presión de vapor del potasio (P) como una función de temperatura (T). P = f (T) Ln P = 0.189237 – 1.53218*104/T + 1.43296 ln T – 4.24293*103 P/T2 Desviación estándar = 0.00493668 Con los datos obtenidos, de las tres ecuaciones que plantee esta es la más representativa porque tiene la desviación estándar más baja. O sea, la desviación estándar es de 0.00493668. Las demás fueron poquito más altas. Esto quiere decir que esta ecuación es bastante aceptable. Los datos obtenidos fueron: Pc = 2383.00 psia (psi + 14.7) (psi = pound per square in) Tc = 4,101.89°R = 2,005°C Estos datos fueron los más altos obtenido por los seres humanos de nuestro planeta para el potasio. Presión critica (Pc), Temperatura crítica (Tc) y R (grados rankine). Todas las propiedades físicas de los metales líquidos deben ser conocidas para futuros diseños de los reactores nucleares Breeders. Al potasio solamente les faltaban estos dos datos: la Presión Crítica (Pc) y la Temperatura Crítica (Tc). Una vez que son conocidas las propiedades físicas. Otras propiedades pueden ser estimadas, teles como: presiones, temperaturas, volúmenes, temperaturas reducidas, calores específicos, etc. Escalas de temperatura: °F = 1.8°C + 32 °K = °C +273 °R = °F + 460 Escala de presión: Presión: 1 atm = 14.7 psia = 760 mm Hg = 760 torr = 29.92 in Hg = 1.05 * 105 nt/m2. Etc. Un poco de historia:
Bowles obtuvo presión y temperatura del potasio a una temperatura de 3,446°C. Como dije antes, esta fue la más alta temperatura obtenida para el potasio previamente a esta investigación. También los científicos Grachev y Kirillov había medidos la presión de vapor del potasio a 1550°K. Claro, esa temperatura fue mucho más baja que la obtenida en esta investigación. Sin embargo, los datos obtenidos se desviaron considerablemente de otros investigadores. Seguirá con el título: Punto Crítico del potasio (II) Art. 248, Radiaciones y plantas Nucleares Para información de los lectores. En fecha 03/31/2011 a las 5:30 p.m. Tenemos:
Precio de cierre del petróleo = US$/ 106.77/barril.
Precio de cierre del oro = US$1,433.20/onza. El autor de este trabajo, William Jerez, MS en la Universidad de Columbia, NYC, posee un diplomado en radioisótopos y desintegración nuclear.
