Acerca de Nucleario

Nucleario es el sexto sitio público de la familia -ario y forma parte del programa Fisicario: cubrir la Licenciatura en Física, en español y gratis, sitio a sitio. Este cubre la física nuclear — en el plan 2003 de la UCM, la mitad nuclear de Física Nuclear y de Partículas (5.º) y la optativa Estructura Nuclear (5.º).

La frontera con Particulario

Es la decisión editorial más delicada del sitio, así que se declara dos veces: aquí y en la portada. Particulario ya cubre la física de partículas con 111 artículos, y comparte con Nucleario glosario conceptual, detectores y desintegraciones. La regla es:

• Nucleario cubre el núcleo como sistema ligado: masas, tamaños, energías de ligadura, estructura, reacciones, desintegraciones y aplicaciones. El protón y el neutrón son las piezas, y sus propiedades se usan como datos.
• Particulario cubre el zoo de partículas y el Modelo Estándar: qué hay dentro de un protón, de dónde salen las interacciones, y la teoría que las ordena.
• Cuando este curso necesita algo del otro lado de la frontera, enlaza al artículo concreto en vez de reescribirlo peor. Los enlaces salientes de este módulo son la fuerza débil, la fuerza fuerte, los quarks y hadrones, el neutrino, la anchura y la vida media, la masa invariante, los detectores y el descubrimiento del núcleo.

Autoría

Escrito y mantenido por José Ramón Martínez Saavedra, físico (UCM). Hermano de Fotonario (óptica), Particulario (partículas), Mecanario (mecánica clásica) y Termario (calor y estadística). Contacto a través de jrmsaavedra.com.

Fuentes

Textos guía de los niveles.

• K. S. Krane, Introductory Nuclear Physics, Wiley, 1988 — guía del Nivel II.
• B. Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche y W. Rodejohann, Particles and Nuclei, 7.ª ed., Springer, 2015 — guía del Nivel III.
• S. S. M. Wong, Introductory Nuclear Physics, 2.ª ed., Wiley-VCH, 1998 — guía del Nivel III.
• C. A. Bertulani, Nuclear Physics in a Nutshell, Princeton University Press, 2007 — guía del Nivel III.

Datos nucleares. En este dominio la mitad de las cifras no se calculan: se tabulan. Ninguna se cita de memoria.

• AME2020 — M. Wang, W. J. Huang, F. G. Kondev, G. Audi y S. Naimi, «The AME2020 atomic mass evaluation (II)», Chinese Physics C 45, 030003 (2021). Es la fuente de todas las masas y energías de ligadura del sitio. El fichero mass.mas20 se descarga del Atomic Mass Data Center y las energías de ligadura se recalculan desde los excesos de masa; el resultado se cruza contra la columna B/A del propio AME2020 y contra la Carta de Núclidos del OIEA. Tres caminos.
• Carta de Núclidos del OIEA (API Livechart, sobre ENSDF y AME2020) — semividas, abundancias isotópicas y radios de carga.
• CODATA 2022 — constantes fundamentales, vía src/data/constants.ts.

Protección radiológica y salud pública.

• ICRP, Publication 119: Compendium of Dose Coefficients based on ICRP Publication 60 (2012), anexo F, tabla F.1 — coeficientes de dosis por ingestión. Comprobados uno a uno contra el OIEA, GSR Part 3 (2014), tabla III.2D.
• ICRP, Publication 103 (2007), y la Directiva 2013/59/Euratom, artículos 9 y 12 — límites de dosis.
• UNSCEAR 2024, vol. II, anexo B, tabla 15 y §284 — fondo natural de radiación (3,0 mSv/a de media mundial, rango 1–14; el 2,4 que circula por todas partes es la estimación de UNSCEAR 2008, anexo B, tabla 12). El §679 del informe de 2024 atribuye la subida a método y datos, no a un aumento real de la exposición.
• ICRP, Publication 103 (2007), tablas 1, 2 y 3 — factores de ponderación de radiación y tejido y coeficientes nominales de riesgo; §36, §64-66 y §A 178-180 — el estatus del modelo lineal sin umbral, en palabras de la propia Comisión.
• ICRP, Publication 118 (2012), tablas 4.4 y 4.5 y §57 — umbrales de reacciones tisulares y DL50/60. ICRP, Publication 128 (2015), tablas C.31, C.89 y C.109 — coeficientes de dosis de radiofármacos.
• K. Ozasa et al., Radiat. Res. 177, 229 (2012), tabla 9 — estudio de los supervivientes: 527 muertes en exceso por cáncer sólido de 10 929 observadas, en 86 611 personas. D. B. Richardson et al., BMJ 382, e074520 (2023) — INWORKS. M. Hauptmann et al., Lancet Oncol. 24, 45 (2023) — EPI-CT.
• S. Darby et al., BMJ 331, 223 (2005) — radón residencial y cáncer de pulmón. RD 1029/2022, art. 72.a) y CTE DB-HS6 — nivel de referencia español. Directiva 2013/59/Euratom, arts. 54 y 74. OMS, Handbook on Indoor Radon (2009).
• J. H. Hubbell y S. M. Seltzer, Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients, NIST Standard Reference Database 126 (2004), tablas 1-4 — coeficientes de atenuación y densidades del módulo I.2.
• Codex Alimentarius CXS 106-1983 rev. 2003, §2.1-2.2; Directiva 1999/2/CE y 1999/3/CE; 21 CFR 179.26; ISO 11137-2:2013 — irradiación de alimentos y esterilización. FAO/OIEA/OMS, Technical Report Series 890 (1999) — activación inducida.
• UNSCEAR 2008, anexo D — Chernóbil. UNSCEAR, informe blanco de 2018 — actualización de la incidencia de cáncer de tiroides.
• UNSCEAR 2020/2021, vol. II, anexo B — Fukushima.
• OMS, Health effects of the Chernobyl accident (2006) — la proyección de «hasta 4000 muertes», que este sitio cita como lo que es: una extrapolación con modelo lineal sin umbral.
• OIEA, Safety Reports Series n.º 101 (2020) — umbrales de efectos deterministas y DL50/60.
• F. A. Mettler et al., Radiology 248, 254 (2008) — dosis efectivas de las pruebas de imagen.
• FAA, Advisory Circular 120-61B (cálculos CARI-7) — dosis en vuelo.
• USDA FoodData Central, registro 173944 — potasio del plátano. EPA RadTown — la dosis del plátano. A. Samat, S. Green y A. Beddoe, Phys. Med. Biol. 42, 407 (1997) — actividad específica del potasio natural.
• Health Physics Society y Argonne National Laboratory (hoja EVS «Potassium-40») — actividad del cuerpo humano y su regulación homeostática.

Astrofísica nuclear, datación y Oklo.

• Unión Astronómica Internacional, resolución B3 (2015) — valores nominales de conversión: L☉ = 3,828 × 10²⁶ W, R☉ = 6,957 × 10⁸ m, GM☉ = 1,327 124 4 × 10²⁰ m³/s². La unidad astronómica es exacta por definición desde 2012.
• J. N. Bahcall, A. M. Serenelli y S. Basu, Astrophys. J. 621, L85 (2005) — modelo solar estándar: temperatura y densidad centrales, y flujos de neutrinos.
• E. G. Adelberger et al., «Solar fusion cross sections II», Rev. Mod. Phys. 83, 195 (2011) — factores astrofísicos S de la cadena pp y del ciclo CNO.
• Colaboración Borexino, Nature 587, 577 (2020) — detección de los neutrinos del ciclo CNO: 7,0 × 10⁸ cm⁻²s⁻¹, el ~1 % de la energía solar.
• R. Mitalas y K. R. Sills, Astrophys. J. 401, 759 (1992) — el tiempo que tarda la energía en salir del Sol, ~1,7 × 10⁵ años.
• E. Aver, K. A. Olive y E. D. Skillman — helio primordial; R. J. Cooke, M. Pettini y C. C. Steidel, Astrophys. J. 855, 102 (2018) — deuterio primordial, D/H = 2,527 × 10⁻⁵. El problema del litio, en el Review of Particle Physics del Particle Data Group, capítulo de nucleosíntesis primordial.
• S. E. Woosley y H.-T. Janka, Nature Physics 1, 147 (2005), tabla 1 — duración y temperatura de las etapas de combustión de una estrella de 25 M☉.
• B. P. Abbott et al. (LIGO/Virgo), Phys. Rev. Lett. 119, 161101 (2017) — GW170817. D. Kasen et al., Nature 551, 80 (2017) — la kilonova y la masa de material del proceso r eyectada.
• M. Asplund, A. M. Amarsi y N. Grevesse, Astron. Astrophys. 653, A141 (2021) — abundancias químicas del sistema solar.
• Jaffey et al., Phys. Rev. C 4, 1889 (1971) — constantes de desintegración del ²³⁸U y del ²³⁵U, las que fija la IUGS y con las que están calculadas todas las edades U-Pb publicadas. J. Hiess et al., Science 335, 1610 (2012) — ²³⁸U/²³⁵U = 137,818 ± 0,045.
• P. J. Reimer et al., Radiocarbon 62, 725 (2020) — curva de calibración IntCal20. La actividad de referencia del carbono moderno (226 Bq/kg de C) y el convenio del «año radiocarbónico» con la semivida de Libby, de las recomendaciones de Stuiver y Polach (1977).
• S. A. Wilde et al., Nature 409, 175 (2001) — el circón de Jack Hills, 4404 ± 8 Ma. C. C. Patterson, Geochim. Cosmochim. Acta 10, 230 (1956) — la edad de la Tierra por isócrona de plomo en meteoritos.
• A. P. Meshik, C. M. Hohenberg y O. V. Pravdivtseva, Phys. Rev. Lett. 93, 182302 (2004) — el ciclo de 30 min / 2,5 h de Oklo, deducido del xenón de fisión atrapado. F. Gauthier-Lafaye, P. Holliger y P.-L. Blanc, Geochim. Cosmochim. Acta 60, 4831 (1996) — las zonas de reacción y la retención de los productos de fisión.
• A. I. Shlyakhter, Nature 264, 340 (1976) — el límite sobre la variación de α a partir de la resonancia del ¹⁴⁹Sm. T. Damour y F. Dyson, Nucl. Phys. B 480, 37 (1996), y Yu. V. Petrov et al., Phys. Rev. C 74, 064610 (2006) — los reanálisis, y de qué suposiciones depende la cota.

Reactores, residuos y fusión.

• DOE-HDBK-1019/2-93, Nuclear Physics and Reactor Theory, vol. 2 — neutrones retardados y escalas de tiempo.
• ENDF/B-VIII.0 (National Nuclear Data Center, Brookhaven) — secciones eficaces a 0,0253 eV y ν̄ del ²³⁵U, la base numérica del módulo I.3. Contrastadas con S. F. Mughabghab, Atlas of Neutron Resonances, 6.ª ed. (2018).
• K. Way y E. P. Wigner, «The Rate of Decay of Fission Products», Phys. Rev. 73, 1318 (1948) — la correlación del calor residual. Para diseño se usa la norma ANSI/ANS-5.1, que da tablas en vez de fórmula; la correlación vale entre 10 s y 100 días y cuenta sólo los productos de fisión.
• IAPWS-IF97 (formulación industrial de 1997) — densidades y entalpías de vaporización del agua a presión de reactor, vía el paquete iapws.
• NIST-JANAF Thermochemical Tables, 4.ª ed. (1998) — entalpías de formación del ZrO₂ y del agua, de donde sale la energía de la reacción circonio-vapor.
• OIEA, INSAG-7: The Chernobyl Accident — Updating of INSAG-1 (1992) — la revisión que repartió de otra manera las responsabilidades entre diseño y operación. UNSCEAR 2008, anexo D — inventario liberado.
• US NRC, Backgrounder on the Three Mile Island Accident, y el informe de la Comisión Kemeny (1979) — secuencia, daño al núcleo y dosis a la población.
• UNSCEAR 2013, vol. I, anexo A — liberaciones de Fukushima Daiichi. OIEA, The Fukushima Daiichi Accident (2015), vol. 1 — secuencia y alturas de ola.
• OIEA y OCDE/NEA, INES: The International Nuclear and Radiological Event Scale — User's Manual (2008).
• OIEA, Nuclear Fuel Cycle Information System, y OCDE/NEA-OIEA, Uranium: Resources, Production and Demand (el «Libro Rojo») — leyes de mineral, colas de enriquecimiento y toneladas del ciclo.
• OIEA, Safeguards Glossary (2022), §4.11-4.12 — frontera LEU/HEU. US DoD, Nuclear Matters Handbook (2020), cap. 15 — «grado militar».
• OCDE/NEA n.º 6090 (2006), Physics and Safety of Transmutation Systems — radiotoxicidad del combustible gastado frente al mineral de partida.
• LLNL y DOE — resultados del National Ignition Facility. iter.org — cifras de diseño y calendario de ITER tras el rebaseline de 2024.

Todo el texto del sitio es redacción propia; no reproduce texto ni figuras de los libros, y las definiciones del glosario están escritas de cero. Los resultados estándar se atribuyen a sus fuentes.

Método

Como el resto de la familia: cada concepto con un ejemplo y números reales, ejercicios resueltos en cada artículo, hoja de problemas por módulo en los Niveles II y III, resumen en frío cerrando cada módulo, y — antes de declararse versión 1.0 — evaluaciones críticas con perfiles de experto (docente, practicante y editora), cuyos hallazgos se verifican uno a uno. Los informes se archivan en el repositorio.

Con una regla propia de este dominio: los números se calculan con Python antes de escribir la frase que los contiene, y el guion que los calcula se versiona. El del módulo I.1 es scripts/verificar-i1.py: descarga AME2020 y la carta del OIEA, recalcula cada cifra del módulo, la cruza contra un segundo camino y falla si no coinciden. Ese guion ya cazó dos errores propios antes de publicarse — el radio del carbono-12 calculado con una fórmula que no vale para núcleos ligeros (se queda un 13,9 % corta) y una estimación de la energía de fisión que se pasaba un 63 %. Los dos habrían sonado perfectamente bien.

El del módulo I.2 es scripts/verificar-i2.py, y descarga las tablas de coeficientes másicos de NIST, las líneas gamma y las energías alfa de ENSDF y las masas de AME2020. Cazó otras dos: que el cociente de absorción entre plomo y aluminio a 100 keV va como Z³ y no como Z⁴, que es lo que se repite en todas partes; y que en una fuente de espectro complejo la primera capa décimo-reductora es un 43 % más delgada que la segunda, porque el blindaje se come antes las líneas blandas. La segunda estuvo a punto de publicarse como un espesor de blindaje tres veces menor del que piden los manuales.

El del módulo I.3 es scripts/verificar-i3.py, y es el único que no descarga nada: la física de reactores de este nivel se apoya en secciones eficaces a 0,0253 eV, semividas y entalpías de formación que caben en una tabla, y todas están declaradas en su cabecera con su fuente. Lo que hace es calcular cada cifra y cruzarla. Cazó cinco cosas: que el pico de xenón-135 tras una parada no está en las 11 horas que se citan siempre —ése es el límite de flujo infinito, y a un flujo real cae en 8,4—; que la parte diferida de la energía de fisión son 15 MeV de 193 y no los 7 que se habían escrito; que el tiempo hasta secar una vasija sin refrigeración cambia un 28 % según se integre o no la caída de potencia; que comparar dos rutas de enriquecimiento con colas distintas no significa nada —con la misma cola, la ruta directa y la de dos etapas cuestan lo mismo al dígito, y el trabajo ya hecho al 4,2 % es el 68 % y no el 77 %—; y dos errores de unidades de factor mil en el propio guion.

El del módulo I.4 es scripts/verificar-i4.py, y tampoco descarga nada: las masas de AME2020, las semividas de ENSDF, las constantes del uranio de Jaffey y los parámetros solares nominales de la IAU que necesita caben en una tabla. Calcula la energética del Sol, el pico de Gamow de tres reacciones estelares, las abundancias primordiales, los umbrales del triple alfa, los ritmos de captura de los procesos s y r, la actividad específica del carbono moderno, la concordia uranio-plomo y el balance energético de Oklo. Cazó tres cosas: que el exponente T⁴² del ⁴He + ¹²C evaluado a la temperatura del Sol es cierto y no significa nada —a los 10⁸ K a los que el helio arde de verdad, el exponente es 22—; que la actividad de ¹⁴C de un cuerpo humano vale 2900 o 3600 Bq según se tome el 18,5 % de carbono de la composición de referencia o los 16 kg del hombre de referencia de ICRP 89, que es de donde sale el «3700 Bq» que se cita siempre; y que el déficit isotópico que delató a Oklo es trece veces la dispersión conocida del cociente ²³⁸U/²³⁵U, no cuatrocientas.

Las visualizaciones calculan, no afirman. La curva de energía de ligadura del artículo 02 no es un dibujo: son 250 excesos de masa de AME2020 embarcados en src/data/nuclidos.ts, y la energía de ligadura se calcula en el navegador con la misma fórmula que el guion de verificación. El panel de blindaje del módulo I.2 no lleva ninguna constante de tasa de dosis copiada de un manual: la suma línea a línea desde ENSDF y NIST, y reproduce las tabuladas con menos de un 4 % de error. El del radón calcula la energía alfa potencial sumando la cadena, y de ahí sale el 5,57 nJ/m³ que los convenios dan redondeado a 5,56. Los dos del módulo I.3 siguen la misma regla: el de moderación no lleva ningún decremento logarítmico tabulado —los deduce de las masas y de las secciones eficaces, y reproduce las tablas publicadas de choques hasta la termalización— y el del calor residual integra la correlación de Way-Wigner para dar el tiempo hasta la ebullición, en vez de multiplicar por la potencia instantánea, que se equivoca un 28 %. Los dos del módulo I.4, igual: el del horno estelar deduce la barrera de Coulomb y el pico de Gamow de cada pareja de núcleos desde las masas y la constante de estructura fina, y dibuja cocientes de ritmos —donde el factor astrofísico S se cancela— para no tener que tabular ninguno; el de los relojes isotópicos calcula la actividad específica del carbono moderno desde el cociente ¹⁴C/C y reproduce el patrón de 226 Bq/kg con un 0,5 % de diferencia.

Versión y erratas

Versión 0.4 — julio de 2026. Publicados los módulos I.1 («Dentro del núcleo»), I.2 («La radiación y la vida»), I.3 («El reactor por dentro») y I.4 («Las estrellas y los relojes»): el Nivel I está completo, con 16 artículos, 8 visualizaciones y 136 términos de glosario. Los Niveles II y III están planificados y anunciados en la portada con su contenido previsto, módulo a módulo: 13 en total. Ningún módulo publicado promete contenido futuro en sus prerrequisitos.

Erratas sustantivas corregidas tras la publicación (las de redacción no se listan). ¿Ves una nueva? Escribe a través de la web de contacto — y si es una cifra, dilo con la tuya al lado, que es como se resuelven.

Ninguna todavía.

Tecnología

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