TRABAJO PRACTICO N° 1

RADIACTIVIDAD

YESSICA REYNAGA

CAROLINA DEL CASTILLO

MICAELA MASSINI

ESTEBAN MEDINA

PROFESORA M. BASSINO

MATERIA: QUIMICA

PROFESORADO DE BIOLOGIA

INSTITUTO SUPERIOR MANUEL BELGRANO

QUE ES LA RADIACTIVIDAD ?

Radiactividad es la propiedad que presenta los núcleos atómicos de ciertos isótopos de modificar espontáneamente su constitución emitiendo simultáneamente una radiación característica. Es decir, es el proceso de transmisión de ondas o partículas a través del espacio o de algún medio. Las ondas y las partículas tienen muchas características comunes. A pesar de esto la radiactividad suele producirse en una de estas dos formas:

La radiación mecánica: que corresponde a ondas que se transmiten a través de la materia, como ondas sonoras.

La radiación electromagnética: que es independiente de la materia para su propagación pero que su velocidad, intensidad y dirección influidas por la presencia de materia.

Esta última radiación abarca una gran variedad de energía .La luz visible corresponde sólo a una estrecha banda del espectro electromagnético. Cada color del espectro visible corresponde a su valor diferente en energía, la roja es la de menor energía y la de violeta la de mayor energía. La radiación emitida por estos elementos producía destellos de luz sobre una pantalla de material fluorescente (cubierta de sulfuro de zinc) en lugar del espectro continuó lo que producía la luz blanca.

Se distinguieron distintos tipos de radiaciones, dos de ellos están formados por partículas que se movían a alta velocidad denominadas partículas alfa y beta. La radiación alfa constituida por partículas altamente ionizantes, absorbidas en pocos centímetros de aire y con carga positiva igual al doble del electrón. El estudio de su flexión en campos eléctricos y magnéticos permite identificarlas como núcleos de helio. Su velocidad oscila entre un 5 y un 7,5% de la velocidad de la luz. La radiación beta, constituida por electrones, que son mucho más penetrantes que las partículas alfa. Consiguen penetrar algunas décimas de milímetro en el aluminio. Su velocidad llega a ser hasta un 99% de la velocidad de la luz.

Existe también otro tipo de radiación, la radiación gamma, que no está formada por partículas sino que es radiación electromagnética de alta energía y que no se desvía por la acción de campos eléctricos o magnéticos. Es más penetrante y puede atravesar gruesas placas de metal. Así como la luz nos permite observar ciertas características, estas radiaciones capaces de penetrar los materiales fueron utilizadas para estudiar más exhaustivamente los átomos.

DESCUBRIMIENTO DE LA RADIACTIVIDAD.

La radiactividad fue descubierta casualmente por el científico Becquerel en 1896, cuando estudiaba la relación entre fluorescencia y la emisión de rayos X en una sal de uranio. Becquerel comprobó que las radiaciones emitidas eran semejante a los rayos X pero no tenía nada que ver con la fluorescencia, puesto que la emisión no dependía de la exposición de la sal a la luz y sólo era producido por sales de uranio mientras que otras sustancias fluorescentes no la producían .El fenómeno descubierto por Becquerel fue estudiado por el matrimonio Pierre y Marie Curie, a quienes se les deben las contribuciones más importantes al conocimiento del fenómeno. Marie Curie investigó que elementos emitían rayos Becquerel y halló que solo el uranio y el torio lo hacían. Bautizó al fenómeno con el nombre de "Radioactividad"(que hoy se lo conoce con el nombre de radiactividad).Observó que algunos minerales de uranio eran más activos de los que hubieran debido serlo si toda la actividad emisora fuera debido al uranio y supuso la existencia de un elemento desconocido con una capacidad emisora muy superior a la del uranio. Esta hipótesis se vio confirmada con el descubrimiento del polonio y del radio.

Al estudiar la radiación emitida por el radio se comprobó que era de naturaleza compleja pues al aplicar un campo electromagnético se resolvió en dos partes que se denominaron radiación alfa, que no se desviaba, y la radiación beta que se desviaba comportándose como un haz de electrones.

En 1903, Rutherford demostró que la radiación alfa también se desviaba bajo un campo magnético intenso, si bien quedaba en una radiación residual, denominada radiación gamma, que no se desviaba bajo campos eléctricos o magnéticos intenso.

Rutherford y Soddy sugirieron que la emisión del núcleo del helio (radiación alfa)y de electrones(radiación beta)se debía a la desintegración espontánea de los átomos del radio elemento que se transformaba en átomos de un nuevo elemento.

Esta hipótesis se demostró al obtenerse del radio un gas radioactivo que recibió el nombre de Radón, cuyo peso atómico se determinó comprobándose que era el que debía tener si el átomo de radio perdía una partícula alfa (un núcleo de helio).

3-Radiactividad natural

El año 1986, Becquerel descubrió la radiactividad natural al observar que una placa fotográfica, a pesar de estar protegida por un papel negro, se había velado al colocar sales de uranio en sus proximidades. Este descubrimiento fue el inicio de numerosas investigaciones, entre las que destacan sus trabajos experimentales de Pierre Curie de María Sklodowska que condujeron a la obtención de dos elementos, el radio y el polonio, de elevada actividad radiactiva. Las radiaciones que emiten los núcleos mientras se van transformando se pueden poner de manifiesto por los efectos que producen. Los más importantes son los 0siguiente:

a) Velan las películas fotográficas.

b) Producen cargas luminosas en algunas sustancias, como el yoduro de sodio.

c) Ionizan los gases.

Se conocen cuatro tipos de radiaciones radiactivas: alfa, beta (-), beta (+), y gamma.

Radiación medida el 20 de enero de 2005 a 12 ㎞ de altitud en un rango desde los 2 (tono verde claro) a los 160 μSV/h (tono rojizo intenso).

Radiación alfa

El año 1906, Rutherford demostró por medio de análisis las desviaciones producidas por los campos magnéticos en la radiación alfa, que está formado por partículas positivas, que identificó como núcleos de helio. Esta radiación alfa es un fenómeno radiactivo característico de los núcleos pesados. Como corresponde a cualquier interacción de partículas, se conserva la carga eléctrica por número de nucleones. Es decir el número pierde dos protones y dos neutrones y se transforma en un nuevo núcleo.

Radiación beta(-)

El análisis de las desviaciones de la radiación beta(-)bajo la acción de campos eléctricos y magnéticos ha permitido establecer que está formada por electrones. Esta transformación es isobárica puesto que no hay variación del número másico. De hecho se trata de un cambio de estructura de un nucleón en el interior de un núcleo.

El electrón sale en forma de radiación beta (-) con un poder ionizante menor que la radiación alfa y con una velocidad próxima la de la luz. El principio de de conservación de la energía hacía prever que la energía liberada debería ser constante de la energía de los electrones emitidos. Esta contradicción aparente fue resuelta por el físico austríaco Pauli, que sugirió la existencia de neutrinos (v), partículas de masa y carga nulas que se mueven con la velocidad de la luz.

Donde puede comprobarse que la carga y el número de nucleones se conservan. Los neutrinos fueron observados experimentalmente por Cowan y Reines el año 1956. A pesar de tener una masa nula, los neutrinos tienen una cantidad de movimientos no nula. Este hecho, análogo al del fotón, sólo puede ser explicado en el marco de la mecánica cuántica. Los neutrinos prácticamente no interaccionan con la materia, que se comporta respecto a ellos como un medio transparente. Esto explica que los neutrinos puedan efectuar grandes desplazamientos sin ser absorbidos.

Radiación beta(+)

La radiación beta (+) formada por positrones, 0/1e, es decir, por partículas con la misma masa que los electrones, pero con carga de signo contrario. El positrón es la antipartícula del electrón y fue prevista teóricamente por Dirac y detectada experimentalmente en 1932 por Anderson en la radiación cósmica. El positrón es el resultado final de la transformación de un protón en un neutrón, en la carga total y el número de nucleones se mantienen constantes.

Radiación gamma

La radiación gamma no es desviada por los campos eléctricos ni por los campos magnéticos. Se trata de una radiación muy penetrante, de naturaleza electromagnética, que se mueve a la velocidad de la luz. Su longitud de onda es extraordinariamente pequeña. Su poder de penetración es tan elevado que puede atravesar unos cuantos centímetros de un material de gran capacidad de absorción de las radiaciones, como el plomo. Así, por ejemplo, la intensidad de la radiación

gamma del cobalto radiactivo tiene una energía de 1,2 MeV Y Sólo queda reducida en una milésima parte cuando atraviesa un espesor de 12 cm de plomo. La radiación gamma no modifica el número atómico Z ni el número másico A de los núcleos atómicos. Únicamente modifica el nivel de energía del núcleo afectado por el proceso de desintegración. De hecho, se supone que en cada núcleo se produce, mediante la radiación gamma, un proceso de des excitación similar al de un electrón que pasa de un estado inicial de más energía a un estado final de menor energía.

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL:

El descubrimiento de la radioactividad natural hizo pensar en la posibilidad de dividir artificialmente núcleos de átomos no radioactivos. En 1919, Rutherford bombardeo átomos de nitrógeno con rayos alfa, con lo que se produjo una trasmutación nuclear en la que se formo hidrógeno y un isotopo del oxigeno, con liberación de una gran cantidad de energía.

Quince años después, en 1934, I.Curie y F: Joliot realizaron la primera trasmutación que dio lugar a un radioisótopo (es decir, descubrieron la radioactividad artificial) al bombardear una lamina de aluminio con un haz de partículas alfa con lo que obtuvieron el isotopo 30P del fosforo cuyo periodo de semidesintegracion es de 2,5minutos

4- Fisión nuclear

Una serie de experimentos efectuados en 1935 por Fermi y Hahn llevaron a la conclusión de que cuando se bombardean núcleos de uranio con neutrones, el núcleo de uranio alcanzado por uno de los proyectiles se enciende por otros dos, de peso mediano, quedando libres dos o tres neutrones rápidos. La energía liberada en esta reacción es del orden de unos 200 Me V. Entre los fragmentos de la reacción se encuentran isótopos de todos los elementos cuyo número atómico oscila entre 30 y 63.Los dos o tres neutrones liberados en la fisión de un átomo de uranio pueden provocar a su vez nuevas fisiones y producir una reacción en cadena. Sin embargo, el hecho de que en una reacción de fisión se produzca en dos o tres neutrones no es suficiente para que se produzca una reacción en cadena. Se necesitan además otros requisitos que permitan que los neutrones no escapen de la masa de combustible nuclear sin haber producido, a su vez, otro proceso de fisión .Si se tiene además una cantidad demasiado pequeña de material no se produce reacción en cadena. Para que esto ocurra es necesario que la masa sea superior a un tamaño crítico. En el caso del uranio la masa crítica es de 14 kg y para el plutonio es de 5 kg. El número de neutrones k que, por cada número de uranio fisionado, reacciona con otros núcleos de uranio tiene una importancia extraordinaria. El valor medio de k recibe el nombre de factor de multiplicación .Si k=1,la reacción es crítica y se mantiene sin acelerarse .Si k<1,la reacción esta frenada por si misma. Si k>1,la reacción en cadena crece hasta hacerse explosiva .Este es el principio de las bombas nucleares de fisión. Experimentalmente se han comprobado que los neutrones lentos son captados con más facilidad por el uranio 235que los neutrones rápidos .Por esta razón en los reactores nucleares se emplean materiales como el grafito o el agua pesada para frenarlos Durante el proceso de fisión las energía de los fotones ,neutrones y productos de

fisión se convierten inmediatamente en calor, mientras que la de productos radiactivos se va transformando en energía calórica durante el tiempo que dura su desintegración. Los reactores nucleares son dispositivos en los que se puede producir y mantener bajo control una reacción en cadena.

En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones.

Cadena de reacción nuclear

Una reacción en cadena se refiere a un proceso en el que los neutrones liberados en la fisión produce una fisión adicional en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite. El proceso puede ser controlado (energía nuclear) o incontrolada (armas nucleares).

5-Fusión nuclear

La fisión nuclear no es el único modo de obtener energía a partir de reacciones nucleares. Existen reacciones, denominadas reacciones de fusión, en las que dos núcleos ligeros se unen originando un núcleo más pesado y una o varias partículas o radiación gamma En este tipo de reacciones también se produce una pérdida de masa que produce una liberación de energía Estas reacciones tienen lugar espontáneamente el sol y en las estrellas debido a las altas temperaturas existentes. Para explicar cómo ocurren las reacciones nucleares de fusión o termonucleares, Bethe propuso en 1938 un conjunto de reacciones que reciben el nombre del carbono-nitrógeno cuya reacción es en la que se obtiene una energía del orden del 25Me V. Conseguir, producir reacciones termonucleares en la tierra no resulta sencillo a causa de elevadas temperaturas que se requiere. Los procedimientos con los que ha conseguido producir reacciones de fusión nuclear en la terrazo:

a) la bomba de hidrógeno. En este caso la temperatura la produce una explosión nuclear por fisión previa.

b) por generación de plasma: el plasma es un gas, altamente ionizado, globalmente neutro, que se confina a base de campos magnéticos y se calienta mediante las compresiones y dilataciones a que se ve sometido por la acción de los mismos.

c) por acción de un pulso laser. Para ello se confina una pequeña cantidad de materia fisionable en una pequeña zona del espacio y se la somete a la acción de un pulso laser de alta potencia, que suministra la energía necesaria para el proceso de la fusión.

Las reacciones de fusión nuclear controlada poseen algunas ventajas sobre las acciones de fisión nuclear. Por ejemplo, no producen residuos radiactivos y el combustible empleado (deuterio) es muy abundante en la naturaleza.

Una punta "posicionado de destino" (derecha) en la cámara el objetivo de la Instalación Nacional de Ignición, celebrada el cilindro de goma de un lápiz de tamaño utilizado en el experimento de fusión

6-Reactor nuclear

6-PARA QUE SE USA UN REACTOR NUCLEAR?

Reactor Nuclear es un dispositivo en donde se produce una reacción nuclear controlada. Se provocan reacciones en el interior de los átomos de ciertos materiales especiales que al producirse el rompimiento de sus núcleos atómicos, liberan energía. Los reactores experimentales sirven para realizar distintos tipos de experimentos en los que intervienen tanto los neutrones como la energía que se produce durante las fisiones.

En los reactores nucleares, el combustible nuclear es transformado a través de la fisión en energía nuclear de una manera controlada: el interior del reactor aumenta de temperatura.

En las centrales nucleares, la energía se produce mediante la fisión en un reactor. El calor que se libera en la reacción nuclear se transforma el agua líquida en vapor que mueve las turbinas que a su vez, accionan los generadores eléctricos, por último, dan la electricidad a las grandes poblaciones.

Las partes más importantes de un reactor son el combustible, el reflector, el sistema refrigerante, el sistema de control, y la protección contra la radiación.

El Combustible

Combustible.- Isótopo fisible (divisible) o fértil (convertible en fisionable por activación neutrónica): Uranio-235, Uranio-238, plutonio-239, torio-232, o mezclas de estos (MOX, mezcla de óxido de

uranio y plutonio). El combustible habitual en las centrales refrigeradas por agua ligera es el dióxido de uranio enriquecido, en el que alrededor del 3% de los núcleos de uranio son de U-235 y el resto de U-238. La proporción de U-235 en el uranio neutral es sólo de 0,72%, por lo que es necesario someterlo a un proceso de enriquecimiento en este nucleído

Moderador (nuclear).- Agua, pesada, grafito, sodio metálico: Cumplen con la función de frenar la velocidad de los neutrones producidos por la fisión, para que tengan la oportunidad de interactuar con otros átomos fisionables y mantener la reacción. Como regla general, a menor velocidad del neutrón, mayor posibilidad de fusionar con otros núcleos del combustible en los reactores que usan uranio 235 como combustible

El reflector

Mencionamos la existencia natural de neutrones que escapan sin colisionar en otros núcleos. Estos neutrones que escapan, rebotan en el reflector, que puede estar constituido por grafito.

De esta forma, se garantiza una utilización más eficiente de los neutrones que escaparon, que colisionan luego de rebotar en el reflector.

El sistema refrigerante

Elimina el calor que se forma en el reactor, sirve para evitar el recalentamiento, pueden estar constituidos por agua pesada, anhídrido carbónico, helio, sodio metálico: Estos conduce el calor generado hasta un intercambiador de calor, o bien directamente a la turbina generadora de energía eléctrica o propulsión

El sistema de control

Está compuesto principalmente por las barras de varillas de control, y las varillas de seguridad, fabricadas todas con materiales capaces de absorber neutrones, como el cadmio. Sirven para poner en marcha el funcionamiento del reactor, y controlar la reacción en cadena tal como se la busca. Si se sacan las varillas, la reacción se aceleraría, pudiendo provocar una explosión atómica.

Blindaje.- Hormigón, plomo, acero, agua: evita la fuga de radiación gamma y neutrones rápidos.

Material de control.- Cadmio o boro: hace que la reacción en cadena se pare. Son muy buenos absorbentes de neutrones. Generalmente se usan en forma de barras o bien disueltos en el refrigerante

Protección contra la radiación

Se trata de una defensa biológica contra la radiación desprendida en la fisión nuclear. Se construye generalmente una gruesa pared de hormigón que rodea el reactor y evita, junto a otras medidas que la radiación escape al exterior.

Como precaución de seguridad ante cualquier posible accidente, mucho de los grandes reactores

están completamente aislados de la atmosfera mediante una estructura, una burbuja, que es impermeable a los gases.

La construcción de una planta nuclear, contrario a lo que muchas veces parece, es un proyecto que implica una extrema seguridad y varios planes de contención ante el peor de los escenarios posibles.

Todos los humos que salen de las grandes chimeneas, y el aire que sale de los sistemas de ventilación de la planta nuclear son filtros especialmente para evitar cualquier tipo de dispersión radiactiva.

Si el nivel de radiación excede el nivel de seguridad, una alarma general se enciende automáticamente. De modo que el funcionamiento general de un reactor nuclear moderno es altamente seguro, aunque el destino de los residuos radiactivos es un tema más controvertido.

Los reactores experimentales Argentinos son del tipo pileta, consiste en un tanque lleno de agua en el que una disposición especial del combustible nuclear (Uranio enriquecido) da lugar a la reacción en cadena. Asimismo los neutrones que se liberan durante la fisiones sirven para producir distintas sustancias radiactivas de uso en medicina, los radioisótopos.

El combustible obtenido se puede utilizar para la obtención de energía en las denominadas centrales nucleares, la producción de materiales fisionables, como el plutonio, para ser usados en armamento nuclear, la propulsión de buques o de satélites artificiales o para la investigación científica. Una central nuclear puede tener varios reactores. Actualmente solo producen energía de forma comercial los reactores nucleares de fisión, aunque existen reactores nucleares de fusión experimentales.

También podría decirse que es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal producción de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.

La potencia de un reactor de fisión puede variar desde unos pocos KW térmicos a unos 4500 MW térmicos (15 MW “eléctricos”). Deben ser instalados en zonas cercanas al agua, como cualquier central térmica, para refrigerar el circuito, y deben ser emplazados en zonas sísmicamente estables para evitar accidentes. Poseen grandes medidas de seguridad. No emiten gases que dañen la atmosfera pero producen residuos radiactivos que duran decenas

de miles de años, y que deben ser almacenados para su posterior uso en reactores avanzados y así reducir su tiempo de vida a unos cuantos cientos de años.

El primer prototipo de reacción nuclear fue construido por Enrico Fermi, Sin embargo no fue el primero que funciono en la tierra. En Oklo hay evidencias de que en la tierra se produjeron reactores nucleares naturales hace 2000 millones de años.

7-Aplicaciones

1. Generación nuclear- Producción de calor para la generación de energía eléctrica

- Producción de calor para uso domestico e industrial

- Producción de hidrogeno mediante electrolisis de alta temperatura2. Propulsión nuclear- Marítima

- Cohetes de propulsión térmica nuclear (propuesta)

- Cohetes de propulsión nuclear pulsada (propuesta)3. Transmutación de elementos- Producción de plutonio, utilizado para la fabricación de combustible de otros reactores

o de armamento nuclear.- Creación de diversos isótopos radiactivos, como el americio utilizado en los detectores

de humo, o el cobalto-60 y otros que se utilizan en los tratamientos médicos.4. Aplicaciones de investigación, incluyendo- Su uso como fuentes de neutrones y de positrones (ej: para su uso de análisis

mediante activación neutrónica o para el datado por el método de potasio- argón).- Desarrollo de tecnología nuclear.

8.- Estamos en contacto con la radiactividad?

Todos estamos entrando en contacto con la radiactividad cada día. Simplemente, no somos conscientes y nos consideramos a salvo porque pensamos que nuestra exposición es pequeña. El debate sobre la energía nuclear y sus riesgos es una pequeña parte de lo que se debería conocer sobre la exposición a la radiactividad. En países como Francia y España (en un espacio relativamente chico) por su densidad de población existen muchas centrales ej.:

solo en Francia hay 58 centrales nucleares. Desde que la nube radiactiva de Chernóbil barrió Europa, las seguridades locales tienen poco sentido.

Convivimos con una radiactividad natural inadvertida con exposiciones provocadas, fundamentalmente por la actividad médica radiológica. Un innegable avance para la humanidad fue la posibilidad de utilización de las fuentes radiactivas para el mejor diagnostico y tratamientos de enfermedades. Nadie puede negar, la gran utilidad que ha tenido la radiología simple y la tomografía axial computarizada (TAC) para diagnosticar enfermedades. Así mismo, la oncología radioterapéutica es una necesaria aliada de la terapéutica oncológica. Todo esto no obvia para que la población y los profesionales sanitarios que indicamos este tipo de pruebas, conozcamos la exposición radiactiva que provoca y la usemos con sentido clínico de eficacia y seguridad.

El radón es un gas noble, radiactivo, que procede del radio. Existen 3 isótopos originados en otras tantas cadenas de desintegración radiactiva: la del uranio238 (U238) en la que se forma radio (RA226) que se transforma en radón 222 (RN222) la del uranio 235 (U235) que da origen al radio 223 (RA223) que a su vez se desintegra en radón 219 (RN219) y la del torio (TH232) que produce radio 224 que pasa a radón 220 (RN 220). De estas tres formas químicas, las dos primeras son las de mayor extensión en la naturaleza y la primera de ellas, el RN 222, es la de verdadera trascendencia para la salud de las personas ya que se ha revelado como un factor de riesgo del cáncer bronco pulmonar, suponiendo mas el 80% de todo el radón ambiental y alrededor del 50% de toda la radiación que recibe el ser humano durante su vida. Las viviendas construidas en zonas rocosas pueden tener concentraciones de uranio, elemento origen del radón. El granito contiene unas 5 ppm de uranio, y si el mineral está muy envejecido, agrietado y deshecho la probabilidad de que emita radón aumenta. La concentración medida en un domicilio tiene leves altibajos, incluso estacionales (mas en invierno que en verano). La ventilación de la casa, es la medida más sencilla, aunque solo reduce un porcentaje limitado, menor de un 20%. Serian necesarias medidas como el cierre de fisuras y grietas, aberturas de aireación en sótanos o entre suelos en los que se acumula mayor cantidad de radón que difunde luego hacia los pisos superiores, para resolver el problema. Este ejemplo lo encontramos en España (la sierra de Guadarrama), no existen campañas de información.

Un estudio realizado con truchas arco iris a puesto de relieve que la radiactividad puede contagiarse a través del agua. Después de introducir peces irradiados con rayos X en un tanque de agua, quedaban contaminados los peces sanos que compartían el medio acuoso. Además, una vez retirados estos peces contaminados, otros sanos que se introdujeron en la

misma agua también resultaron irradiados. Es la primera vez que se detecta esta contaminación en seres vivos que comparten un medio acuoso, la que alerta sobre los riesgos de contaminación entre seres humanos. Habitualmente estamos expuestos a la radiación natural que existe procedente del espacio y de material radiactivo que hay en la tierra, el agua y el aire.

Como lo absorbe el cuerpo existen 2 vías, la contaminación interna y la irradiación externa. La contaminación interna supone la entrada de material radiactivo por vía digestiva (alimentos o agua contaminada) o por vía respiratoria, mientras que la irradiación se produce por la exposición a fuentes externas o por adhesión de material radiactivo a la piel o a la ropa, que se puede eliminar lavando el cuerpo.

9-¿DE DÒNDE PROVIENE EL CALOR INTERNO DE LA TIERRA?

La energía calorífica procede del interior de La Tierra que, por conducción, alcanza la superficie terrestre.

Origen del calor interno

El origen del calor interno del Planeta debemos buscarlo en el origen de La Tierra. Nuestro planeta se formó hace, aproximadamente, unos 4.600 millones de años. Actualmente se piensa que la formación de La Tierra y de todo el Sistema Solar comenzó a partir de una nebulosa que comenzó a girar, concentrando las partículas de polvo y gas interestelar, originando el Sol y los planetas, entre ellos La Tierra.

Al concentrarse las partículas se produjo un aumento del campo gravitatorio en la zona, lo que incrementó la captura de más partículas, formando una enorme masa girando en torno al Sol. Los impactos de nuevas partículas capturadas aumentó la temperatura del planeta recién formado. Además, se desintegraban átomos inestables que liberaron gran cantidad de energía radiactiva. Toda esta liberación de energía permitió la fusión de la materia.

 

 

Poco a poco La Tierra se enfrió, originando capas concéntricas. La más interna, formada por materiales densos y la más externa, formada por los materiales más ligeros.

El proceso de liberación de calor que comenzó hace 4.600 millones de años continúa en la actualidad y se prolongará hasta que toda la energía de La Tierra se disipe en el frío Universo. 

 

10.- A que se llama decaimiento radiactivo?

El decaimiento radiactivo es la manera en que un núcleo emite radiación de cualquier tipo, principalmente en forma de partículas, y se transforma en otro diferente. Esta radiación es la que los físicos registran y analizan, y gracias a su estudio se conocen detalles finos de los núcleos atómicos y se avanza en el conocimiento acerca de la estructura atómica y nuclear.

Desde el descubrimiento de la radiactividad alcanzada hace poco más de un siglo por Becquerel y los esposos Pierre y Marie Curie, se conoce la desintegración del núcleo de ciertos elementos con emisión de radiación, que forman otro elemento. Sin embargo, el reto para los científicos universitarios era conocer y experimentar con un nuevo tipo de decaimiento radioactivo, que aporte nuevo conocimiento básico sobre el tema.

Propiedades fundamentalesEl decaimiento radiactivo de un núcleo atómico es un proceso por el cual se emite una partícula.Hipótesis 1: Al producirse en los núcleos atómicos y dados el corto alcance de las fuerzas nucleares, diferentes núcleos no se interfieren entre sí y los sucesos de decaimiento radiactivo pueden considerarse independientes entre sí.Hipótesis 2: Otra hipótesis razonable es que la probabilidad de desintegración en un intervalo diferencial es proporcional a la longitud del intervalo.Hipótesis 3: Y si a las dos hipótesis anteriores se le añade la de una probabilidad despreciable para la ocurrencia de más de una desintegración en el intervalo diferencial.

11.- Que es el tiempo de vida medio de un elemento radiactivo?

La disminución radioactiva procede de acuerdo a un principio llamado vida media. La vida

media (T½) es la cantidad de tiempo necesaria para la disminución de la ½ del material

radioactivo. Por ejemplo. Si iniciamos un experimento comenzando con 100g de bismuto en

un contenedor con la tapa cerrada, después de 5 días tendremos 50g de bismuto y 50g de

talio en la jarra. Después de otros 5 días (10 desde el principio), la ½ del bismuto restante

disminuirá y nos quedarán 25g de bismuto y 75g de talio en la jarra. Tal como está ilustrado,

la reacción procede en mitades, con la mitad de lo que sobra del elemento radioactivo

disminuirá su vida media en cada período.

Disminución Radioactiva del Bismuto-210 (T½ = 5 días)

La fracción del material original que sobra después de la disminución radioactiva puede ser

calculada usando la ecuación:

Fracción sobrante = 1

2n(donde n = # de vida media transcurrida)

La cantidad de material radioactivo que sobra después de un número dado de vida media es

por consiguiente:

Cantidad sobrante = Cantidad Original * Fracción sobrante

La reacción de disminución y el T½ de una substancia son específicas al isotopo de un

elemento que experimenta una disminución radioactiva. Por ejemplo, Bi210 puede

experimentar un decaer a Tl206 con un T½ de 5 días. ¡Comparativamente, el Bi215,

experimenta un decaer al Po215 con un T½ de 7.6 minutos, y el Bi208 experimenta otro

modo de disminución radioactiva (llamada captura del electrón) con un T½ de 368,000 años

Cada elemento radiactivo tiene su propia vida media, por ejemplo, la del carbono 14 es de

5.730 años y la del uranio 238 de 4.500 millones de años.

Las técnicas de datación radiométrica se basan en series de desintegración con tasas

constantes de decaimiento de los isótopos. Desde que una cantidad de un elemento

radiactivo se incorpora a un cristal de mineral en crecimiento, ésta empieza a disminuir a un

ritmo fijo, creándose un porcentaje determinado de productos derivados en cada intervalo de

tiempo. Estos "relojes de las rocas" son los cronómetros de los geólogos.

12-DATACIÒN POR EL MÈTODO DEL RADIOCARBONO

El método de datación por radiocarbono es la técnica más fiable para conocer la edad

de muestras orgánicas de menos de 60.000 años y está basado en la ley de

decaimiento exponencial de los isótopos radiactivos.

El carbono es un elemento químico que se encuentra en diferentes variedades —

llamadas isótopos— que tan sólo se diferencian en el número de neutrones que hay

en el núcleo.

El isótopo más corriente es el carbono 12 (C12) que presenta 6 protones y 6

neutrones. El resto son inestables (radiactivos) y entre ellos destaca el C14 que

presenta 6 protones y 8 neutrones.

Recordemos que la atmósfera terrestre está formada fundamentalmente por nitrógeno

(78%) y oxígeno (21%). Este nitrógeno estable y más abundante es el nitrógeno (N14)

y en su núcleo tiene 7 neutrones y 7 protones. 

A las capas altas de la atmósfera llegan partículas altamente energéticas procedentes

del universo conocido como rayos cósmicos. Estos neutrones altamente acelerados

de los rayos cósmicos chocan en ocasiones con los núcleos del N14, desplazando,

también en ocasiones, un protón del núcleo y ocupando su lugar.

Cuando esto sucede el núcleo queda formado por 8 neutrones y 6 protones, cambia el

número atómico de 7 a 6 y con él las propiedades del elemento, que pasa a

comportarse como el carbono. EL C14 se comporta químicamente igual que el C12 y

por lo tanto puede formar parte del CO2 que respiran los seres vivos y que las plantas

utilizan para realizar la fotosíntesis, pero presenta la particularidad de que es

radiactivo.

Por ello podemos decir, no todo los átomos de carbono presente en los tejidos

orgánicos son de carbono 12(C) , sino que este va acompañado con una pequeña

proporción de carbono 13 y 14.Este último es un radioisótopo que emite radiaciones,

beta para convertirse en N14.Su periodo de semidesintegraciòn es de unos 5720

años, es decir que en esa cantidad de años el numero de c14 que hay en un tejido

orgánico se reducirá a la mitad, en la misma cantidad de años se reducirá ¼ parte y

así sucesivamente.

La proporción de C12 y C14 se mantiene constantemente igual a 10 -12, en todo los seres

vivos, ya que se establece un equilibrio entre el C14 que se desintegra y el que se

incorpora. Sin embargo , en los restos de un organismo muerto el C14 se va

desintegrando sin ser remplazado, por lo que es posible determinar cuando murió el

organismo midiendo la proporción de C12y C14 .Estas muestras se someten a un

contador GEIGER donde la muestra debe estar previamente incinerada

13.- Que aplicaciones tiene la radiactividad?

Aunque la energía nuclear se utiliza principalmente para la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad de la energía nuclear.

Este tipo de energía aparece en muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana y en el campo científico.

La energía nuclear tiene otras aplicaciones en diversos campos:

Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos. Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades. Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de

conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.

Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.

Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono-14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo.

Aspectos de la energía nuclear que desarrollamos más extensamente en los siguientes apartados.

El uso de la energía nuclear en la industria moderna de los países desarrollados es muy importante para la mejora de los procesos, para las mediciones y la automatización, y para el control de calidad.

El uso de las radiaciones se aplica en un amplio campo de actividades, ya sea en el control de calidad de las materias primas de procesos industriales (cementeras, centrales térmicas, refinerías petrolíferas, etc.), o en el control de calidad de productos fabricados en serie, como requisito previo para la completa automatización de las líneas de producción de alta velocidad.

La irradiación con fuentes intensas es considerada como una operación para mejorar la calidad de determinados productos (plásticos especiales, esterilización de productos de “usar y tirar”, etc.).

Además, también se realizan experimentos con trazadores para obtener una información exacta y detallada del estado de los equipos industriales para optar a la prolongación de su vida útil.

Las fuentes de uso industrial no suelen producir residuos radiactivos en el país que las utiliza, porque, una vez inservibles, la firma comercial del país proveedor las retira cuando procede a su reposición.

Uso de los radioisótopos como trazadores

El hecho de que pequeñas cantidades de sustancias radiactivas puedan medirse rápidamente y con precisión, hace que los radioisótopos se utilicen para seguir procesos o analizar las características de dichos procesos. Estas sustancias se denominan trazadores.

Los trazadores se emplean para la investigación de procesos, pudiendo controlar los parámetros de los sistemas de ventilación (caudales, eficacia de ventilación), para las mezclas, comprobando el grado de homogeneidad, el tiempo de mezcla y el rendimiento del mezclador, para procesos de mantenimiento, estudiando el transporte de materiales por tuberías (fugas o escapes y flujos), y para sistemas de detección de desgaste y corrosión, determinando el grado de desgaste de materiales (motores) y la corrosión de equipos procesadores.

Control de calidad por gammagrafía

La radiografía gamma constituye una técnica de control de calidad indispensable para la verificación de soldaduras en tuberías y para la detección de grietas en piezas de aviones.

Es la aplicación más importante de las fuentes de iridio-192, que por sí solas llegan a cubrir el 95% de los ensayos no destructivos que se realizan en el control de calidad de productos de fundición, soldaduras de construcciones metálicas, etc. El resto de estos controles se realiza con fuentes de cobalto-60 (para grandes espesores, hasta decenas de centímetros de acero) o con tulio-170 (para pequeños espesores, del orden de milímetros).

Empleo de radiaciones en otros procesos industriales

La radiación gamma ioniza la materia y crea radicales libres, que son las especies intermediarias de muchas reacciones químicas. Aplicada la radiación (fuentes de cobalto-60) a los monómeros con los que se fabrican los plásticos se induce la formación de grandes cadenas poliméricas, y si se continúa la irradiación del material, se forman plásticos especiales de alto grado de entrecruzamiento catenario, que mejora considerablemente sus propiedades como aislante térmico y eléctrico. Así, la degradación de algunos polímeros inducida por radiaciones, constituye una útil propiedad para ciertos tipos de embalajes.

La producción de alambre y cables aislados con cloruro de polivinilo degradado con radiaciones gamma, da lugar a un aumento de la resistencia a las agresiones térmicas y químicas.

Otro producto importante es la espuma de polietileno degradado con radiaciones, empleada en aislamientos térmicos, acolchados contra impactos, chalecos de flotación y compuestos de madera y plástico solidificados con radiación gamma.

NUCLEAR

Las aplicaciones de los radionúclidos relacionadas con la salud humana surgieron con

rapidez después del descubrimiento de los rayos X. En la actualidad, la mayor parte de los

hospitales y centros sanitarios disponen de un Departamento de Radiología y de un

Departamento de Medicina Nuclear, y emplean métodos radioquímicas de laboratorio para

diagnóstico e investigación de una gran variedad de enfermedades.

Medicina nuclear

En medicina nuclear, un determinado radionúclido es administrado al paciente, con el

objetivo de investigar un fenómeno fisiológico específico por medio de un detector especial,

generalmente una cámara gamma, ubicada fuera del cuerpo. El radionúclido inyectado se

deposita selectivamente en ciertos órganos (tiroides, riñón, etc.) pudiendo verse desde la

cámara gamma el tamaño, la forma y el funcionamiento de dichos órganos. La mayoría de

estos procedimientos son de diagnóstico, aunque en algunos casos se administran

radionúclidos con fines terapéuticos. Los radionúclidos útiles en medicina nuclear son los

siguientes:

Diagnóstico “in vivo”: emisores gamma de vida media corta (tecnecio-99 meta estable, indio-111, yodo-131, xenon-133 y talio-201) y emisores de positrones de vida media ultracorta (carbono-11, oxígeno-15. flúor-18 y rubidio-82).

Diagnóstico “in vitro”: emisores gamma (yodo-125, cromo-51 y cobalto-57) y emisores beta (tritio y sodio-24).

Terapia: emisores beta (yodo-131, ytrio-90 y estrocio-90).

Medicina nuclear “in vivo”: Uso de radiofármacos

Los radiofármacos son sustancias susceptibles de ser administradas al organismo vivo con

fines diagnósticos o terapéuticos, investigando el funcionamiento de un órgano. En la

actualidad, se utilizan con fines diagnósticos de 100 a 300 radiofármacos.

Los isótopos utilizados tienen una vida media corta de minutos, horas o días y se preparan

en laboratorios de radiofarmacia garantizando así sus propiedades y su pureza.

Suelen administrarse formando parte de moléculas sencillas o unidos a moléculas más

complejas para ser distribuidos en los órganos que se quieren explorar.

Los radionúclidos emisores de positrones se utilizan en la técnica denominada tomografía de

emisión de positrones (PET). Los positrones emitidos por estos radionúclidos se aniquilan

con los electrones atómicos, dando lugar a dos rayos gamma que se propagan en

direcciones opuestas y son detectados con una gamma cámara que tiene detectores

ubicados a ambos lados del paciente. Este método se emplea para evaluar, entre otros, el

funcionamiento del corazón y del cerebro.

La calidad de las imágenes obtenidas con estos equipos es superior a la de los equipos

convencionales, pero actualmente, debido a su alto coste y alta tecnología, ya que para

producir estos isótopos hay que disponer de un ciclotrón, sólo existen equipos

comercializados en países con alto nivel de tecnología médica. España dispone de varios

equipos de estas características en sus unidades de oncología, cardiología y neurología.

Otra técnica importante es la gammagrafía, que detecta la radiación gamma emitida por el

radiofármaco fijado al órgano que se desea estudiar, en un equipo denominado gamma

cámara, cuyo detector se sitúa sobre el órgano, recibiendo los fotones procedentes del

radiofármaco.

Estas señales se transforman en impulsos eléctricos que serán amplificados y procesados

por medio de un ordenador, lo que permite la representación espacial sobre una pantalla o

placa de rayos X, sobre papel o la visualización de imágenes sucesivas del órgano para su

posterior estudio.

En la actualidad, las gamma cámaras permiten obtener cortes tridimensionales del órgano,

mejorando la calidad de los estudios y la sensibilidad diagnóstica.

La gammagrafía tiroidea consiste en la obtención de la imagen de la glándula tiroides,

administrando al paciente un isótopo, como puede ser yodo-131 y tecnecio-99, que se fija en

las células de esta glándula. Se emplea para diagnosticar la presencia de alteraciones de la

forma, volumen o función tiroidea, como bocios, hipertiroidismo, cánceres de tiroides, etc.

La gammagrafía suprarrenal permite obtener información sobre la forma y la función de las

glándulas suprarrenales, cuyas disfunciones pueden provocar la aparición de enfermedades

como la Enfermedad de Addison, el Síndrome de Cushing, etc.

Con diferentes isótopos y formas de administración pueden estudiarse enfermedades

cardiovasculares (anginas de pecho e infartos de miocardio), digestivas (desde quistes o

tumores a trastornos digestivos o de absorción intestinal) y pulmonares (afectación tumorosa

de los pulmones).

La gammagrafía ósea permite diagnosticar infecciones y tumores en los huesos, mediante la

detección de la acumulación del radiofármaco inyectado al paciente en las zonas afectadas.

Los estudios del sistema nervioso central (SNC) con estas técnicas de gammagrafía son de

gran utilidad para evaluar los diversos tipos de demencias, epilepsias y enfermedades

vasculares o tumorales, que no pueden detectarse por resonancia magnética nuclear o por

tomografía axial computarizada (TAC).

Medicina nuclear “in vitro”

La técnica analítica denominada radioinmunoanálisis, permite detectar y cuantificar las

sustancias existentes en sangre y orina, y que son difíciles de detectar por técnicas

convencionales. Se realiza a través de la combinación de la unión anticuerpo-antígeno con

el marcado con un isótopo, generalmente yodo-125, de uno de estos dos componentes,

habitualmente el antígeno.

Para realizar este tipo de análisis, el paciente no entra en contacto con la radiactividad, ya

que los análisis se efectúan en la sangre extraída del paciente.

Es una técnica de gran sensibilidad, especificidad y exactitud, que se aplica a diversos

campos:

Endocrinología: determinaciones de hormonas tiroideas, suprarrenales, gonadales y pancreáticas con test dinámicos de estímulo y frenado.

Hematología: determinaciones de vitamina B12, ácido fólico, etc. Oncología: determinaciones de marcadores tumorales para el diagnóstico y

seguimiento de tumores. Virología: determinaciones de marcadores de hepatitis B y C. Farmacología y toxicología: determinaciones de fármacos en sangre, detectando

posibles sensibilizaciones de los organismos ante las alergias.

Medicina nuclear terapéutica

La especialidad de medicina nuclear que emplea radiaciones ionizantes para el tratamiento

de tumores malignos se conoce como radioterapia.

Cuando se emplean fuentes radiactivas no encapsuladas se habla de la radioterapia

metabólica, que consiste en inyectar o hacer ingerir una dosis relativamente grande de una

sustancia radiactiva en forma líquida, para que se acumule en el órgano que se quiere tratar,

donde actúa por medio de la radiación emitida sobre los tejidos en contacto con ella,

produciendo los efectos deseados de destrucción de las células tumorales.

Este tipo de terapia se emplea para el tratamiento de hipertiroidismo, cáncer de tiroides,

metástasis óseas de tumores de próstatas y mama, pudiendo utilizarse sola o asociada a

otros medios terapéuticos como la cirugía o la quimioterapia.

En el caso del cáncer de tiroides se emplea yodo-131, que por ser emisor gamma, se

ingresa al paciente en unidades especiales que disponen de unidades de radioprotección y

atención de personal médico especializado. Una vez que el paciente ha sido dado de alta,

se efectúa de manera periódica un control dosimétrico para vigilar y verificar que, por sus

bajas dosis de radiación gamma, el paciente puede convivir con su familia y el resto de la

población.

Entre las aplicaciones de la radioterapia pueden citarse las siguientes:

Tele terapia: es una técnica en la que la fuente radiactiva no está en contacto directo con el tumor objeto del tratamiento. Entre las fuentes emisoras gamma utilizadas, destaca la fuente encapsulada de cobalto-60, contenida en la denominada bomba de cobalto, que impide la salida de la radiación excepto por un orificio que proporciona una radiación dirigida. Produce radiación de alta energía (1,2 MeV) capaz de irradiar grandes tumores de localización profunda. La teleterapia también puede administrarse con fuentes emisoras de haces electrónicos y neutrónicos.

Braquiterapia: es una técnica en la que la fuente radiactiva se encuentra en contacto directo con el tumor. Cuando las placas de material radiactivo se colocan sobre la zona tumoral se denomina braquiterapia superficial, si se introduce esta fuente temporalmente en el paciente, en cavidades naturales, se habla de braquiterapia

intracavitaria y suelen emplearse fuentes encapsuladas de cesio-137, y si se colocan las fuentes radiactivas en determinados tejidos se conoce como braquiterapia intersticial. Uno de los problemas de esta terapia, también conocida como Curieterapia, es la posible exposición innecesaria del paciente y del personal sanitario a la radiación de las fuentes, por lo cual, se colocará la fuente en la posición correcta en el paciente, y el personal sanitario empleará mandos de control a distancia para preparar, transportar y manipular las fuentes radiactivas.

Radiodiagnóstico

Las técnicas de radiodiagnóstico consisten en la obtención de imágenes del organismo por

medio de equipos de rayos X, que atraviesan el campo exploratorio que se desea estudiar.

En la actualidad, son numerosos los avances realizados en este campo destacando las

técnicas de ecografía, que emplean ultrasonidos, o la resonancia magnética nuclear que no

emplea radiaciones ionizantes.

Gracias a la radiología X, pueden realizarse estudios de esqueleto, tórax, abdomen, sistema

nervioso, tubo digestivo, aparato urinario, corazón, etc. La imagen radiológica se consigue al

atravesar el haz de rayos X la zona a explorar y ser absorbidos los rayos X de manera

distinta según los tejidos, obteniéndose un haz emergente que presenta variaciones de

intensidad, visibles en una pantalla, que al revelarse da lugar a una radiografía.

Otra técnica de radiodiagnóstico importante es la tomografía axial computarizada (TAC), que

consiste en obtener en un ordenador la proyección tridimensional a partir de los cortes

superpuestos del órgano a estudiar, producida por un fino haz de rayos X colimados que

giran alrededor del mismo.

La mamografía, es la técnica radiológica empleada para la exploración de las mamas,

permitiendo estudiar los tejidos blandos con mucho contraste y diagnosticar las lesiones

mamarias benignas o malignas, incluso de pequeñas dimensiones.

La radiología dental, emplea equipos especiales como películas intraorales o

pantomografías (radiografías panorámicas de la boca) que permiten mejorar el diagnóstico

del estomago.

14-EFECTOS NEGATIVOS DE ENERGIA RADIOACTIVA

¿QUE QUEDARÀ PARA NUESTRAS GENERACIONES VENIDERAS?

Podemos destacar que lo más significativo es la acción biológica, como efecto negativo,

aniquilando la especie humana y el medio en que vive.

La actividad relacionada con la energía nuclear, incluso en ausencia de accidentes, ha provocado una gran concentración de productos radiactivos, lo que tiene graves consecuencias sobre la salud humana y el resto de seres vivos. Los principales daños a la salud se materializan por la capacidad de las sustancias radiactivas, especialmente cuando las ingerimos, de alterar el ADN de nuestras células, haciéndolas proclives al cáncer.

Existe un fondo de radiactividad natural en el medio ambiente que está contenido en la corteza terrestre o que ha sido generado a partir de la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera y la superficie. Estos elementos radiactivos se distribuyen de manera heterogénea por la geografía de nuestro planeta, y a pesar de que existan de forma originaria en la biosfera, no son inocuos. La población que habita en una zona de alta radiactividad tiende a sufrir más rupturas cromosómicas (rotura de la cadena de ADN contenido en el cromosoma que puede causar cáncer, entre otras afecciones) que la gente que vive en zonas de baja radiactividad. Pero estos problemas se multiplican cuando entra en juego el nuevo cupo de elementos radiactivos resultantes de la actividad humana.

El nivel de exposición de la especie humana –la más radio sensible al situarse entre las especies más recientes en la evolución y que, por tanto, se desarrollaron con un fondo radiactivo menor– a estas radiaciones, ha ido aumentando a partir de que entra en funcionamiento, en 1942, el primer reactor nuclear ideado por Enrico Fermi.

Con los reactores llega la fisión del uranio-235 –con una vida media de 713 millones de años– produciendo una serie de elementos radiactivos (también denominados radionúclidos o radioisótopos) que van a expandirse por el ambiente y a permanecer activos durante millares de años. La hipoteca a futuro que representa esta contaminación ambiental no sólo impacta negativamente en los alrededores de las centrales sino que afecta a todo el ecosistema global.

En las próximas líneas, se tratará de analizar qué efectos tiene la radiactividad, en cantidades distintas a las naturales, sobre el medio ambiente y, por consiguiente, en la salud humana

Ecosistemas con mayor radiactividad

El medio terrestre se contamina a través de radionúclidos presentes en el aire, la lluvia, los regadíos, el suelo, etc. procedentes de las fugas de las instalaciones nucleares, los almacenes de residuos o las explosiones de armas atómicas. Los radionúclidos pueden entrar en el ciclo de la materia, incorporándose a los productores primarios de la biomasa –vegetales, hongos, algas, bacterias, etc.–, y a través de ellos pasar a los animales y a los humanos.

Hay muy pocos informes (por lo menos, que hayan salido a la luz) que determinen de manera exacta qué consecuencias acarrea la expansión de nuevos elementos radiactivos en los ecosistemas. No obstante, con la certeza de que es la actividad humana la que ha provocado el aumento de radiactividad en el planeta, lo que sí puede analizarse es el ciclo completo de la energía nuclear, desde que el uranio sale de la mina hasta que se convierte en combustible para el reactor nuclear y luego en residuo. De esta manera, se puede inferir cuál es la responsabilidad del proceso nuclear en la alteración del ecosistema y los daños en la salud humana.

Todo el ciclo nuclear produce contaminación

En primer lugar, la extracción de uranio del subsuelo supone introducir en la biosfera productos radiactivos que permanecían hasta entonces retenidos en la corteza terrestre de forma segura, contribuyendo al envenenamiento radiactivo de los sistemas naturales. Por ejemplo, en 2005 se necesitaron 41.595 toneladas de mineral de uranio, que exigieron remover entre 6 y 7 millones de toneladas de rocas (según los informes del World Uranium Mining). Estas ingentes cantidades de mineral de uranio deben transportarse a las fábricas de minerales concentrados. Allí se obtienen unas 1.000 toneladas de óxido de uranio, generándose en este proceso más de un millón de toneladas de residuos sólidos y líquidos, que contienen el 85% de la radiactividad original del mineral. Estos materiales permanecen abandonados en los alrededores de las fábricas emitiendo radón-222 al aire y lixiviando productos radiactivos a las aguas superficiales y subterráneas durante siglos. Luego pasan a las fábricas de conversión y después a las de enriquecimiento para, más tarde, crear las barras de combustible. En cada una de las fases indicadas se genera una gran cantidad de residuos radiactivos, entre ellos el uranio empobrecido: más de 1.000 toneladas por cada carga de combustible en un reactor, y que la industria nuclear regala (¡a coste cero!) a las fábricas de armamento.

En definitiva, las centrales nucleares son una fábrica de plutonio-239, un elemento extremadamente tóxico (química y radiactivamente) inexistente en la biosfera y de uranio-238 o empobrecido. Este último se utiliza en el recubrimiento de todo tipo de munición que, en el momento del impacto, se convierte en un aerosol inflamable cuando entra en contacto con el oxígeno. Estas partículas micrométricas, que se transportan con el viento y la lluvia a grandes

distancias, permanecen en el ambiente durante millares de años emitiendo radiactividad y transformándose, por desintegración, en otros elementos de mayor intensidad radiactiva.

Las centrales nucleares emiten, en funcionamiento normal, al agua y al aire, cantidades nada despreciables de radiactividad. Una central nuclear de 1.000 MW emite 9.500 becquereles (unidad de medida que equivale a una desintegración nuclear por segundo) por cada Kw generado. Ello significa más de 240 billones de becquereles por cada año de funcionamiento. Y todo esto en el escenario del funcionamiento cotidiano, sin accidentes de las centrales. En un escenario de desastre nuclear como el de Fukushima se multiplican la radiactividad introducida en la biosfera y también sus efectos.

Por desgracia, los accidentes nucleares son más frecuentes de lo que denotan los titulares de los grandes medios de comunicación. No tan lejano, cabe recordar el otro accidente que se produjo en Japón en 2007, en la isla de Honsu, a 200 kilómetros de Tokio. Un terremoto de intensidad 6,8 en la escala Richter, puso en jaque a la gigantesca planta nuclear de Kashiwazaki-Kariwa, una de las más grandes del mundo. Los informes elaborados en aquellos momentos hablaban de fugas radiactivas, de conductos obsoletos, de tuberías quemadas, aparte de los incendios. Unas doce mil personas tuvieron que ser evacuadas de la ciudad situada al lado de la central.

Uno de los problemas ecológicos más preocupantes son las fugas de agua radiactiva al mar, de los que Fukushima. Estos vertidos tienen graves consecuencias para el ecosistema marino y, por tanto, para la salud humana, ya que son las cadenas alimenticias acuáticas de origen marino las que más fácilmente pueden transferir radionúclidos a los humanos. La contaminación pasa de las algas a los seres humanos, o de las algas a los moluscos y crustáceos, y luego a los humanos. Son cadenas muy cortas y, por lo general, de gran capacidad concentradora. En este sentido, la capacidad de concentración biológica de algunas especies para determinados radionúclidos puede ser también un factor determinante para la contaminación de los niveles tróficos superiores. Por otro lado existen las cadenas acuáticas largas, en las que los radionúclidos se transfieren de plancton a invertebrados, de estos a peces y acaban biomagnificados en las especies marinas predadoras, situadas en lo alto de las cadenas tróficas (atún, pez espada, tiburones, etc.).

A causa de un desastre nuclear, hay miles de procesos biológicos que resultan alterados. Otro ejemplo, es la contaminación de cultivos que utilizan regadíos de cuencas de agua nuclearizadas. El grado de contaminación depende de la forma de riego y de los radionúclidos implicados; en el caso del cesio-137 o del zinc-65, su absorción por parte de los vegetales y del pasto se refleja rápidamente en la leche y en la carne bovina.

¿Cómo actúa un radionúclido en nuestro organismo?

A través de la energía nuclear y otros procesos tecnológicos, introducimos en la biosfera elementos radiactivos que son muy similares a los que fisiológicamente utiliza nuestro organismo. El estroncio-90, por ejemplo, que es uno de los elementos más importantes de la contaminación provocada por Chernóbil, es un radionúclido que se distribuye en el organismo como el calcio: incorporándose a los huesos. Es decir, los radioisótopos actúan como

elementos no radiactivos que existen en la naturaleza y que son necesarios para la vida pero causando diversas afecciones.

Como se ha visto, los radionúclidos se difunden a través del aire, por deposición en el suelo o por el agua, llegando a las comunidades humanas directamente o a través de los alimentos, mediante su incorporación a las cadenas tróficas. La vía digestiva es la principal puerta de entrada de los radionúclidos contaminantes. Los gases y las partículas que ingresan en el organismo por vía respiratoria penetran, más o menos en función de su tamaño, en el árbol respiratorio pudiendo llegar hasta los alvéolos pulmonares. Una vez allí, según su solubilidad, pueden penetrar en el torrente circulatorio o quedarse en el pulmón. Si alcanzan el sistema circulatorio, los radionúclidos se distribuyen por el organismo y se acumulan en diversos órganos según sus características químicas.

Esto es lo que se denomina radiación interna ya que la radiación se emite desde las estructuras biológicas (tejidos, órganos, células) donde el radionúclido está depositado. A la hora de evaluar el impacto sobre la salud humana, es de máxima importancia conocer si la radiación es externa o interna. Por ejemplo, el uranio utilizado en los reactores nucleares se desintegra en partículas alfa –partículas poco penetrantes–, de manera que, cuando la radiación es externa, es decir, la fuente de emisión está situada fuera del organismo, el peligro es relativamente bajo porque no penetra y actúa solo durante el tiempo que se esté cerca o en contacto con dicho material.

En cambio, el uranio presenta un alto riesgo de irradiación interna y toxicidad química cuando la exposición se efectúa por inhalación e ingestión. Cuando un radionúclido se acumula en una célula, al desintegrarse en su interior, prácticamente toda la energía se va a disipar allí. Las consecuencias son: o mata la célula o rompe sus cadenas de ácidos nucleicos. Esta ruptura produce una mutación y esta mutación puede desencadenar, a largo plazo, un cáncer.

La leucemia es el primer tipo de cáncer asociado con la exposición a radiaciones. Aunque también se evidencia un riesgo elevado de padecer cáncer de estómago, colon, hígado, pulmón, mama en las mujeres y tiroides, entre los más frecuentes. El problema reside en que ante un determinado cáncer –un cáncer de tiroides, por ejemplo– no se puede saber si está causado concretamente por la radiactividad o si tiene su origen en otras causas. Se podría llegar a inferir midiendo la radiactividad absorbida, pero como el cáncer aparece unos cinco años después de la exposición, en el caso del tiroides, el iodo radiactivo ya ha desaparecido, con lo que no hay pruebas objetivas de laboratorio para determinarlo. Solo la epidemiología de cohortes expuestas y no expuestas muestra el incremento de tumores debido a la radiación recibida.

Por otra parte, el proceso de desintegración de una partícula radiactiva en nuestro organismo también puede generar un estrés oxidativo en las células. Este estrés se da cuando el agua de la célula se ioniza y origina un proceso oxidativo que modifica todo un conjunto de parámetros, haciendo que el organismo sea mucho más vulnerable a trastornos o infecciones e, incluso, alteraciones neurológicas. Conviene tener presente que al estar incorporado en el organismo, el radionúclido está irradiando continuamente a las células y, por tanto, los daños no se limitan únicamente a las células expuestas directamente sino también a las células y tejidos circundantes.

Invocando el principio de precaución

Considerando el impacto que puede llegar a tener la energía nuclear en la salud y el medio ambiente –aunque los escasos estudios no puedan demostrar la asociación entre riesgo y exposición más que en ciertos casos–, es preciso aplicar el principio de precaución que puede invocarse cuando es urgente intervenir ante un posible peligro para la salud humana, animal, vegetal o biológica, en general.

SINTESIS:

La generación de residuos nucleares y la dificultad para gestionarlos, tardan muchísimos años en perder su radiactividad y peligrosidad, es un inconveniente importante del uso de esta tecnología. La medida actual es enterrarlos en estructuras geológicas estables, que es una solución provisional, que no resuelve el problema. Hay líneas de investigación donde se utilizarían procesos nucleares donde los residuos producidos son de vida corta, que supondrían la resolución de este problema.

Pero sin duda el gran inconveniente, y principal valedor de la lucha contra el uso de la energía nuclear, es el riesgo de accidentes. Si bien es cierto que desde los sucesos de Chernóbil y Three Miles Island, las medidas de seguridad en las centrales son muchísimo más estrictas y hacen que la posibilidad de que se produzcan accidentes nucleares se reduzcan drásticamente, también es verdad, que el accidente de Japón nos hace suponer que aunque existan todas las medidas de seguridad necesarias, el poder de la naturaleza no se puede controlar. Esto hace que los posibles fallos en centrales nucleares se conviertan en auténticos desastres tanto para la población como para la naturaleza, a diferencia de otras fuentes energéticas. Esto es debido a que las reacciones nucleares por fisión generan unas reacciones en cadena que si los sistemas de control fallasen provocarían una explosión radiactiva

15¿QUE RELACIÒN HAY ENTRE LA RADIOATIVIDAD Y DESCUBRIMIENTO DEL

ÀTOMO?

EL DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATOMICA

DALTON llegó a su conclusión acerca de los átomos, con base en observaciones químicas

en el mundo macroscópico del laboratorio. Ni él ni quienes le siguieron en los cien años

posteriores a la publicación de sus trabajos, tenían prueba directa de la existencia de los

átomos

a medida que los científicos desarrollaron métodos para sondear más a fondo la naturaleza

de la materia, el átomo , que supuestamente era indivisible comenzó a revelar indicios de

una estructura más compleja

Ernest Rutherford en su laboratorio de Manchetier con Johann Gieiger. Fotografía de 1907. Foto Agencia AGE.

A mediados del siglo XIX, los científicos comenzaron a estudiar las descargas eléctricas a través de tubos parcialmente evacuados (tubos al vacio a los que se les había extraído el bombeo de casi de todo el aire).Cuando se aplica un alto voltaje se produce radiación dentro del tubo.

El descubrimiento procedió de la experimentación del paso de la corriente eléctrica por gases a baja presión; pasó que da origen, en términos generales, al fenómeno que se aprecia en la iluminación de neón. En este fenómeno la electricidad discurre partiendo del cátodo a lo largo del tubo.

Otto Hahn en el Deutsches Museum, de Munich repitiendo la experiencia con  la que en 1938 logró la descomposición del átomo de uranio. Foto Agencia AGE.

El problema no resuelto en aquel tiempo consistía en saber si los rayos de electricidad que discurren por el tubo son meras ondas eléctricas o son partículas. En 1897, Joseph John Thompson (1856-1940) probó de modo concluyente lo que otros habían ya casi probado: que los rayos catódicos son partículas, y mostró que tenían que ser mil veces más ligeras que el más leve de los átomos. Mostró además que su comportamiento era el mismo fueran cuales fuesen el gas que hubiera en el tubo y el metal que se utilizara como cátodo.

Thompson había descubierto el electrón dentro del supuestamente indivisible átomo. Más adelante, los discípulos de Thompson, encabezados por Ernest Rutherford (1871-1937), hallaron la relación estructural de las partes entre sí. Probaron que los electrones giran en una nube de órbitas alrededor del pesado interior o núcleo del átomo. En especial, Niels Bohr (1885-1962) mostró que el salto del electrón de una órbita a otra libera siempre la misma cantidad de energía y, de este modo, introdujo la nueva física del cuanto en la comprensión de la estructura atómica.

El núcleo seguía pareciendo indivisible, pero Henri Becquerel (1852-1908) había mostrado ya en 1896 que algunos átomos podían cambiar su naturaleza química espontáneamente y sin causa conocida. Becquerel y otros después de él, incluida madame Marie Curie (1867-1934), descubrieron la radiactividad, esencialmente la desintegración de un núcleo.

Físicos posteriores, que concentraron su atención en el núcleo, establecieron finalmente la posibilidad de la fisión en el átomo. Hasta 1932 se había supuesto constantemente que, si el núcleo tenía partes, las partes serían cargas eléctricas. En aquel año, sin embargo. James Chadwick (nacido en 1891) mostró que las pruebas indicaban de modo concluyente la existencia de alguna parte del núcleo que es eléctricamente neutra; surgió así la moderna imagen del núcleo como formado por dos clases de partículas fundamentales, protones positivos y neutrones neutros, mantenidos juntos por una no explicada energía unidora.

El descubrimiento del neutrón proporcionó una partícula que podía bombardear el núcleo sin ser rechazada por la repulsión eléctrica. Se hizo de este modo concebible que cabía entrar en el núcleo, hacerlo inestable y forzarlo así a liberar su enorme energía unidora. Esta acción, si liberaba nuevos neutrones, podría propagarse por sí misma. Y así resultó. En 1938, los físicos alemanes Otto Hahn (nacido en 1879) y Fritz Strassmann (nacido en 1902) probaron que tal fisión puede ocurrir en variantes atómicas o isótopos del uranio. La estructura del antes indivisible átomo no solamente podía ser descrita: podía ser destruida.

Bibliografía:

La biblia de la física y química ed. LEXSUS

Física Química ed. Aique

Química elemental moderna ed. Kapeluz

Química inorgánica ed. Troquel

Enciclopedia interactiva del tercer milenio ed. Aurion

Atlas Química clarín ed. Aguilar

Mundo físico ed. Clarín

C.N.E.A.

Enciclopedia temática Larousse

Internet: wikipedia:

E. Rodríguez Ferré y S. López Arnal, 2008: Casi todo lo que usted desea saber sobre los efectos de la energía nuclear en la salud y en el medio ambiente.

Conclusión:

La conclusión que abordamos en grupo:

Es que con el nuevo movimiento filosófico de de Copérnico (donde el ser no es el centro del

universo) amplio considerablemente el sentido crítico de los científicos, dando origen a

numerosas razones filosóficas de la materia y sus estructura interna a través de científicos

como Dalton que trataron de entender y explicar la existencia del átomo en su concepción

como partícula mas pequeña de la materia e indivisible, carente de se estructura interna,

después de casi cien años de desconsiderar los átomos salvo por la aplicación de la

hipótesis de abogadro, en la formación de moléculas. No poseía bases firme dentro del

campo científico.

A través de los descubrimientos realizados por Thompson, en 1897, le dieron un nuevo

sentido a la corriente atomista, descubriendo junto con Rutherford la estructura interna del

átomo y en simultaneó la aparición de nuevos elementos, radioactivos (estos que en algún

momento imagino MENDELEIEV, en la conformación de la tabla periódica), generaron una

nueva concepción de la materia en el campo experimental científico, dando un lugar

privilegiado a los átomos. Y su estructura interna, que aun siguen siendo estudiadas.

Estas nuevas herramientas en el campo científico, han dado lugar a la interpretación de

nuestro planeta y su composición, en la concepción y formación de nuevos tipos de energía,

a través de elementos radioactivos, que hoy por hoy constituyen una parte esencial, en las

políticas capitalistas del nuevo siglo.