Tecnología nuclear (1/5)

2. Descripción de las aplicaciones y usos pacificos de la energía atomica. Aplicaciones de la tecnología nuclear

Introducción

Como es sabido, la tecnología nuclear, o energía atómica como muchos la conocen, se dio a conocer al mundo un 6 de agosto de 1945 cuando la explosión de una bomba totalmente desconocida hasta entonces causó cientos de miles de muertos y heridos en Hiroshima, Japón. Lamentablemente, el hecho tendría su segundo acto apenas tres días después, en Nagasaki, otra ciudad de Japón. Sin embargo, desde entonces, y como contrapartida, la tecnología nuclear ha venido redimiendo con creces su pecado original, al punto que sus beneficios se han multiplicado en forma permanente y han ido alcanzando, progresivamente, a toda la humanidad para entender mejor algunos conceptos que iremos manejando, es imprescindible traer a la memoria algunos fundamentos.

En primer lugar, debemos recordar que en el átomo están los electrones orbitando al núcleo y dispuestos en distintas capas o niveles energéticos. En el núcleo, a su vez, están los protones (en igual numero que los electrones) y los neutrones. Es interesante tener presente que las dimensiones del núcleo y el átomo son tales que si imagináramos un átomo del tamaño de un gran estadio de fútbol, el núcleo -ubicado en el centro del campo de juego- sería menor a una esfera de un centímetro de diámetro. Esta comparación nos ayuda a comprender que la materia, compuesta de moléculas integradas por átomos, es, mayoritariamente, un enorme vacío, en contraposición con nuestro sentido al respecto.

El número de protones en el núcleo (llamado número atómico) determina qué elemento químico está presente. Por ejemplo, si hay un solo protón estaremos ante el Hidrógeno; si hay 6 protones será Carbono y si hay 92 será Uranio. En la Tabla Periódica de Elementos el Uranio, número atómico 92, está rodeado del Paladio, número atómico 91, y del Neptunio, número atómico 93. Conviene recordar que hay núcleos diferentes para un mismo elemento químico, dando lugar a los llamados isótopos. En el caso del uranio, por ejemplo, el isótopo Uranio 235 tiene 143 neutrones en su núcleo (que sumados a sus 92 protones hacen el número 235), mientras que el isótopo Uranio 238 tiene 146 neutrones en el núcleo. En definitiva, si pudiéramos "observar con detalle" los átomos del uranio encontraríamos que unos núcleos difieren de otros en el número de sus neutrones. La llamada composición isotópica del uranio nos dice que un 0,7% del uranio existente en la Naturaleza es Uranio 235 y, prácticamente, todo el resto es Uranio 238 (existen otros isótopos en porcentajes muy menores).

Los tres isótopos conocidos del hidrógeno son el Hidrógeno 1, que es el ordinario, común o liviano y que tiene en su núcleo sólo el protón característico; el Deuterio, que tiene además un neutrón en el núcleo (por eso es Hidrógeno 2) y el Tritio, que tiene dos neutrones en el núcleo (por eso es Hidrógeno 3). Recordemos que los números a la derecha del nombre o del símbolo son la suma de protones y neutrones. La estabilidad de los núcleos depende de dos fuerzas que deben estar en equilibrio armónico: una fuerza de atracción neutrón-neutrón y protón-neutrón y una fuerza de repulsión protón-protón (recordemos que los protones tienen todos carga positiva). Cuando el equilibrio no existe la inestabilidad se manifiesta a través de la liberación de partículas y ondas electromagnéticas portadoras de energía. Se dice entonces que los respectivos núcleos son radiactivos pues están propensos a desintegrarse y emitir radiactividad.

Repasemos las principales desintegraciones radiactivas. La desintegración alfa ocurre cuando la repulsión entre protones es grande y supera a las fuerzas de atracción. La partícula alfa que se desprende del núcleo inestable está formada por dos protones y dos neutrones conformando, por lo tanto, un núcleo de Helio 4 (helio por tener dos protones). Esos 2 protones y 2 neutrones salen del núcleo original, el que se transforma en un núcleo de otro elemento distinto. Por ejemplo, el núcleo original de Seaborgio 157 se transforma en uno de Rutherforio 155 luego de la desintegración alfa. Parece que se cumpliera el viejo sueño de los alquimistas de la transformación de la materia.

La desintegración beta, por su parte, ocurre cuando el desequilibrio se debe a exceso de neutrones en el núcleo. Un neutrón se transforma en un protón más un electrón que es liberado, tomando el nombre de partícula beta negativa, junto a un neutrino que es una partícula supletoria neutra, de masa prácticamente nula, que se lleva parte de la energía liberada. EI núcleo original del Carbono 14, por ejemplo, se transforma en Nitrógeno 14 debido a que tiene un protón más luego de la desintegración beta. Cuando se dice que el Carbono 14 tiene una vida media de 5730 años significa que en el transcurso de 5730 años la mitad de los núcleos de Carbono 14 existentes en la Naturaleza se desintegra de esta forma. Como veremos más adelante esta información es importante para fines de datación.

Tanto los rayos gamma como tos rayos x son radiaciones electromagnéticas que sólo difieren de la luz por tener su longitud de onda mucho más corta. A su vez la única diferencia entre los rayos gamma y los x es su procedencia. Mientras los rayos gamma resultan de la redistribución de la carga eléctrica dentro de los núcleos, o sea que transportan un exceso de energía aun existente en el núcleo luego de una desintegración alfa o beta, los rayos x tienen origen fuera del núcleo.

Según vimos antes, la materia tiene un gran vacío interior imperceptible para nosotros, pero no para las radiaciones que se mueven al nivel de los átomos. A partir de esto es fácil imaginar que las radiaciones que hemos visto puedan atravesar la materia, o no, dependiendo de leyes de la física nuclear muy complejas que rigen las interacciones de las radiaciones con la materia y que impiden muchas veces esa "travesía". La experiencia nos indica que las partículas alfa se desplazan apenas unos centímetros en el aire y alcanza una hoja de papel o nuestra piel para detenerlas. Por su dimensión son capaces de grandes daños al nivel molecular, de allí que sean muy peligrosas si ingresan a nuestro organismo Las partículas beta, por su parte, llegan a desplazarse hasta 13 metros en el aire, en tanto son capaces de recorrer tres milímetros en el agua, igual que en el cuerpo humano. Finalmente, los rayos gamma recorren cientos de metros en el aire, hasta 65 metros en el agua y para detenerlos se necesita una pared de cemento de un metro de espesor o un blindaje adecuado de plomo.

Las radiaciones pueden causar en el cuerpo humano ionización y excitación electrónica suficientes para provocar la destrucción de ciertas moléculas -proteínas, por ejemplo- que juegan un papel importante en el funcionamiento de las células vivas. Dependiendo de la magnitud de la irradiación, la afectación puede trasladarse a los tejidos o a los órganos. Es bueno saber que el hombre convive con radiaciones de origen natural, que no son pocas. La radiación cósmica, por ejemplo, proviene de los diversos procesos de formación y evolución del universo. La defensa natural que tenemos contra los rayos cósmicos es nuestra atmósfera, por lo que cuanto más alto nos encontremos más radiación cósmica recibimos, A pesar de esto las poblaciones que viven en las zonas altas del planeta, no por ello, viven menos que las otras.

La llamada radiación externa proviene de materias radiactivas existentes en nuestro propio planeta, como son el uranio, el torio y el radio y sus derivados, como el radón. El radón es un gas noble inodoro e incoloro producto de la desintegración del radio, Este, a su vez es un elemento proveniente de la cadena de desintegración del uranio, que forma parte de la composición natural de los suelos de la corteza terrestre. El radón es un emisor alfa que tiene una vida media de 3,6 días, pero algunos de sus descendientes, emisores alfa unos y beta-gamma otros, tienen vida media menor a los 30 minutos, lo que los hace especialmente peligrosos.

El radón se concentra en los suelos (entre un 80% y un 90%) y en los materiales de construcción (10% a 20%). Esa proporción justifica que haya más radón en las casas que en los apartamentos. Los estudios realizados en el ámbito mundial lo sindican como posible causante de cáncer, pero es muy difícil sacar una conclusión definitiva, La recomendación es ventilar bien las casas y no permanecer mucho tiempo en lugares cerrados y estrechos sin cambiar el aire ambiental. La llamada radiación interna, por su parte, proviene de las sustancias que respiramos, bebemos o comemos, las que contienen Potasio, Carbono 14, Tritio, etc. La leche es más radiactiva que la cerveza, por ejemplo. Los porcentajes de participación de las fuentes naturales y artificiales en la dosis global que recibe la población son, según fuentes españolas, las siguientes:

- Radiación natural: - Radón y Torón......................36,9%
- Radiación terrestre externa.................................13,6%
- Radiación terrestre interna................................ .. 8,7%
- Radiación cósmica...............................................10,1%
- Radiación artificial - Médica..................................30,4%
- Precipitaciones radiactivas y Energía Nuclear......0,3%

Apreciamos que, más allá de la radiación natural, que podemos considerar inevitable y con la que convivimos todos, existe otra artificial cercana a la mitad de la natural, proveniente casi totalmente de las aplicaciones médicas.

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