Radiación

Energías no renovables. Energía nuclear. Mecanismos de propagación. Orígenes. Efectos. Emisión de energía. Ondas electromagnéticas. Partículas. Radiación corpuscular

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Desde que el hombre comenzó a utilizar la energía nuclear como fuente de energía, una nueva y grave amenaza de contaminación se cierne sobre toda la biosfera. Este tipo partículas radioactivas pueden ser liberadas de tres modos, a través de explosiones nucleares, a través de la utilización del agua como elemento refrigerante, y a través de residuos radioactivos que no hayan sido eliminados adecuadamente.

A través de nuestro trabajo explicaremos la base de la radiación, sus mecanismos de propagación, sus diferentes orígenes y variados efectos que produce en nuestro medio ambiente y en nuestro cuerpo. Luego daremos a conocer diferentes ejemplos en los cuales la fuerza de la radiación se ha escapado del control humano y a causado efectos irreparables en nuestro medio ambiente.

¿Qué es la radiación?

La radiación es una emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas o de diferentes tipos de partículas, radiación corpúscular.

Toda materia esta compuesta de átomos y todos los átomos, a su vez, están compuestos de un núcleo muy denso rodeado de electrones en órbita echo de protones y neutrones. Los protones tienen carga positiva y los átomos de cierto elemento tienen siempre un mismo número de ellos. Los neutrones, en cambio, no tienen carga eléctrica y los átomos de un elemento en particular pueden contener variados números de ellos. Estas variaciones se llaman isótopos y están denotadas por el total numero de neutrones y protones que contienen. Los electrones, por otro lado, tienen carga negativa y su numero en un átomo generalmente concuerda con el número de protones, haciendo que el átomo quede eléctricamente neutro.

Ya que las cargas similares se repelen, los protones en un átomo siempre tienden a expulsar el núcleo, sin embargo, una poderosa fuerza localizada, une el núcleo a pesar de la repulsión eléctrica de sus cargas. Los neutrones son los que ayudan a mantener el balance de estas fuerzas opuestas. Algunos átomos se unen con muchos o muy pocos neutrones para mantener un equilibrio. Este tipo de átomos son los isótopos radioactivos los que buscan estabilidad entregando energía en un proceso llamado caída radioactiva. El núcleo tiene solo unas pocas maneras de crear un balance estable de protones y neutrones. Muchas de estas formas producen radiación en la forma de partículas subatómicas o rayos.

Todo tipo de vida en la tierra esta indiscutiblemente asociada con la exposición a la radiación del medio ambiente proveniente de diversos orígenes. Algunas se originan en la naturaleza misma y otras se originan a través de la intervención del hombre, a este de tipo de radiaciones las llamamos artificiales.

La radiación estuvo presente en la primera gran explosión llamada “big bang” la cual se cree que dio origen al universo hace 20000 millones de años. Desde ese momento se ha dispersado por el cosmos, convirtiendo los materiales radioactivos, en parte integrante de la tierra desde el momento de su formación. Incluso nosotros somos ligeramente radioactivos, ya que todo organismo contiene vestigios de sustancias radiactivas.

Desde el descubrimiento de los rayos-X y la radiactividad natural a fines del siglo XIX, los efectos y usos de estas radiaciones han estado en constante estudio. Ya que toda la vida en nuestro planeta se ha desarrollado en este medio ambiente radioactivo, podemos cuantificar estos niveles naturales de radioactividad. La exposición a este tipo de radiación es inevitable, y de aquí nace el concepto de radiación natural de fondo o background. Esta exposición a la radiación puede estar afectada por factores de localidad, nutricionales, ocupacionales, etc.

Se han encontrado alrededor de 340 nucleídos en la naturaleza de los cuales 70 son radioactivos. Todos los elementos que tienen un número atómico (Z) mayor que 80 poseen isótopos radioactivos, y todos los isótopos de elementos de Z mayor que 83 son radioactivos.

Existen 3 fuentes naturales de exposición a las radiaciones ionizantes:

  • Radiación Cósmica

  • Radionucleídos Cosmogénicos

  • Radionucleídos Primordiales

Nuestro espacio está siendo constantemente bombardeado por radiaciones ionizantes que corresponden a diferentes partículas de diversos orígenes y energías. Este tipo de radiación puede a su vez clasificarse de acuerdo a su origen como radiación de captura geomagnética, radiación cósmica galáctica y radiación cósmica solar. La primera está compuesta, principalmente por electrones y protones en órbita alrededor de la tierra por su campo magnético. Esta se encuentra en dos zonas o "cinturones", uno dentro y otro fuera de 2.8 radios terrestre en el Ecuador, con mayor intensidad en la zona exterior.

Los rayos cósmicos son originados fuera del sistema solar y sus fuentes y procesos no están claramente comprendidos. Sus energías se encuentran comprendidas entre 10 y 10 MeV pudiendo alcanzar hasta 10 MeV. Esta radiación de lata energía, protones, entran al sistema solar y parte de ella alcanza la superficie terrestre tomando el nombre de rayos cósmicos primarios o radiación cósmica galáctica primaria. Cuando esta radiación ingresa a la atmósfera terrestre, interactúa con otros núcleos de átomos presentes en ella originando otras partículas subatómicas, principalmente protones y neutrones y en menor cantidad electrones, mesones, fotones, etc. A esto se le denomina radiación cósmica secundaria. De esta manera se produce un efecto cascada o multiplicativo, es decir, un evento primario que da lugar a tantos como 108 eventos secundarios.

Estos dos tipos de radiaciones, primaria y secundaria, alcanzan la superficie terrestre dando lugar a dosis de radiación a través irradiaciones externas.

También existe otro componente que se conoce como radiación cósmica primaria solar que se origina en tiempos de alta actividad solar (1 o 2 veces en 11 años), principalmente protones de baja energía (10 MeV) y partículas alpha. A pesar de esto, estas partículas tienen energías medianamente bajas y no suelen causar significativos aumentos en la dosis de radiación en la superficie de la tierra.

La interacción entre núcleos de átomos estables y partículas subatómicas de la radiación cósmica secundaria originan cambios nucleares, es decir, transmutación nuclear. Como resultados de estas reacciones, se están produciendo continuamente radionúclidos en el medio natural. Estos corresponden a la radiación natural conocida como Radionucleídos Cosmogénicos. La transmutación nuclear se puede representar como:

Núcleo blancoBombardeo deNúcleo + partícula

Partículas producto Subatómica

Subatómicas o Radiación Gamma

Los Radionuclidos primordiales de orígen terrestre son aquellos que han estado presente en la tierra y sus aguas desde la formación del planeta. Estops se dividen en dos:

  • Radionuclidos primordiales singulares: sufren una sola etapa de decaimineto para dar un nuclido estable.

  • Radionucleidos Primordiales que forman parte de series de desintegración radiactiva. De estas existen tres series de desintegración:

  • Serie del Uranio

  • Serie del Torio

  • Serie del Actinio

  • El desarrollo de la tecnología y la ciencia ha afectado en cierta manera el equilibrio ecológico terrestre. Estos cambios pueden ser imperceptibles, notorios, permanentes, locales, de corto o largo plazo, etc., dependiendo del tiempo de exposición, concentración y clase de contaminación.

    Los seres humanos o el medio ambiente puede estar expuesto a la llamada “radiación artificial”, que tiene su origen en residuos radioactivos industriales, en explosiones nucleares con fines bélicos o de centrales nucleares, en ciertas minas o incluso por exposición a equipos de electromedicina o a nivel domestico (aviación, televisión). Estas se pueden dividir en tres grandes grupos:

    • Explosiones Nucleares

    • Producción de Potencia Nuclear

    • Usos médicos de la Radiación

    (Pero también cabe destacar las exposiciones provenientes del aumento del uso de radiaciones naturales)

    La radiación ionizante existe como partículas, tales como: alpha, beta, y gamma, o como ondas, que son parte del espectro electromagnético. Sus efectos varían, pero todos pueden ser mortales en grandes dosis. Toda interacción con este tipo de radiación en el medio ambiente ocurre a través de una cesión de energía. Esta cesión se traduce primeramente por una aparición de pares iónicos, esto es, un ion de carga positiva y un ion de carga negativa como mencionamos anteriormente. Luego de la formación de estos pares iónicos continúa la creación de moléculas ionizadas y de especies químicas de alta reactividad para producir reacciones químicas.

    Las sustancias radioactivas que se producen después de una explosión nuclear, constituyen la llamada "Radiación Residual" conformada por restos del artefacto nuclear e incorporación de material del medio, formando una masa muy luminosa y caliente conocida como bola de fuego, cuya temperatura alcanza los millones de grados. Cuando esta se enfría, todos los materiales vaporizados comienzan a solidificarse o condensarse dando origen al llamado "Fallout" o precipitación radioactiva cuyo comportamiento se verá afectada por ciertos factores.

    Estimar la energía de las radiaciones ionizantes procedentes de fuentes artificiales emitidas al medio ambiente, es el primer paso para evaluar las repercusiones que ellas puedan provocar. La energía que puede transferirse al medio a causa de una desintegración radiactiva, o a causa de una unidad de actividad medida en curies (Ci), difiere en ordenes de magnitud de una radionúclido a otro. Para poder realizar una estimación, es preciso entonces multiplicar la energía de la radiación de cada radionúclido particular por el flujo de su actividad que pasa a la atmósfera global.

    Los materiales radiactivos antropogénicos que son inyectados a la atmósfera provienen básicamente de tres fuentes: los ensayos y armas nucleares, los desechos de reactores nucleares de investigación y de reactores de potencia, y los desechos provenientes de vehículos espaciales impulsados por energía nuclear.

    El combustible carbón también contiene materiales radiactivos que son liberados a la atmósfera por combustión. Es por esta razón que se debe considerar como fuente emisora.

    Con el objeto de comparar las repercusiones ambientales de las emisiones radiactivas, es importante considerar los radionúclidos que más contribuyen a la cantidad total de radiación recibida a nivel de la población mundial. Estos son: tritio ( H), carbono-14 ( C), cesio-137 ( Cs), uranio 238

    ( U), radio-226 ( Ra), radón-222 ( Rn), plomo-210 ( Pb) y el plutonio-239

    ( Pu).

    En el gráfico que a continuación mostraremos muestra los flujos anuales de actividad descargada a la atmósfera total, dados en Ci, por fuentes naturales y antrópicas. En él podemos observar que el flujo anual de actividad es varias ordenes de magnitud superior de la actividad antropogénica, excepto en el caso de algunos del radionúclidos mostrados.

    Fuentes Armas Energía Combustión

    Naturales Nucleares Nucleoeléctrica del Carbón

    Rn 9 x 10 H 1,9 x 10 a H 1,5 x 10 Rn 2,3 x 10

    H 2 x 10 H 7,6 x 10 b Rn 4 x 10 Pb 6,6 x 10

    Pb 4,9 x 10 Cs 7 x 10 a C 3,4 x 10 U 3,3 x 10

    C 3,8 x 10 C 1,7 x 10 a Pb 2 x 10 Ra 65

    Ra 6,6 x 10 Rn 1,1 x 10 b U 3 U 16

    U 4 x 10 Pu 6 x 10 a Cs 1,7

    U 1,9 x 10 Pu 1 x 10 c Ra 1,4

    Cs d Pu 13 e U 1,5 x 10

    Pu d Pb 5,4 b Pu 9,4 x 10

    U 1,7 x 10 a

    U 1,6 x 10 a

    U 8,2 x 10 b

    Ra 3,6 x 10 b

    U 2,1 x 10 b

  • Ensayos de armas, 1945-1980 d) Por debajo del limite de detección

  • Producción de armas. 1972- 1981 e) Dispersada en la estratosfera por

  • Accidentes con armas vehículos espaciales

  • Las pruebas nucleares se siguen realizando en la actualidad pesar de las censuras de que son objetos, y, aunque se verifiquen bajo tierra o en regiones desérticas, no desaparece de ninguna forma el peligro que implican., a

    Las fuentes naturales por las cuales se emite radiación hacia nuestro medio ambiente son: las erupciones volcánicas, los incendios forestales, la erosión eólica, la putrefacción de plantas y animales y las descargas eléctricas.

    En el agua principalmente, la contaminación por elementos radiactivos, es consecuencia de la industria del uranio. Esto se debe a la utilización del agua para refrigerar el núcleo de una central nuclear, siendo esta devuelta a un río, luego de disminuir la radioactividad por decaimiento. Esta contiene cierta cantidad radioactividad que es transportada hasta el mar.

    Los puntos de sedimentación o acumulación de radioisótopos son importantes. Sólo son algunos isótopos los que sedimentan en el mar al unirse a otros elementos disueltos, precipitando. Otros se concentraran en los peces, preferentemente en las grasas, llegando a través de estos , al hombre.

    Actualmente, se ha señalado como fuente de contaminación radiactiva a la reciente construcción por Estados Unidos de América de una central nuclear para producir energía eléctrica en la Antártida, y a las explosiones nucleares de Francia en el Atolón de Mururoa.

    Toda la superficie de la tierra es bombardeada por radiaciones que nos llegan de afuera, del cosmos, algunas de ellas provenientes de la explosión primaria de la cual derivó el Universo.

    En 1911, Víctor Franz Hess, físico austríaco, descubrió los rayos cósmicos, comprobando que la intensidad de tales rayos aumenta con al altitud y no varia apenas con el tiempo. Si no existiera la atmósfera, la cual los filtra, estaríamos expuestos a variados efectos nocivos.

    Estos rayos producen, al atravesar la atmósfera, ionización del aire o sea, formación de iones por el fraccionamiento de moléculas o por adición o sustracción de electrones a los átomos, a las moléculas o a los agrupamientos de las ultimas. Estos rayos se clasifican en dos grandes grupos: blandos, principalmente formados por electrones que son frenados por un espesor de 10 cm de plomo y los rayos llamados duros, formados por corpúsculos capaces de atravesar metros de plomo. La energía de tales rayos cósmicos es fantástica alcanzando hasta millones de electron-voltios, superando así cualquier radiación radioactiva

    Mururoa

    Las 180 pruebas nucleares en Mururoa y Fangataufa han dispersado o creado en el medio ambiente miles de basureros nucleares, conteniendo miles de kilos de plutonio y otro altamente fisionables elementos.

    Todas estas pruebas liberan al aire y al océano casi la misma cantidad de radiación que producen. Estas radiaciones se han medido en diferentes partes del hemisferio sur, y junto con pruebas norteamericanas, británicas, rusas, etc., han contribuido al aumento del cáncer y los posibles daños post-parto. Las víctimas de estas pruebas son más numerosas que las del desastre de Chernobyl, sin considerar los enormes daños que han causado en el ambiente, tales como: suelos contaminados, desechos del equipamiento, ropas contaminadas, etc.

    Por ejemplo el 25 de julio de 1979, una explosión causó varias fracturas en un lado del atolón, y luego en la primavera de 1981, un ciclón submarino causo la dispersión de material radioactivo en una rango de 30000 metros cuadrados. Las acumulaciones de radiación en el suelo marino pueden causar irreparables daños en la cadena alimenticia marina, causando problemas en los recursos marítimos de la costa pacifica.