Radiactividad

Radiación. Radiación alfa. Radiación beta. Radiación gamma. Contador Geiger. Enfermedades. Peligros para la salud. Efectos de la exposición. Chernobil. Residuos radiactivos

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1. Definición de radiactividad

La radiactividad es la capacidad que manifiestan ciertos elementos químicos de emitir partículas o radiaciones de forma espontánea o artificial. Cuando el núcleo de estos átomos se escinde (fisión), se libera energía en forma de radiación alfa, beta y gamma. A este proceso se le denomina decaimiento radiactivo.

1.1 ¿Qué es la radiactividad?

La radiactividad no es nada nuevo. Existe desde que se formó la Tierra hace 4500 millones de años. No se puede percibir por el olfato, el gusto, el tacto, el oído ni la vista. Sólo en los últimos años se ha aprendido a detectarla, medirla y controlarla.

Al contrario de la creencia popular, la radiación no sólo la produce la industria nuclear o las armas nucleares. En efecto, un 87% de la dosis de radiación que recibimos proviene de fuentes naturales. La radiación está en todas partes: en los hogares, en el aire que se respira, en los alimentos que se ingieren; incluso el cuerpo es radiactivo. La propia Tierra es radiactiva por naturaleza y expone a los habitantes a la radiación proveniente de las rocas superficiales y los suelos.

El resto de la radiación proviene de las actividades humanas. La fuente más conocida y más amplia es la aplicación médica. Innumerables son los beneficios que reporta el uso de la radiación en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades. Con ella se ha podido realizar exploraciones del cerebro y los huesos, tratar el cáncer y usar elementos radiactivos para dar seguimiento a hormonas y otros compuestos químicos de los organismos.

Probablemente sea menos conocida la función que desempeña la radiación en la industria, la agricultura y la investigación. La inspección de soldaduras, la detección de grietas en metal forjado o fundido, el alumbrado de emergencia, la datación de antigüedades y la preservación de alimentos son algunas de sus numerosas aplicaciones.

En promedio, la industria nuclear representa menos del 0,1% de la radiación total que el hombre recibe.

Cuando se viaja en avión, se expone a recibir una radiación mayor, ya que hay menos protección contra los rayos cósmicos. Un pasajero que viaje en avión a una altitud normal recibe en una hora, una dosis de radiación cuatro veces mayor, que la que recibe de toda la industria nuclear en un año.

La radiactividad puede ser peligrosa en determinadas circunstancias y sus riesgos no deben tomarse a la ligera. Puede dañar las células del organismo y la exposición a altos niveles, puede ser nociva e incluso fatal si se trata de manera inadecuada, por eso lleva un largo proceso de investigación y descubrimientos abriéndose las puertas de la era nuclear.

2. Clases de radiación

Se comprobó que la radiación puede ser de tres clases diferentes:

  • Radiación alfa: Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de Helio). Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes aunque muy ionizantes.

  • Radiación beta: Son flujos de electrones (beta menos) o positrones (beta más) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando este se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnéticos. Es más penetrante aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto cuando un átomo expulsa una partícula beta aumenta o disminuye su número atómico una unidad (debido al protón ganado o perdido).

  • Radiación gamma: Son ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al no tener carga, los campos eléctricos y magnéticos no la afectan.

  • Las leyes de desintegración radiactiva, descritas por Soddy y Fajans, son:

    • Cuando un átomo radiactivo emite una partícula alfa, la masa del átomo resultante disminuye en 4 unidades y el número atómico en 2.

    • Cuando un átomo radiactivo emite una partícula beta, el número atómico aumenta o disminuye en una unidad.

    • Cuando un núcleo excitado emite radiación gamma no varía ni su masa ni su número atómico, solo pierde una cantidad de energía hv (donde "h" es la constante de Planck y "nu" es la frecuencia de la radiación emitida").

    Las dos primeras leyes nos indican que cuando un átomo emite una radiación alfa o beta se transforma en otro átomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo, transformándose en otro, y así sucesivamente, dando lugar a las llamadas series radiactivas.

    2.1 Contador Geiger

    'Radiactividad'

    Cuando una partícula radiactiva se introduce en un contador Geiger, produce un breve impulso de corriente eléctrica. La radiactividad de una muestra se calcula por el número de estos impulsos.

    3. Riesgos para la salud

    El riesgo para la salud no sólo depende de la intensidad de la radiación y la duración de la exposición, sino también del tipo de tejido afectado y de su capacidad de absorción, por ejemplo, los órganos reproductores son 20 veces más sensibles que la piel.

    3.1 Dosis aceptable de irradiación

    En general se considera que el medio ambiente natural (alejado de cualquier fuente radiactiva) es inofensivo: emite una radiación inferior a 0,00012 mSv/h o 0,012 mrem/h.

    Si se tiene que poner un umbral mínimo de inocuidad, la dosis se vuelve “peligrosa” a corto plazo a partir de los 0,002 mSv/h o 0,2 mrem/h.

    Pero esto es en teoría. Como en el caso de las radiografías, todo depende del tiempo durante el cual se expone a la persona a las radiaciones. Las palabras clave son: “Tiempo, Blindaje, Distancia”. Puede estar bajo una radiación con una dosis de 50 mSv/h sin arriesgar su vida si no está más de 5 s expuesto a la fuente, puesto que la dosis recibida es muy débil

    3.2 Dosis máxima permitida

    Se trata de una dosis acumulada, una exposición continua a las radiaciones ionizantes durante un año que tiene en cuenta ciertos factores de ponderación. Hasta 1992 los valores variaban de un factor 4 entre Europa y Estados Unidos. Hoy estas dosis están estandarizadas y son periódicamente revisadas, a la baja.

    La dosis acumulada de una fuente radiactiva artificial es peligrosa a partir de 500 mSv o 50 rem, donde se empiezan a notar los primeros síntomas de alteración sanguínea. ¡En 1992 la dosis máxima permitida para una persona que trabajara bajo radiaciones ionizantes se fijaba en 15 mSv sobre los 12 últimos meses en Europa (CERN e Inglaterra) y en 50 mSv sobre los 12 últimos meses en Estados Unidos! Desde agosto de 2003 la dosis máxima permitida ha pasado a 20 mSv sobre los 12 últimos meses.

    Recordemos de paso que en un escáner médico recibimos aproximadamente 150 mSv en media jornada. Estaríamos en una zona roja en una central nuclear. Para evitar todo síntoma de alteración sanguínea, es mejor limitarse a un máximo de tres exámenes de este tipo por año.

    4. Efectos de la radiactividad:

    4.1 Efectos sobre el hombre: Según la intensidad de la radiación y su localización (no es lo mismo una exposición a cuerpo entero que una sola zona), el enfermo puede llegar a morir en el plazo de unas horas a varias semanas. Y en cualquier caso, si no sobreviene el fallecimiento en los meses siguientes, el paciente logra recuperarse, sus expectativas de vida habrán quedado sensiblemente reducidas.

    Los efectos nocivos de la radioactividad son acumulativos. Esto significa que se van sumando hasta que una exposición mínima continua se convierte en peligrosa después de cierto tiempo. Exposiciones a cantidades no muy altas de radioactividad por tiempo prolongado pueden resultar en efectos nefastos y fatales para el ser humano. La siguiente lista describe las condiciones que se pueden expresar cuando uno es víctima de enfermedad por radiación.

    Náuseas, vómitos, convulsiones, delirios, dolores de cabeza, diarrea, perdida de pelo, perdida de dentadura, reducción de los glóbulos rojos y blancos en la sangre, daño al conducto gastrointestinal, perdida de la mucosa de los intestinos, hemorragias, esterilidad, infecciones bacterianas, cáncer, leucemia, cataratas, daño genéticos, mutaciones, genéticas, nacimientos de niños anormales, daño cerebral, daños al sistema nervioso, cambio de color de pelo a gris y quemaduras en la piel.

    4.2 Efectos sobre los animales y plantas: Los líquenes son muy vulnerables a la contaminación radiactiva. De ahí que muchos renos de Laponia, que se alimentan de unos líquenes llamados musgos de reno, hubieran de ser sacrificados tras el accidente de Chernobil.

    Si los animales han sido irradiados, a los pocos días o semanas presentarán diarreas, irritabilidad, pérdida de apetito y apatía, pudiendo quedar estériles para más o menos tiempo según su grado de exposición. Si es así los órganos internos estarán contaminados y algunos elementos radiactivos (como el estroncio) se habrán introducido en los huesos, donde permanecerán durante toda la vida mermando las defensas del organismo y haciéndole presa fácil para las enfermedades. Por eso, si se han de consumir animales habrán de evitarse tanto los huesos como sus órganos. La única solución para eliminar la radiactividad es el tiempo y los cuidados, además de no seguir expuesto a productos radioactivos.

    4.3 Accidente de Chernóbil

    4.3.1 El accidente

    En agosto de 1986, en un informe remitido a la Agencia Internacional de Energía Atómica, se explicaban las causas del accidente en la planta de Chernóbil. Este reveló que el equipo que operaba en la planta el día 26 de abril de 1986, se propuso realizar un experimento con la intención de aumentar la seguridad del reactor. Para ello deberían averiguar durante cuanto tiempo continuaría generando electricidad la turbina de vapor una vez cortada la afluencia de vapor. Las bombas refrigerantes de emergencia, en caso de avería, requerían de un mínimo de potencia para ponerse en marcha y los técnicos de la planta desconocían cual era ese mínimo. Una vez cortada la afluencia de vapor, se desconocía si la turbina podía mantener las bombas funcionando.

    Para realizar este experimento, los técnicos no querían detener el reactor para evitar un fenómeno conocido como envenenamiento por xenón. Entre los productos de fisión que se producen dentro del reactor, se encuentra el xenón, un gas muy absorbente de neutrones. Mientras el reactor está en funcionamiento de modo normal, se producen tantos neutrones que la absorción es mínima, pero cuando la potencia es muy baja o el reactor se detiene, la cantidad de xenón 135 aumenta e impide la reacción en cadena por unos días. Cuando el xenón 135 decae es cuando se puede reiniciar el reactor.

    Los operadores insertaron las barras de control para disminuir la potencia del reactor y esta decayó hasta los 30 MW. Con un nivel tan bajo, los sistemas automáticos pueden detener el reactor y por esta razón los operadores desconectaron el sistema de regulación de la potencia, el sistema de emergencia refrigerante del núcleo y otros sistemas de protección.

    Con 30 MW comienza el envenenamiento por xenón y para evitarlo aumentaron la potencia del reactor subiendo las barras de control, pero con el reactor a punto de apagarse, los operadores retiraron manualmente demasiadas barras de control. De las 170 barras de acero al boro que tenía el núcleo, las reglas de seguridad exigían que hubiera siempre un mínimo de 30 barras bajadas y en esta ocasión dejaron solamente 8 barras bajadas. Con los sistemas de emergencia desconectados, el reactor experimentó una subida de potencia extremadamente rápida que los operadores no detectaron a tiempo. A la 1:23, 4 h después de comenzar el experimento, algunos en la sala de control, comenzaron a darse cuenta de que algo andaba mal.

    Cuando quisieron bajar de nuevo las barras de control, estas no respondieron debido a que posiblemente ya estaban deformadas por el calor y las desconectaron para permitirles caer por gravedad. Se oyeron fuertes ruidos y entonces se produjo una explosión causada por la formación de una nube de hidrógeno dentro del núcleo, que hizo volar el techo de 100 t del reactor provocando un incendio en la planta y una gigantesca emisión de productos de fisión a la atmósfera.

    Comenzó entonces la construcción de un túnel por debajo del reactor accidentado para afianzar el terreno y evitar que el núcleo se hundiera debido al peso de los materiales arrojados. En un mes y 4 días se terminó el túnel y se inició el levantamiento de una estructura denominada sarcófago, que envolvería al reactor aislándolo del exterior.

    4.3.2 Consecuencias

    La explosión provocó la mayor catástrofe en la historia de la explotación civil de la energía nuclear. Presuntamente originado por la realización de un experimento, mueren en el momento del accidente 31 personas, alrededor de 350.000 personas tienen que ser evacuadas de los 155.000 km² afectados, permaneciendo extensas áreas deshabitadas durante muchos años. La radiación se extendió a la mayor parte de Europa, permaneciendo los índices de radiactividad por encima de niveles inocuos durante varios días. Se estima que se liberó unas 500 veces la radiación que la bomba atómica arrojada en Hiroshima en 1945.

    'Radiactividad'
    En enero de 1993, la IAEA revisó el análisis sobre las causas, atribuyendo a un fallo en el diseño del reactor y no a error humano. La IAEA en 1986 había citado como causas el manejo del reactor por los operadores. El error en el diseño se consideró debido a que este tipo de reactores posee reactividad positiva, al contrario que los reactores BWR o PWR. Esta característica hace que un calentamiento anormal del refrigerante produzca un aumento del número de fisiones, y por tanto un mayor calentamiento, produciendo una reacción en cadena. Por su importancia en la seguridad de la planta se consideró un error de diseño.

    Ucrania siguió utilizando Chernobil debido a que no tenía dinero para construir otra central hasta que en 2000 la Unión Europea y otras organizaciones dieron dinero para mejorar otras centrales del país y que Chernobil se cerrara definitivamente.

    Todos estos desastres son causados por una mala utilización de todos estos materiales radiactivos. Lo que provoca aún más problemas es el lugar de dónde colocar los residuos radiactivos.

    5. Residuos radiactivos

    5.1 DEFINICION: todo materia o producto de desecho que contiene o esté contaminado de nucleidos radiactivos en niveles o concentraciones superiores a los establecidos por las autoridades y para los que no se prevé ningún uso.

    5.2 CARACTERISTICAS:

    -Estos residuos tienen la propiedad de emitir radiaciones ionizantes.

    -Pierden actividades progresivamente con el paso del tiempo.

    5.3 FACTORES

    Hay una gran variedad de residuos radioactivos, clasificándose según estos factores:

    -a) el período de semidesintegración : tiempo que tarda una masas de un isótopo en reducirse a la mitad. Existen residuos radiactivos de vida corta, que pierden la mitad de su actividad en menos de 30 años, residuos radiactivos de vida larga, que tardan mas de 30 años en perder la mitad de su actividad.

    -b) La intensidad de su actividad, para la que se fijan unos límites máximos en cada elemento. Así, existen residuos de alta actividad que contienen emisores alfa de larga vida, en los que se superan los limites fijados y suelen ser los combustibles generados en las centrales nucleares; y los residuos de baja y media actividad que contienen radionucleidos emisores beta o gamma de período corto y vida corta, no superan los límites máximos, su origen es diverso e influyen en las herramientas y materiales de mantenimiento de centrales nucleares: guantes, jeringuillas, etc

    -c) Toxicidad: elemento fundamental de clasificación que refleja la cantidad de radiaciones ionizantes que emiten los radionucleidos y que disminuye con el tiempo.

    5.4 ALMACENAMIENTO DE RESUDUOS RADIACTIVOS

    Los residuos radiactivos no pueden ser eliminados mediante los procesos normales de eliminación de residuos; para evitar su dispersión en le medio ambiente, con los peligros que ello generaría, es necesario su almacenamiento en lugares especiales, con el fin de aislarlos del medio el tiempo suficiente para que desaparezca la radiactividad que contienen.

    -Los residuos de baja y media actividad se inmovilizan en depósitos de hormigón.

    -los de alta actividad tienen dos tipos de emplazamientos

  • centralizado, como en las piscinas situadas en las propias centrales, en las que son sometidos a un enfriamiento durante largos periodos de tiempo;

  • emplazamiento definitivo o depósito geológico, constituido por formaciones geológicas profundas.

  • La gestión de los residuos radiactivos la realizan diferentes empresas según cada país. En España, la empresa ENRESA se encarga de la eliminación de los residuos en el centro de almacenamiento de El Cabril (Córdoba). Donde se recogen residuos de baja y media actividad y que contiene un sistema de 3 barreras aislantes:

    1-Los contenedores de almacenamiento de residuos

    2-Las estructuras de almacén, la cobertura y la red de control de infiltraciones que evita que el agua llegue a los bidones.

    Toda la instalación está sometida a un programa de vigilancia y control, con análisis de muestras de agua y de aire, para poder establecer el grado de eficacia de las barreras.

    Otros medios menos utilizados son:

    -Evacuación en los hielos polares.

    -Evacuación en el subsuelo marino

    -Lanzamiento al espacio exterior.

    6. Bibliografía

    La información con la que me ha sido posible elaborar cuidadosa y detenidamente este fastuoso trabajo la he obtenido de diversas fuentes:

    • Internet, lógicamente nos ofrece a todos un gran servicio de información en todos los aspectos y temas; las páginas que me han brindado su información son:

      • La Web www.google.com

      • La Web wikipedia.org

    • Enciclopedias; no hay nada como el saber plasmado e la escritura, es ameno de leer y ofrece información muy fiable; Yo, personalmente las prefiero a Internet, pero no es este tema de discusión el objetivo de la bibliografía sin más dilación expondré a continuación las enciclopedias que he tenido el lujo de consultar:

    • El libro: Ciencias de la Tierra y Medioambientales. Los autores de tan susodicha obra son: Diodora Calvo, Joaquin Salvachúa y Mª Teresa Molina, de la editorial: mc graw hill edición del 2004

    • La enciclopedia (también bastante reciente) que publicó el diario informativo de relevante importancia “El País” por tomos semanales junto a la editorial “Salvat”.