Usos pacíficos de la energía nuclear

Mecánica. Nucleo atómico y radiación. Fusión y fisión. Radiactividad. Fuerzas, armas nucleares. Reactores. Aplicaciones

  • Enviado por: Duke
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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Introducción

La teoría nuclear moderna se basa en la idea de que los núcleos están formados por neutrones y protones que se mantienen unidos por fuerzas "nucleares" extremadamente poderosas. Para estudiar estas fuerzas nucleares, los físicos tienen que perturbar los neutrones y protones bombardeándolos con partículas extremadamente energéticas. Estos bombardeos han revelado más de 200 partículas elementales, minúsculos trozos de materia, la mayoría de los cuales, sólo existe durante un tiempo mucho menor a una cienmillonésima de segundo.

En este trabajo también explicaremos la fisión y fusión nuclear; sobre los tipos de reactores que se ocupan actualmente para producir energía o para fines científicos.

Átomo

En la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeña que podía concebirse. Esa "partícula fundamental", se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego "no divisible".

El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él; con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII, los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en elementos. Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, en tanto que, el aire, es una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.

Actualmente, sabemos que el átomo está formado por un pequeño núcleo, cargado positivamente, rodeado de electrones. El núcleo, que contiene la mayor parte de la masa del átomo, está compuesto a su vez de neutrones y protones, unidos por fuerzas nucleares muy intensas, mucho mayores que las fuerzas eléctricas que ligan los electrones al núcleo; respecto al tamaño y masa del átomo, por ejemplo, tenemos que el hidrógeno (el más ligero de todos), tiene un diámetro de aproximadamente 10-10 m (0,0000000001 m) y una masa alrededor de 1.7 × 10-27 kg. (la fracción de un kilogramo representada por 17 precedido de 26 ceros y un punto decimal). Un átomo es tan pequeño que una sola gota de agua contiene más de mil trillones de átomos.

El Núcleo Atómico y la Radiactividad

Una serie de descubrimientos importantes realizados hacia finales del siglo XIX dejó claro que el átomo no era una partícula sólida de materia que no pudiera ser dividida en partes más pequeñas. En 1895, el científico alemán Wilhelm Conrad Roentgen anunció el descubrimiento de los rayos X, que pueden atravesar láminas finas de plomo. En 1897, el físico inglés J. J. Thomson descubrió el electrón, una partícula con una masa muy inferior a la de cualquier átomo. Y, en 1896, el físico francés Antoine Henri Becquerel comprobó que determinadas sustancias, como las sales de uranio, generaban rayos penetrantes de origen misterioso. El matrimonio de científicos franceses formado por Marie y Pierre Curie aportó una contribución adicional a la comprensión de esas sustancias "radiactivas". Como resultado de las investigaciones del físico británico Ernest Rutherford, se demostró que el uranio y algunos otros elementos pesados, como el torio o el radio, emiten tres clases diferentes de radiación, inicialmente denominadas rayos alfa (a), beta (b) y gamma (g). Las dos primeras, que según se averiguó están formadas por partículas eléctricamente cargadas, se denominan actualmente partículas alfa y beta. Posteriormente se comprobó que las partículas alfa son núcleos de helio (ver más abajo) y las partículas beta son electrones. Estaba claro que el átomo se componía de partes más pequeñas. Los rayos gamma fueron finalmente identificados como ondas electromagnéticas, similares a los rayos X pero con menor longitud de onda.

El descubrimiento de la naturaleza de las emisiones radiactivas permitió a los físicos profundizar en el átomo, que según se vio consistía principalmente en espacio vacío. En el centro de ese espacio se encuentra el núcleo, que sólo mide, aproximadamente, una diezmilésima parte del diámetro del átomo. Rutherford dedujo que la masa del átomo está concentrada en su núcleo. También postuló que los electrones, de los que ya se sabía que formaban parte del átomo, viajaban en órbitas alrededor del núcleo. El núcleo tiene una carga eléctrica positiva; los electrones tienen carga negativa. La suma de las cargas de los electrones es igual en magnitud a la carga del núcleo, por lo que el estado eléctrico normal del átomo es neutro.

En 1919, Rutherford expuso gas nitrógeno a una fuente radiactiva que emitía partículas alfa. Algunas de estas partículas colisionaban con los núcleos de los átomos de nitrógeno. Como resultado de estas colisiones, los átomos de nitrógeno se transformaban en átomos de oxígeno. El núcleo de cada átomo transformado emitía una partícula positivamente cargada. Se comprobó que esas partículas eran idénticas a los núcleos de átomos de hidrógeno. Se las denominó protones. Las investigaciones posteriores demostraron que los protones forman parte de los núcleos de todos los elementos.

No se conocieron más datos sobre la estructura del núcleo hasta 1932, cuando el físico británico James Chadwick descubrió en el núcleo otra partícula, el neutrón, que tiene casi exactamente la misma masa que el protón pero carece de carga eléctrica. Entonces se vio que el núcleo está formado por protones y neutrones. En cualquier átomo dado, el número de protones es igual al número de electrones y, por tanto, al número atómico del átomo.

Fuerzas nucleares

La teoría nuclear moderna se basa en la idea de que los núcleos están formados por neutrones y protones que se mantienen unidos por fuerzas "nucleares" extremadamente poderosas. Para estudiar estas fuerzas nucleares, los físicos tienen que perturbar los neutrones y protones bombardeándolos con partículas extremadamente energéticas. Estos bombardeos han revelado más de 200 partículas elementales, minúsculos trozos de materia, la mayoría de los cuales, sólo existe durante un tiempo mucho menor a una cienmillonésima de segundo.

Este mundo subnuclear salió a la luz por primera vez en los rayos cósmicos. Estos rayos están constituidos por partículas altamente energéticas que bombardean constantemente la Tierra desde el espacio exterior; muchas de ellas atraviesan la atmósfera y llegan incluso a penetrar en la corteza terrestre. La radiación cósmica incluye muchos tipos de partículas, de las que algunas tienen energías que superan con mucho a las logradas en los aceleradores de partículas. Cuando estas partículas de alta energía chocan contra los núcleos, pueden crearse nuevas partículas. Entre las primeras en ser observadas estuvieron los muones (detectados en 1937). El muón es esencialmente un electrón pesado, y puede tener carga positiva o negativa. Es aproximadamente 200 veces más pesado que un electrón. La existencia del pión fue profetizada en 1935 por el físico japonés Yukawa Hideki, y fue descubierto en 1947. Según la teoría más aceptada, las partículas nucleares se mantienen unidas por "fuerzas de intercambio" en las que se intercambian constantemente piones comunes a los neutrones y los protones. La unión de los protones y los neutrones a través de los piones es similar a la unión en una molécula de dos átomos que comparten o intercambian un par de electrones común. El pión, aproximadamente 270 veces más pesado que el electrón, puede tener carga positiva, negativa o nula.

Liberación de la energía nuclear

En 1905, Albert Einstein desarrolló la ecuación que relaciona la masa y la energía, E = mc2, como parte de su teoría de la relatividad especial. Dicha ecuación afirma que una masa determinada (m) está asociada con una cantidad de energía (E) igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (c). Una cantidad muy pequeña de masa equivale a una cantidad enorme de energía. Como más del 99% de la masa del átomo reside en su núcleo, cualquier liberación de grandes cantidades de energía atómica debe provenir del núcleo.

Hay dos procesos nucleares que tienen gran importancia práctica porque proporcionan cantidades enormes de energía: la fisión nuclear —la escisión de un núcleo pesado en núcleos más ligeros— y la fusión termonuclear —la unión de dos núcleos ligeros (a temperaturas extremadamente altas) para formar un núcleo más pesado. El físico estadounidense de origen italiano Enrico Fermi logró realizar la fisión en 1934, pero la reacción no se reconoció como tal hasta 1939, cuando los científicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann anunciaron que habían fisionado núcleos de uranio bombardeándolos con neutrones. Esta reacción libera a su vez neutrones, con lo que puede causar una reacción en cadena con otros núcleos. En la explosión de una bomba atómica se produce una reacción en cadena incontrolada. Las reacciones controladas, por otra parte, pueden utilizarse para producir calor y generar así energía eléctrica, como ocurre en los reactores nucleares.

La fusión termonuclear se produce en las estrellas, entre ellas el Sol, y constituye su fuente de calor y luz. La fusión incontrolada se da en la explosión de una bomba de hidrógeno. En la actualidad, se está intentando desarrollar un sistema de fusión controlada.

Radiactividad artificial

Los experimentos llevados a cabo por los físicos franceses Frédéric e Irène Joliot-Curie a principios de la década de 1930 demostraron que los átomos estables de un elemento pueden hacerse artificialmente radiactivos bombardeándolos adecuadamente con partículas nucleares o rayos. Estos isótopos radiactivos (radioisótopos) se producen como resultado de una reacción o transformación nuclear. En dichas reacciones, los algo más de 270 isótopos que se encuentran en la naturaleza sirven como objetivo de proyectiles nucleares.

Energía nuclear de fisión

Las dos características fundamentales de la fisión nuclear en cuanto a la producción práctica de energía nuclear resultan evidentes en la ecuación expuesta anteriormente. En primer lugar, la energía liberada por la fisión es muy grande. La fisión de 1 kg. de uranio235 libera 18,7 millones de kilovatios hora en forma de calor. En segundo lugar, el proceso de fisión iniciado por la absorción de un neutrón en el uranio235 libera un promedio de 2,5 neutrones en los núcleos fisionados. Estos neutrones provocan rápidamente la fisión de varios núcleos más, con lo que liberan otros cuatro o más neutrones adicionales e inician una serie de fisiones nucleares automantenidas, una reacción en cadena que lleva a la liberación continuada de energía nuclear.

El uranio presente en la naturaleza sólo contiene un 0,71% de uranio235; el resto corresponde al isótopo no fisionable uranio238. Una masa de uranio natural, por muy grande que sea, no puede mantener una reacción en cadena, porque sólo el uranio235 es fácil de fisionar. Es muy improbable que un neutrón producido por fisión, con una energía inicial elevada de aproximadamente 1 MeV, inicie otra fisión, pero esta probabilidad puede aumentarse cientos de veces si se frena el neutrón a través de una serie de colisiones elásticas con núcleos ligeros como hidrógeno, deuterio o carbono. En ello se basa el diseño de los reactores de fisión empleados para producir energía.

En diciembre de 1942, en la Universidad de Chicago (EE.UU.), el físico italiano Enrico Fermi logró producir la primera reacción nuclear en cadena. Para ello empleó un conjunto de bloques de uranio natural distribuidos dentro de una gran masa de grafito puro (una forma de carbono). En la 'pila' o reactor nuclear de Fermi, el 'moderador' de grafito frenaba los neutrones y hacía posible la reacción en cadena.

Fusión nuclear

La liberación de energía nuclear puede producirse en el extremo bajo de la curva de energías de enlace a través de la fusión de dos núcleos ligeros en uno más pesado. La energía irradiada por el Sol se debe a reacciones de fusión de esta clase que se producen en su interior a gran profundidad. A las enormes presiones y temperaturas que existen allí, los núcleos de hidrógeno se combinan a través de una serie de reacciones que producen casi toda la energía liberada por el Sol. En estrellas más masivas que el Sol, otras reacciones llevan al mismo resultado.

La fusión nuclear artificial se consiguió por primera vez a principios de la década de 1930, bombardeando un blanco que contenía deuterio (el isótopo de hidrógeno de masa 2) con deuterones (núcleos de deuterio) de alta energía mediante un ciclotrón Para acelerar el haz de deuterones se necesitaba una gran cantidad de energía, de la que la mayoría aparecía como calor en el blanco. Eso hacía que no se produjera una energía útil neta.

En las reacciones de fisión estudiadas anteriormente, el neutrón, que no tiene carga eléctrica, puede acercarse fácilmente a un núcleo fisionable (por ejemplo, uranio235) y reaccionar con él. En una reacción de fusión típica, en cambio, cada uno de los dos núcleos que reaccionan tiene una carga eléctrica positiva, y antes de que puedan unirse hay que superar la repulsión natural que ejercen entre sí, llamada repulsión de Coulomb.

Los materiales ordinarios no pueden contener un plasma lo suficientemente caliente para que se produzca la fusión. El plasma se enfriaría muy rápidamente, y las paredes del recipiente se destruirían por las altas temperaturas. Sin embargo, como el plasma está formado por núcleos y electrones cargados, que se mueven en espiral alrededor de líneas de campo magnético intensas, el plasma puede contenerse en una zona de campo magnético de la forma apropiada.

Si la energía de fusión llega a ser practicable, ofrecería las siguientes ventajas: 1) una fuente ilimitada de combustible, el deuterio procedente de los océanos; 2) imposibilidad de un accidente en el reactor, ya que la cantidad de combustible en el sistema es muy pequeña, y 3) residuos mucho menos radiactivos y más sencillos de manejar que los procedentes de sistemas de fisión.

CÓMO FUNCIONA UNA BOMBA NUCLEAR EN LA TEORIA

El 16 de Julio de 1945 estalló la primera bomba atómica en el campo de pruebas de Trinity, cerca de Álamo Gordo (Nuevo Méjico). Desde ese preciso instante la historia de la humanidad ha pasado a una nueva era, la era nuclear.

Nunca hasta entonces se habían tenido los conocimientos necesarios como para saber que la masa puede convertirse en grandes cantidades de energía y cómo podía realizarse ese proceso, hasta entonces reservado tan sólo a las estrellas.

La famosa fórmula E=mc2 ha pasado ya a formar parte de la cultura popular aun sin que en realidad se llegue a saber qué implica. En ella se expresa la relación entre masa y energía, es decir, que una cantidad de masa puede convertirse en ingentes cantidades de energía, y viceversa. Por ejemplo, de un gramo de uranio, si se convirtiese totalmente en energía, se obtendrían 25 millones de Kw.

Aplicado en forma de bomba nuclear basta decir que para asolar Hiroshima sólo se convirtió un gramo de masa (aunque toda la bomba como mecanismo pesara cuatro tonelada); su potencia fue de 12´5 kilotones, es decir, para igualar su potencia serían necesarias 12.500 toneladas de TNT. La materia usada en una bomba nuclear suele ser uranio 235 o plutonio 239, ya que debido a su gran densidad las hace ideales como combustibles de fisión. Cuando en un espacio se reúne la suficiente cantidad de materia (denominada masa crítica) se produce una reacción en cadena espontánea; esto es, el núcleo de los átomos del material se divide liberando energía y varios neutrones "rápidos" que provocan que otros núcleos también se dividan y liberen más energía y neutrones. Sin embargo, si la densidad no es suficiente la energía liberada hace que el material se expanda y se detenga el proceso. Para evitar que se pare la reacción se recurre a una materia muy densa de por sí (isótopos del uranio y plutonio) que además se comprime de manera muy rápida para lograr una altísima densidad que permite que los neutrones "rápidos" choquen antes con otros núcleos y se produzca antes el mayor número de divisiones.

Como la cantidad de divisiones aumenta exponencialmente (por ej.: 2, 4, 16, 256...) es casi al final del proceso cuando se libera más energía. Para una explosión de 100 kilotones son necesarias 58 generaciones, las 7 últimas generan el 99,9 % de la energía en período cortísimo de tiempo. También puede liberarse energía con la fusión; en este proceso los núcleos se unen en vez de separarse, pero se requieren altísimas temperaturas (del orden de millones de grados) para que el mismo se lleve a cabo. Para esta reacción se usan átomos ligeros (más fáciles de unir), generalmente hidrógeno o sus isótopos (deuterio y tritio). Para unir dos átomos "basta" con hacerlos chocar. Los protones de cada átomo se repelen debido a que ambos tienen carga positiva, de modo que no llegan a acercarse lo suficiente para que se unan (gracias a la fuerza nuclear fuerte). Por eso, para que se lleve a cabo la fusión deben comprimirse fuertemente los núcleos, y una vez hecho sólo podrán continuar unidos si pierden un equivalente de la energía que les hizo apretarse. En el caso de usar deuterio y tritio se libera violentamente un neutrón. Esta energía liberada es la que forma una bomba de fusión, también denominada bomba H.

Sea cual fuere el sistema de funcionamiento de una bomba nuclear (fusión o fisión), una cantidad de masa se convierte en energía, la potencia sólo depende de la capacidad de la ingeniería para convertir más masa antes de que la reacción disperse la moléculas; en teoría la potencia es, por tanto, ilimitada.

Una bomba nuclear consiste básicamente en una esfera hueca de plutonio que no es lo suficientemente densa como para producir una reacción en cadena. En su interior se encuentra un mecanismo iniciador de neutrones, y el exterior se encuentra revestido de un material explosivo.

Para iniciar la explosión se disparan los detonadores que hacen que el material explosivo estalle de la manera lo más regular posible para que envíe una onda de choque esférica hacia el plutonio. Cuando ésta impacta contra él lo comprime y reduce su volumen empujándolo hacia el centro de la esfera hasta que alcanza una densidad suficiente (supercrítica) y se dispara el iniciador de neutrones para comenzar la reacción en cadena que da lugar a la explosión nuclear.

Las bombas termonucleares, de fusión o H, necesitan de una gran temperatura para que se puedan unir los núcleos, esto se consigue en el interior de una explosión de fisión, que es el comienzo de toda bomba H.

Una vez acabada la reacción de fusión nos encontraremos con una esfera expandida con una temperatura de millones de grados en la que pululan los productos de la fusión (litio e isótopos del hidrógeno). Tal es su velocidad que pueden fundirse unos con otros dando lugar a la reacción de fusión. Esta reacción genera más energía que la anterior y libera gran cantidad de partículas nucleares, pero no es una reacción en cadena, ya que el propio calor que genera hace que las partículas se separen y se expandan en forma de una esfera de plasma con una temperatura que tan sólo experimenta el universo de manera natural en muy raras ocasiones (en forma de supernova). Pero antes de que la reacción se extinga, los neutrones generados por las detonaciones anteriores provocan de nuevo una reacción de fusión sobre una camisa de U-238, pero esta vez mucho mayor que las anteriores. La potencia de una bomba termonuclear carece de límite; una bomba como la de Hiroshima de 12,5 kilotones (un kilotón equivale a 1.000 toneladas de TNT) se considera dentro de los arsenales modernos como pequeña, siendo las de un megatón las "standard". En la URSS llegaron a detonar una de 60 megatones. Un submarino norteamericano Trident posee el poder destructivo equivalente a 25 veces el de toda la Segunda Guerra Mundial.

Para la construcción de una bomba nuclear normalmente se usa U-235 mezclado con U-238. El primero no forma parte de la reacción nuclear sino que es el segundo el que es fisionable de manera espontánea emitiendo neutrones, que son absorbidos por el U-235 para evitar que se produzca de manera accidental la reacción en cadena. Así el U-235 hace de escudo absorbiendo los neutrones del U-238 que es el que produce la detonación nuclear. El U-235 puede ser sustituido por PU-239, que no se halla de manera natural en cantidad apreciable, de modo que se obtiene de los reactores nucleares a partir del U-238.

La desintegración del uranio en la reacción en cadena se produce de manera espontanea para una masa de 50 Kg. si éste elemento es puro. El plutonio no es capaz por si solo de comenzar una rápida reacción en cadena de modo que se mezcla de berilo y polonio, dando como resultado un producto que, aunque no es fisionable por si solo, una pequeña cantidad actúa como catalizador para las grandes reacciones. Así bastan 16 Kg. De PU-239 para obtener la masa supercrítica, y 10 Kg. si se mezcla con U-238.

El U-235 es muy difícil de extraer por encontrarse en la naturaleza muy mezclado con otros compuestos. Así, por cada 25.000 toneladas de mineral de uranio bruto sólo se obtienen 50 toneladas de uranio, del que el 99´3% es U-235 y el resto el rarísimo isótopo U-238; ambos sólo se pueden separar de manera mecánica gracias a la levísima diferencia de peso entre ambos. Así, el uranio se mezcla en forma gaseosa con flúor (hexafluorídrico) que es impulsado a baja presión haciéndolo pasar por unas cámaras, que aumentan la concentración de uranio sensiblemente tras cientos de pasadas. Para una central nuclear la pureza ha de ser del 2% y para una bomba (teóricamente) el 95%.

Para separar el isótopo se recurre a la centrifugación del gas, siendo el más pesado U-238 despedido hacia el exterior con más fuerza. Para obtener otra vez el uranio separado del gas se recurre a la separación magnética.

Los mecanismos que suelen componer una bomba nuclear son:

ALTÍMETRO: No suele usarse el barométrico por verse afectado por las condiciones atmosféricas, tampoco los de continúa frecuencia modulada (FM CW) por su complejidad excesiva. Por tanto se suelen usar los que simplemente emiten un pulso intermitente que, rebotando en el suelo y volviendo a la bomba y según el tiempo transcurrido en el recorrido, puede saberse la altura sin necesidad de complicar más el sistema para dar una precisión que en realidad no es importante (2 o 3 m. de diferencia no son apreciables más que en minibombas bastante menores que las de Hiroshima), siendo la altura normal de detonación la de 2.000 m.

En la práctica, la bomba emite un pulso de 4200 Mhz, y al poco emite otra onda de alta frecuencia (la diferencia de tiempo depende de la altura), ambas frecuencias son recibidas y mezcladas electrónicamente para obtener la diferencia de ambas, que es proporcional a la altura. Los pulsos suelen emitirse 120 veces por segundo y alcanzan un rango de 3.000 m. sobre la tierra y 6.000 m. sobre el mar (la reflexión es allí mejor) siendo su error de hasta 1´5 m.

CABEZA DETONADORA: Como ya se dijo, está compuesta de una carga explosiva muy bien calibrada que, a la orden del altímetro, detona produciendo una onda de choque uniforme sobre el elemento radioactivo comprimiéndolo hasta alcanzar la masa supercrítica.

Compañías privadas producen camisas explosivas que, modificadas, pueden ser usadas para la fabricación del objeto que nos ocupa. La cantidad de presión necesaria a aplicar es un secreto por razones de seguridad, aunque se sabe que los explosivos plásticos son ideales sobre todo por su maleabilidad y facilidad de manejo.

El detonador varía si es combustible es uranio o plutonio:

DETONADOR DE URANIO: La masa total se divide en dos partes, una mayor de forma semiesférica y cóncava que se acopla perfectamente con la otra más pequeña. Como es de suponer, ambas se encuentran separadas hasta el momento de la detonación, en el que una explosión convencional dispara la parte pequeña que impacta contra la mayor para lograr en un instante la masa supercrítica.

DETONADOR DE PLUTONIO: Necesita una precisión de ingeniería mucho mayor que la anterior, ya que está compuesta de 32 secciones de plutonio-berilio-polonio, todas de igual forma y posición distribuidas concéntricamente. El aspecto final es parecido al de un balón de fútbol. Todas han de cerrarse simétricamente en una diezmillonésima de segundo para conseguir la detonación.

DEFLECTOR DE NEUTRONES: Suele ser U-238. Su función es la que ya se explicó: evitar una reacción accidental, además refleja las partículas de vuelta cuando se alcanza la masa supercrítica.

ESCUDO PROTECTOR: Recibe otros nombres, pero su función es siempre la de proteger de la radiación natural tanto al personal que la maneja como a los circuitos de la bomba que pueden sufrir cortocircuitos o puestas en funcionamiento accidentales.

SISTEMA DE ARMADO: Es otro sistema más de seguridad, consistente en quitar una parte imprescindible de la bomba para evitar detonaciones accidentales, de modo que sólo cuando está próximo su lanzamiento se inserta esta parte. Una analogía sería como si al aparcar nuestro coche le quitáramos el volante o una bujía, así estaríamos seguros de que no nos lo roban porque sin estas partes el coche no funciona.

REACTORES NUCLEARES

¿Qué es un Reactor Nuclear?

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.

El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942, en dependencias de la Universidad de Chicago (USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador Enrico Fermi. De ahí el nombre de "Pila de Fermi", como posteriormente se denominó a este reactor. Su estructura y composición eran básicas si se le compara con los reactores actuales existentes en el mundo, basando su confinamiento y seguridad en sólidas paredes de ladrillos de grafito.

Elementos de un Reactor Nuclear

1. Núcleo

5. Vasija

9. Condensador

2. Barras de control

6. Turbina

10. Agua de refrigeración

3. Generador de vapor

7. Alternador

11. Contención de hormigón

4. Presionador

8. Bomba

El Combustible:
Material fisionable utilizado en cantidades específicas y dispuesto en forma tal, que permite extraer con rapidez y facilidad la energía generada. El combustible en un reactor se encuentra en forma sólida, siendo el más utilizado el Uranio bajo su forma isotópica de U-235. Sin embargo, hay elementos igualmente fisionables, como por ejemplo el Plutonio que es un subproducto de la fisión del Uranio.

En la naturaleza existe poca cantidad de Uranio fisionable, es alrededor del 0,7%, por lo que en la mayoría de los reactores se emplea combustible "enriquecido", es decir, combustible donde se aumenta la cantidad de Uranio 235.

Barras de Combustible:
Son el lugar físico donde se confina el Combustible Nuclear. Algunas Barras de Combustible contienen el Uranio mezclado en Aluminio bajo la forma de láminas planas separadas por una cierta distancia que permite la circulación de fluido para disipar el calor generado. Las láminas se ubican en una especie de caja que les sirve de soporte.

Núcleo del Reactor:
Está constituido por las Barras de Combustible. El núcleo posee una forma geométrica que le es característica, refrigerado por un fluido, generalmente agua. En algunos reactores el núcleo se ubica en el interior de una piscina con agua, a unos 10 a 12 metros de profundidad, o bien al interior de una vasija de presión construida en acero.

Barras de Control:
Todo reactor posee un sistema que permite iniciar o detener las fisiones nucleares en cadena. Este sistema lo constituyen las Barras de Control, capaces de capturar los neutrones que se encuentran en el medio circundante. La captura neutrónica evita que se produzcan nuevas fisiones de núcleos atómicos del Uranio. Generalmente, las Barras de Control se fabrican de Cadmio o Boro.

Moderador:
Los neutrones obtenidos de la fisión nuclear emergen con velocidades muy altas (neutrones rápidos). Para asegurar continuidad de la reacción en cadena, es decir, procurar que los "nuevos neutrones" sigan colisionando con los núcleos atómicos del combustible, es necesario disminuir la velocidad de estas partículas (neutrones lentos). Se disminuye la energía cinética de los neutrones rápidos mediante choques con átomos de otro material adecuado, llamado Moderador.

Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera), el agua pesada (deuterada), el Carbono (grafito), etc..

Refrigerante:
El calor generado por las fisiones se debe extraer del núcleo del reactor. Para lograr este proceso se utilizan fluidos en los cuales se sumerge el núcleo. El fluido no debe ser corrosivo, debe poseer gran poder de absorción calorífico y tener pocas impurezas. Se puede utilizar de refrigerante el agua ligera, el agua pesada, el anhídrido carbónico, etc..

Blindaje:
En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones, las cuales se distribuyen en todas direcciones. Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo sean sometidos indebidamente a tales radiaciones, se utiliza un adecuado "Blindaje Biológico" que rodea al reactor. Los materiales más usados en la construcción de blindajes para un reactor son el agua, el plomo y el hormigón de alta densidad, con a los menos 1,5 metros de espesor.

Tipos de Reactores Nucleares

Existen dos tipos de reactores:

  • Los Reactores de Investigación.

  • Utilizan los neutrones generados en la fisión para producir radioisótopos o bien para realizar diversos estudios en materiales.

  • Los Reactores de Potencia.

  • Estos reactores utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, desalinización de agua de mar, calefacción, o bien para sistemas de propulsión.

Existen otros criterios para clasificar diversos tipos de reactores:

  • Según la velocidad de los neutrones que emergen de las reacciones de fisión. Se habla de reactores rápidos o bien reactores térmicos.

  • Según el combustible utilizado. Hay reactores de Uranio natural ( la proporción de Uranio utilizado en el combustible es muy cercana a la que posee en la naturaleza), de Uranio enriquecido (se aumenta la proporción de Uranio en el combustible).

  • Según el moderador utilizado. Se puede utilizar como moderador el agua ligera, el agua pesada o el grafito.

  • Según el refrigerante utilizado. Se utiliza como refrigerante el agua (ligera o pesada), un gas (anhídrido carbónico, aire), vapor de agua, sales u otros líquidos. Estos materiales pueden actuar en cierto tipo de reactores como refrigerante y moderador a la vez.

Hay dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo: el Reactor de Agua en Ebullición y el Reactor de Agua a Presión:

Reactor de Agua en Ebullición (BWR)

Ha sido desarrollado principalmente en Estados Unidos, Suecia y Alemania.

Utiliza agua natural purificada como moderador y refrigerante. Como combustible dispone de Uranio-238 enriquecido con Uranio-235, el cual como se sabe, facilita la generación de fisiones nucleares.

El calor generado por la reacciones en cadena se utiliza para hacer hervir el agua. El vapor producido se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico. El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida. Posteriormente vuelve al reactor al ser impulsada por un bomba adecuada.

1. Núcleo del reactor.

4. Presionador.

7. Alternador.

10. Agua de refrigeración.

2. Barras de control.

5. Vasija.

8. Bomba

11. Transformador.

3. Cambiador de calor (generador de vapor).

6. Turbina.

9. Condesador.

12. Recinto de contención de hormigón armado.

13. Contención primaria de acero.

Reactor de Agua a Presión (PWR)

Es ampliamente utilizado en Estados Unidos, Alemania, Francia y Japón.

El refrigerante es agua a gran presión. El moderador puede ser agua o bien grafito. Su combustible también es Uranio-238 enriquecido con Uranio-235. El reactor se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición, es decir, a temperaturas mayores de 100 °C. El vapor se produce a unos 600 °C, el cual pasa a un intercambiador de calor donde es enfriado y condensado para volver en forma líquida al reactor. En el intercambio hay traspaso de calor a un circuito secundario de agua. El agua del circuito secundario, producto del calor, produce vapor, que se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.

1. Núcleo del reactor.

5. Vasija.

9. Condensador.

2. Barras de control.

6. Turbina.

10. Agua de refrigeración.

3. Cambiador de calor
(generador de vapor).

7. Alternador.

11. Transformador.

4. Presionador.

8. Bomba.

12. Recinto de contención de hormigón armado.

Seguridad en los Reactores Nucleares

Sistemas de Control.

Básicamente está constituido por las barras de control y por diversa instrumentación de monitoreo.

Las barras de control son accionadas por una serie de sistemas mecánicos, eléctricos u electrónicos, de tal manera de asegurar con rapidez la extinción de las reacciones nucleares.

La instrumentación de monitoreo se ubica en el interior o en el exterior del núcleo del reactor y su finalidad es mantener constante vigilancia de aquellos parámetros necesarios para la seguridad: presión, temperatura, nivel de radiación, etc..

Sistemas de Contención.

Constituido por una serie de barreras múltiples que impiden el escape de la radiación y de los productos radiactivos.

La primera barrera, en cierto tipo de reactores, es un material cerámico que recubre el Uranio utilizado como elemento combustible.

La segunda barrera es la estructura que contiene al Uranio, es decir, se trata de las barras de combustible.

La tercera barrera es la vasija que contiene el núcleo del reactor. En los reactores de potencia se denomina vasija de presión y se construye de un acero especial con un revestimiento interior de acero inoxidable.

La cuarta barrera lo constituye el edificio que alberga al reactor en su conjunto. Se conoce con el nombre de "Edificio de Contención" y se construye de hormigón armado de, a lo menos, 90 cm de espesor. Se utiliza para prevenir posibles escapes de productos radiactivos al exterior, resistir fuertes impactos internos o externos, soportar grandes variaciones de presión y mantener una ligera depresión en su interior que asegure una entrada constante de aire desde el exterior, de tal forma de evitar cualquier escape de material activado.

Concepto de Seguridad a Ultranza.

Toda central nuclear se diseña y construye bajo el concepto de Seguridad a Ultranza, es decir, se privilegia ante todo la seguridad de toda instalación. Se busca reducir al mínimo posible toda exposición a las radiaciones, no sólo en caso de accidente, sino durante las operaciones normales de su personal.

Ciclo del Combustible Nuclear

El Ciclo del Combustible Nuclear son todos los procesos por los cuales se somete al Uranio desde que se extrae de la tierra hasta su utilización en el reactor y su posterior reelaboración o su almacenamiento como residuo. Consta de las siguientes etapas:

  • Primera etapa de Minería y Concentración del Uranio.

En esta etapa se extrae el mineral y se separa el Uranio que contiene. Posteriormente se eliminan las impurezas que aún contiene el mineral de Uranio obtenido en el proceso de separación inicial. La concentración del mineral consiste en utilizar procesos físico-químicos para aumentar los contenidos de Uranio a valores superiores al 70%. En todo el proceso se utiliza Uranio natural cuya composición isotópica es de aproximadamente: 99% de Uranio-238, 0,7% de Uranio-235 y 0,006% de Uranio-234.

  • Segunda etapa de Conversión y Enriquecimiento.

El Uranio concentrado se purifica por medio de sucesivos tratamientos en disoluciones y precipitaciones hasta que se convierte en un elemento llamado Hexafloruro de Uranio. Posteriormente el Hexafloruro de Uranio se enriquece, es decir, se aumenta la proporción de átomos de Uranio-235 con respecto al Uranio-238. Para ello se realiza una separación selectiva a nivel atómico, utilizando procesos de difusión gaseosa, ultracentrifugación, procesos aerodinámicos, intercambio químico o métodos de separación por láser.

  • Tercera etapa de Fabricación de Elementos Combustibles.

El Uranio enriquecido se somete a presión y altas temperaturas para transformarlo en pequeños cuerpos cerámicos. Las pastillas cerámicas se colocan en el interior de unas varillas rellenadas con un gas inerte. Las varillas se apilan en un tubo fabricado de una aleación de circonio, dando forma al llamado Elemento Combustible.

  • Cuarta etapa de Uso del Combustible en un reactor.

Los Elementos Combustibles se introducen en el interior del reactor y forman parte del núcleo del mismo. El Uranio presente en los Elementos Combustibles genera las fisiones que activan al reactor y a medida que transcurre el tiempo se gasta, dejando como desecho los productos de fisión, por ejemplo el Plutonio.

En las centrales de potencia el combustible gastado se almacena temporalmente en la propia instalación, en una piscina especialmente adecuada para ello, lo que permite bajar la actividad de los productos de fisión de vida corta.

  • Quinta etapa de Reelaboración.

Se sabe que en el combustible gastado se ha consumido sólo una pequeña fracción del Uranio que contiene. Se procede entonces a la reelaboración del combustible con el objeto de separar el Uranio que aún es utilizable. En el proceso de reelaboración también se pueden aislar ciertas cantidades de Plutonio u otros productos de fisión, los cuales son de utilidad en el funcionamiento de algunos tipos de reactores. La reelaboración es compleja y demanda fuertes inversiones en plantas industriales de alta tecnología.

  • Sexta etapa de Almacenamiento de Residuos.

El almacenamiento de los residuos puede ser temporal o definitivo. El almacenamiento temporal supone, en algunos casos, el control y posterior reelaboración del combustible gastado. Si no es posible llevar a cabo la reelaboración el combustible gastado se almacena en forma definitiva.

Los residuos radiactivos se pueden clasificar según su origen, su forma (sólidos, líquidos, gaseosos), su nivel de radiactividad, por la vida media de los isótopos radiactivos que contienen (de vida larga, de vida corta), por la intensidad de las radiaciones que emiten, por su radiotoxicidad, o bien por sus necesidades de almacenamiento.

El almacenamiento definitivo generalmente se aplica a aquellos residuos de alta actividad y vida larga, y se puede realizar enterrándolos a distancias relativamente cortas respecto de la superficie terrestre (menos de 20 metros). También, se pueden almacenar en formaciones geológicas de mediana o gran profundidad (decenas a centenares de metros).

Es importante señalar, que el volumen de residuos radiactivos producidos por una central nuclear dependerá de las características de orden técnico del reactor que los produce. Es así como, los reactores de investigación poseen un núcleo pequeño con alta emisión de neutrones, generando cantidades de residuos bastante menores en comparación a los reactores de potencia.

Centro de Estudios Nucleares

Lo Aguirre

Ubicado en el kilómetro 28 del camino a Valparaíso. A él se accede, a través, de la ruta 68 (en dirección a la costa), por medio de la línea de buses que viaja con destino a Curacaví.

En este recinto se radican las siguientes departamentos y unidades:

  • Materiales Nucleares :

Desarrolla las distintas etapas del ciclo del combustible nuclear y la capacidad científica y tecnológica nacional que permite la satisfacción de demanda de elementos combustibles para los reactores de la CCHEN.

  • Planta de Elementos Combustibles :

Realiza investigación y desarrollo en las áreas de metalurgia física y materiales de interés nuclear. Además investiga, desarrolla y suministra elementos para reactores nucleares de investigación.

  • Gestión de Desechos :

Centraliza todas las actividades para la gestión segura de los desechos radioactivos que se producen en el país, a fin de proteger al hombre y el medio ambiente.

  • Laboratorio de Análisis Químico :

Apoya en análisis químicos a los proyectos que se desarrollan dentro de la Comisión, en el área de los materiales de interés nuclear, medio ambiente, agricultura y ciencia de los materiales. Además desarrolla metodologías para mantener actualizado los procedimientos internacionalmente aceptados en estas áreas. También, coopera con organismos nacionales, mediante el traspaso de tecnologías o bien mediante análisis especializados.

  • La Planta de Irradiación Multipropósito :

Aplica las radiaciones ionizantes provenientes de una fuente de cobalto radiactivo para la conservación de alimentos, esterilización de material médico-quirúrgico, componentes sanguíneos, así como materias primas para la industria farmacéutica y cosmetológica.

  • En este Centro Nuclear funcionan igualmente talleres de apoyo dependientes de Ingeniería y Sistemas, además de Protección Radióloga dependiente de Seguridad Nuclear y Radióloga.

USOS PACIFICOS DE LA ENERGIA NUCLEAR

Gracias al uso de reactores nucleares hoy, en día es posible obtener importantes cantidades de material radiactivo a bajo costo. Es así como desde finales de los años 40, se produce una expansión en el empleo pacífico de diversos tipos de Isótopos Radiactivos en diversas áreas del quehacer científico y productivo del hombre.

Estas áreas se pueden clasificar en:

Agricultura y Alimentación

  • Control de Plagas.


  • Se sabe que algunos insectos pueden ser muy perjudiciales tanto para la calidad y productividad de cierto tipo de cosechas, como para la salud humana. En muchas regiones del planeta aún se les combate con la ayuda de gran variedad de productos químicos, muchos de ellos cuestionados o prohibidos por los efectos nocivos que producen en el organismo humano. Sin embargo, con la tecnología nuclear es posible aplicar la llamada "Técnica de los Insectos Estériles (TIE)", que consiste en suministrar altas emisiones de radiación ionizante a un cierto grupo de insectos machos mantenidos en laboratorio. Luego los machos estériles se dejan en libertad para facilitar su apareamiento con los insectos hembra. No se produce, por ende, la necesaria descendencia. De este modo, luego de sucesivas y rigurosas repeticiones del proceso, es posible controlar y disminuir su población en una determinada región geográfica. En Chile, se ha aplicado con éxito la técnica TIE para el control de la mosca de la fruta, lo que ha permitido la expansión de sus exportaciones agrícolas.

  • Mutaciones.


  • La irradiación aplicada a semillas, después de importantes y rigurosos estudios, permite cambiar la información genética de ciertas variedades de plantas y vegetales de consumo humano. El objetivo de la técnica, es la obtención de nuevas variedades de especies con características particulares que permitan el aumento de su resistencia y productividad.

  • Conservación de Alimentos.


  • En el mundo mueren cada año miles de personas como producto del hambre, por lo tanto, cada vez existe mayor preocupación por procurar un adecuado almacenamiento y mantención de los alimentos. Las radiaciones son utilizadas en muchos países para aumentar el período de conservación de muchos alimentos. Es importante señalar, que la técnica de irradiación no genera efectos secundarios en la salud humana, siendo capaz de reducir en forma considerable el número de organismos y microorganismos patógenos presentes en variados alimentos de consumo masivo.

    La irradiación de alimentos es aplicada en Chile en una planta de irradiación multipropósito ubicada en el Centro de Estudios Nucleares Lo Aguirre, con una demanda que obliga a su funcionamiento ininterrumpido durante los 365 días del año.

    Hidrología

    Gracias al uso de las técnicas nucleares es posible desarrollar diversos estudios relacionados con recursos hídricos. En estudios de aguas superficiales es posible caracterizar y medir las corrientes de aguas lluvias y de nieve; caudales de ríos, fugas en embalses, lagos y canales y la dinámica de lagos y depósitos.

    En estudios de aguas subterráneas es posible medir los caudales de las napas, identificar el origen de las aguas subterráneas, su edad, velocidad, dirección, flujo, relación con aguas superficiales, conexiones entre acuíferos, porosidad y dispersión de acuíferos.

    Medicina

    a)Vacunas.
    Se han elaborado radiovacunas para combatir enfermedades parasitarias del ganado y que afectan la producción pecuaria en general. Los animales sometidos al tratamiento soportan durante un período más prolongado el peligro de reinfección siempre latente en su medio natural.

    b) Medicina Nuclear.


    Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en medicina como agentes terapéuticos y de diagnóstico.

    En el diagnóstico se utilizan radiofármacos para diversos estudios de:

    • Tiroides.

    • Hígado.

    • Riñón.

    • Metabolismo.

    • Circulación sanguínea.

    • Corazón.

    • Pulmón.

    • Trato gastrointestinales.

    En terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Con frecuencia se utilizan tratamientos en base a irradiaciones con rayos gamma provenientes de fuentes de Cobalto-60, así como también, esferas internas radiactivas, agujas e hilos de Cobalto radiactivo. Combinando el tratamiento con una adecuada y prematura detección del cáncer, se obtienen terapias con exitosos resultados.

    c) Radioinmunoanálisis.


    Se trata de un método y procedimiento de gran sensibilidad utilizado para realizar mediciones de hormonas, enzimas, virus de la hepatitis, ciertas proteínas del suero, fármacos y variadas sustancias.
    El procedimiento consiste en tomar muestras de sangre del paciente, donde con posterioridad se añadirá algún radioisótopo específico, el cual permite obtener mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de interés.

  • Radiofármacos.


  • Se administra al paciente un cierto tipo de fármaco radiactivo que permite estudiar, mediante imágenes bidimensionales (centelleografía) o tridimensionales (tomografía), el estado de diversos órganos del cuerpo humano.

    De este modo se puede examinar el funcionamiento de la tiroides, el pulmón, el hígado y el riñón, así como el volumen y circulación sanguíneos. También, se utilizan radiofármacos como el Cromo - 51 para la exploración del bazo, el Selenio - 75 para el estudio del páncreas y el Cobalto - 57 para el diagnóstico de la anemia.

    Medio Ambiente

    En esta área se utilizan técnicas nucleares para la detección y análisis de diversos contaminantes del medio ambiente. La técnica más conocida recibe el nombre de Análisis por Activación Neutrónica, basado en los trabajos desarrollados en 1936 por el científico húngaro J.G. Hevesy, Premio Nobel de Química en 1944. La técnica consiste en irradiar una muestra, de tal forma, de obtener a posteriori los espectros gamma que ella emite, para finalmente procesar la información con ayuda computacional. La información espectral identifica los elementos presentes en la muestra y las concentraciones de los mismos.

    Una serie de estudios se han podido aplicar a diversos problemas de contaminación como las causadas por el bióxido de azufre, las descargas gaseosas a nivel del suelo, en derrames de petróleo, en desechos agrícolas, en contaminación de aguas y en el smog generado por las ciudades.

    Industria e Investigación

    a) Trazadores.


    Se elaboran sustancias radiactivas que son introducidas en un determinado proceso. Luego se detecta la trayectoria de la sustancia gracias a su emisión radiactiva, lo que permite investigar diversas variables propias del proceso. Entre otras variables, se puede determinar caudales de fluidos, filtraciones, velocidades en tuberías, dinámica del transporte de materiales, cambios de fase de líquido a gas, velocidad de desgaste de materiales, etc..

    b) Instrumentación.


    Son instrumentos radioisótopicos que permiten realizar mediciones sin contacto físico directo. Se utilizan indicadores de nivel, de espesor o bien de densidad.

    c) Imágenes.


    Es posible obtener imágenes de piezas con su estructura interna utilizando radiografías en base a rayos gamma o bien con un flujo de neutrones. Estas imágenes reciben el nombre de Gammagrafía y Neutrografía respectivamente, y son de gran utilidad en la industria como método no destructivo de control de calidad. Con estos métodos se puede comprobar la calidad en soldaduras estructurales, en piezas metálicas fundidas, en piezas cerámicas, para análisis de humedad en materiales de construcción, etc..

  • Datación.


  • Se emplean técnicas isotópicas para determinar la edad en formaciones geológicas y arqueológicas. Una de las técnicas utiliza el Carbono-14, que consiste en determinar la cantidad de dicho isótopo contenida en un cuerpo orgánico. La radiactividad existente, debida a la presencia de Carbono-14, disminuye a la mitad cada 5730 años, por lo tanto, al medir con precisión su actividad se puede inferir la edad de la muestra.

  • Investigación.


  • Utilizando haces de neutrones generados por reactores, es posible llevar a cabo diversas investigaciones en el campo de las ciencias de los materiales. Por ejemplo, se puede obtener información respecto de estructuras cristalinas, defectos en sólidos, estudios de monocristales, distribuciones y concentraciones de elementos livianos en función de la profundidad en sólidos, etc..

    En el ámbito de la biología, la introducción de compuestos radiactivos marcados ha permitido observar las actividades biológicas hasta en sus más mínimos detalles, dando un gran impulso a los trabajos de carácter genético.

    CÓMO ACTUAR EN EL MEDIO RURAL ANTE UNA EXPLOSIÓN NUCLEAR

    Los efectos sobre el medio rural, tanto de una explosión nuclear cercana como de lluvia radioactiva, no son conocidos por completo, no sólo por no ser ni habituales ni fáciles de experimentar, sino también por la gran cantidad de variables bajo las que se halla influido, tanto de caracter medioambiental como humano y cirscunstancial.

    La primera diferencia importante es la que existiría entre los efectos de una explosión nuclear o accidente nuclear lejano que influye de manera leve sobre el medio rural y una explosión cercana o de guerra atómica con efectos globales severos.

    En ambos casos el mayor peligro lo constituye la lluvia radioactiva y la precipitación de materiales contaminados sobre la superficie de campos, edificios, ríos, personas y animales. Estos materiales son producto directo de la explosión nuclear en cantidad proporcial a su próximidad a la tierra en el momento de la detonación. Todos los materiales engullidos por la bola de fuego a millones de grados son fundidos y convertidos en partículas microscópicas que, junto con otros restos mayores suben con la explosión miles de metros hasta las capas altas de la atmósfera. Estos restos se han convertido en radioactivos debido a que han sido sometidos al bombardeo de todas las radiacciones de la explosión.

    Los restos mayores caen pronto de nuevo a la tierra en las cercanías del punto 0, los más pequeños irán precipitando poco a poco, en un área en forma de cuña de longitud proporcional al viento, la orografía del terreno y las condiciones ambientales (lluvia, presión atmosférica...).

    Tras la explosión todas estas partículas van cayendo sobre todos los objetos, contaminándolos. Por eso se ha de evitar permanecer en el exterior, refugiándose en un lugar a cubierto durante 48 horas. Después sólo se podrá salir al exterior unas horas al día durante las semanas siguientes. Aunque no podamos percibirlo, todo se hallará cubierto de polvo radioactivo que contamina a su vez los objetos sobre los que se deposita, por eso hay que deshacerse de la ropa que se encontrara expuesta y lavarse bien (especialmente las manos, uñas, oidos y pelo), siendo preferible depilar las zonas expuesta al exterior. Si se hace preciso salir se deberá cubrir todo el cuerpo (guantes, gorro, gafas...) dejando las prendas fuera del refugio. Por el mismo motivo se debe evitar que entre en el cuerpo a través de cortes, heridas o mediante la ingestión de alimentos. Una vez dentro del organismo las consecuencias son siempre importantes.

    Otro efecto directo de una explosión nuclear es la radiación que emite la explosión de manera instantánea y deja de emitirse cuando ésta termina. Todo lo que no se halle muy protegido con grandes espesores de material será irradiado. En personas y animales no son apreciables la contaminación salvo con instrumentos especializados, de modo que pueden estar contaminados sin señal aparente para, con el tiempo, enfermar y morir si la dosis es alta.

    Los animales y cultivos son los más expuestos a ambos efectos porque normalmente no se hallan a cubierto. A través de ellos el hombre se contamina, ya sea por comerlos directamente o por sus derivados que, como la leche, pueden no afectar seriamente al animal pero sí a las personas que la ingieren (especialmente niños). Contra la radiación directa no hay protección si no se está sobre aviso, pero si la hay contra la lluvia radiactiva.

    Como ya se ha dicho la intensidad de las partículas que caen desciende con el tiempo, de modo que en 48 horas llega a ser hasta 100 veces menos radiactiva que en la primera hora. Por eso la mejor defensa es encerrarse en un lugar a cubiero, preferiblemente bajo tierra, protegido del viento y de zonas de acumulación de agua de lluvia. Las paredes gruesas protegen de la radiación, siendo mejores las más densas (hormigón armado) que las más porosas (madera).

    TRAS LAS EXPLOSIÓN...

    En el refugio habrá de estar bien surtido de comida y agua para tres semanas, ya que si se trata de una guerra global todos los alimentos y agua que se obtengan desde ese momento estarán contaminados en mayor o menor medida. Por eso, los alimentos almacenados de antemano serán muy valiosos, más cuanto mejor se hallen protegidos del exterior, ya sea en silos o almacenes que pueden protegerse de la radiación cubriendo sus paredes con tierra o con cualquier otro material a mano (tubos, estiercol, productos que no puedan guardarse...). Los animales también han de coservarse a cubierto, protegidos por mantas a ser posible, evitando consumir sus productos (leche) en las primeras 48 h., si fuera imprescindible sacarlos se les protegerá cubriéndolos con mantas o prendas y manteniéndolos a cubierto siempre que se pueda (bajo un árbol). Con los vehículos y herramientas se tendrá iguales precauciones, teniendo en cuenta que lo principal será asegurarse la comida más que el transporte. El agua que se consuma ha de ser de la almacenada antes de la explosión, evitando que se mezcle o consuma la de lluvia. Si no se dispusiera de agua limpia se hervirá.

    LOS ALIMENTOS

    Si durante el encierro en el refugio se hace imprescindible consumir leche se tomará la de los animales que se hallen a cubierto y que consuman comida y agua sin contaminar, evitando de nuevo hacerlo hasta pasadas 48 h. Otro tanto para los huevos, aunque estos contienen menos radiación que la leche. Si se recogen patatas u otros alimentos que hayan permanecido semiprotegidos en el exterior (zanahorias, raices...) se hará necesario lavarlos con agua limpia, pelarlos y cocerlos o hervirlos para poder consumirlos. Los vegetales son los alimentos que más habrá que evitar recolectar por acumular más cantidad de radiación, si se hace imprescindible se eligirán los que tienen una parte carnosa, eliminando las hojas y lavando o hirviendo el resto. Las semilllas de los alimentos podrán consumirse eliminando las vainas que las protegen. El orden para consumir alimentos de los que no se tenga certeza de su estado será: huevos, raices (patatas, zanahorias...), semillas protegidas (habas, nueces...) y vegetales, siendo necesario lavarlos bien antes de consumir. Los tratamientos que se le hacen a la leche (pasteurizado...) no eliminan su radioactividad, y tampoco lo hacen en el resto de alimentos los insecticidas o herbicidas. Si se tienen dudas sobre la seguridad de los alimentos lo mejor es guardarlos hasta que puedan ser comprobados por instrumentos especializados; para almacenarlos pueden convertirse en sus derivados (queso, embutidos...).

    TRAS LAS PRIMERAS 48 HORAS.

    Durante las pocas horas que podamos salir al exterior tras las primeras 48, se deberá prestar atención a los animales, ver si disponen de agua limpia y grano, poniéndoles fuera de su alcance lo que no esté limpio. Si no se dispone del suficiente grano sin contaminar se les puede añadir nitrógeno para paliar sus efectos. Al salir al exterior se deben usar siempre las mismas prendas dejándolas en el exterior al entrar en el refugio en un lugar cercano a la puerta y a cubierto; se han de llevar guantes (mejor si son de goma), gorra y mascarilla (especialmente si se ha de trabajar la tierra o remover polvo). Si se dispone, han de usarse también gafas y tapones en los oídos. Aun así, al entrar en el refugio se han de lavar con especial intensidad las manos (bajo las uñas y entre los dedos), orejas y cara.

    Para los campos la mejor manera de reducir los efectos de la lluvia radiactiva es eliminar los cultivos diez días después de la explosión y plantar otros de rápido crecimiento, ya sea para pasto o como cultivo. De parecida manera para las ovejas es recomendable esquilarlas y tirar la lana, se depilarán y lavarán los animales que sea posible para eliminar las partículas radiacivas.

    Si los animales (y personas) 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.

    La lluvia no es una limpieza eficaz para los campos, ya que recoge toda las partículas de la atmósfera y las deposita en la tierra y sobre las hojas y frutas. Sin embargo, si se dispone de agua en abundancia es recomendable regar los techos y paredes de las construcciones para lavarlas del polvo radiactivo.

    Estos consejos están supeditados a los que vayan siendo sancionados por la práctica y por las necesidades del entorno (comarca o país) que irán dictando lo que se ha de cultivar o hacer con los alimentos contaminados. En cualquier, caso estos consejos serán siempre útiles en caso de urgencia y si los estamentos convencionales pierden capacidad.

    Las bombas convencionales causan solamente un efecto destructivo provocado por la onda de choque, mientras que las nucleares tienen muchos, siendo cinco los principales:
    Radiación nuclear inicial: la altísima temperatura y la elevada presión que se genera en el interior de la explosión emiten radiación en todas las direcciones. Esta se compone de rayos alfa, beta y gamma, que son una forma de radiación electromagnética de alta energía que puede causar la muerte sin que el individuo se de cuenta de que ha sido irradiado. Una explosión de un megatón (de tamaño estándar) mataría a todo ser humano en 15 km. a la redonda que se encontrase al aire libre.

    Las partículas alfa son idénticas a un núcleo de helio, son las que mas larga vida tienen, unos mil años, pero su poder de penetración en la materia es poco, por tanto son las menos peligrosas ya que los que son irradiados por ellas suelen estar cerca del punto cero, y por tanto ya no han de preocuparse por la radiación. Con 45 cm. de tierra se consigue reducir la radiación veinte veces.

    Las partículas beta penetran más, siendo suficiente 38 cm. de pared de ladrillo para reducir a un quinto la radiación (una pared moderna ya espesa se compone de 1 pie de ladrillo más cámara más aislante más ladrillo hueco y yeso, que suele quedarse en los 37 cm.)


    Los de más poder de penetración son las gamma, y por tanto los más peligrosos ya son los que se introducen en los refugios nucleares aún con grandes espesores de hormigón. La única protección eficaz es la de interponer grandes masas de material, mejor cuanto más denso, siendo el ideal el plomo, ya que pasa por los materiales como la luz por una tela, si esta es mas densa mayor cantidad de chocará con ella y no la traspasará. Para reducir la dosis a un veinteavo se precisan 30 cm. de hormigón armado.

    • Pulso electromagnético: La intensa actividad de los rayos gamma genera mediante inducción una corriente de alto voltaje sobre antenas, vías férreas, tuberías... , que destruye todas las instalaciones eléctricas de una amplia zona si la explosión se efectúa a gran altura. Una detonación de muchos kilotones a 200 km. sobre Omaha (Nebrasca) destruiría todos los circuitos eléctricos integrados de toda Norteamérica y parte de Méjico y Canadá. Ante el riesgo de una detonación nuclear es conveniente alejarse de líneas eléctricas y vías férreas, ya que la corriente

    inducida puede electrocutarnos.

    • Pulso térmico: al expandirse la bola de fuego el aire circundante absorbe energía en forma de rayos X y la irradia en forma de una luz cegadora y un intensísimo calor. Una bomba de 20 Megatones produciría una intensa luz durante 20 segundos y causaría quemaduras de segundo grado a cualquier persona expuesta a 45 Km. de distancia.

    • Onda de choque: La rápida expansión de la bola de fuego genera una onda de choque como cualquier explosión, pero de una potencia muy superior, ya que puede aplastar o barrer edificios dañándolos muy seriamente o destruyéndolos por completo, ya que más que "empujar" por su duración lo que hace es estrujar. Una bomba de 20 megatones no dejaría en un radio de 20 Km. más que escombros, sólo se salvarían las cimentaciones y construcciones enterradas.

    • Primera lluvia radioactiva o lluvia radiactiva local: una explosión de 20 megatones aras de suelo produciría un cráter de 183 m. de profundidad, la elevada temperatura vaporiza todo lo que se encuentra dentro de la bola de fuego, todo se funde con los materiales radiactivos de la fisión o fusión y se eleva con el hongo para luego precipitar en forma de finas cenizas. Esto ocurrirá durante las 24 h. siguientes a la explosión y afectará a una región más o menos amplia para una misma potencia, según la climatología. El fenómeno se amplia considerablemente si la detonación se produce cerca del suelo. La energía liberada por esta lluvia es de un 5% del total, aunque no se suele considerar al indicar la potencia de un arma nuclear.

    • Estos son los denominados efectos primarios que no son los más destructivos; los denominados secundarios, como incendios en masa que acabarían con los pocos supervivientes y matarían a más que el pulso térmico y la onda de choque. Además, caso de que se lanzaran muchas bombas nucleares sus efectos secundarios serían mucho más graves que la suma de ellos por separado, afectando a la totalidad del planeta y la biosfera, a estos se les denomina efectos globales secundarios, producidos por unos 10.000 megatones mínimos para considerar un holocausto como tal

    • El primero de estos efectos es que la radioactividad liberada en caso de holocausto penetraría en todos y cada uno de los seres vivos (y en el mar, la tierra y el aire). Mientras que en dosis altas (según la especie) produciría la muerte, en otras más bajas los efectos serían de lo más variados (mutaciones, esterilidad...)

    • El segundo sería que los materiales impulsados por las detonaciones se elevarían hasta la troposfera donde ocultarían la luz del sol durante meses o años, haciendo bajar la temperatura de la tierra y alterando la fotosíntesis de los vegetales y el plancton marino: sería el famoso invierno nuclear. Además estos materiales radiactivos irían cayendo durante meses o años convirtiéndose en una lluvia radiactiva global que, aún con menos dosis radiactiva que una lluvia provocada por una bomba, sería global. Entre los trescientos productos radiactivos algunos son inofensivos a las pocos segundos u horas, pero otros son perjudiciales durante miles o millones de años. Ese 5% de energía liberada por la lluvia radiactividad en una bomba es poco, pero en los 10.000 megatones de un holocausto suponen ya 500 megatones que irán "estallando" durante miles de años después de la catástrofe.

    • El tercero sería una reducción en la capa de ozono producida por el óxido de nitrógeno generado por las bolas de fuego, de modo que la radiación solar que llegase a la tierra sería mortal. Un 70% del ozono desaparecería en el hemisferio norte y un 40% en el sur, siendo necesarios 30 años para recuperar su estado normal.

    • Han de existir muchos más efectos de los conocidos; sin embargo, debido a la complejidad del planeta es posible que nunca los descubramos todos, ya que la única manera de conocerlos es que ocurran, pero entonces estaríamos muertos...

    Conclusión

    La energía nuclear fue desarrollada desde los años 40 del siglo XX por lo cual se puede decir que es una energía relativamente nueva, que la humanidad puede desarrollar de una mejor forma para un mejor aprovechamiento y reemplazo de otras fuentes energéticas que son mucho más contaminantes.

    Los diferentes países que la han desarrollado han empleado tecnología similar habiéndose demostrado que bien utilizada puede ser una energía que le otorgue a la humanidad posibilidades de mayor desarrollo y bienestar para la población, además de su utilización en distintos reactores para movilizar grandes naves como submarinos o rompehielos y otros barcos y que en el futuro podría ser utilizada como energía para impulsar las naves espaciales que vayan a la conquista del espacio cuando el hombre la tenga mas controlada y este seguro para su utilización.

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