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Aplicaciones de la tecnología nuclear




Enviado por wrcibils



    1. Aplicaciones en la vida
      cotidiana

    INTRODUCCIÓN

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

    Para entender mejor algunos conceptos que iremos
    manejando, es imprescindible traer a la memoria
    algunos fundamentos.

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

    El número de protones en el núcleo
    (llamado número atómico) determina qué
    elemento químico está presente. Por ejemplo, si hay
    un solo protón estaremos ante el Hidrógeno; si hay
    6 protones será Carbono y si
    hay 92 será Uranio. En la Tabla
    Periódica de Elementos el Uranio, número
    atómico 92, está rodeado del Paladio, número
    atómico 91, y del Neptunio, número atómico
    93.

    Conviene recordar que hay núcleos diferentes para
    un mismo elemento químico, dando lugar a los llamados
    isótopos. En el caso del uranio, por ejemplo, el
    isótopo Uranio 235 tiene 143 neutrones en su núcleo
    (que sumados a sus 92 protones hacen el número 235),
    mientras que el isótopo Uranio 238 tiene 146 neutrones en
    el núcleo. En definitiva, si pudiéramos "observar
    con detalle" los átomos del uranio encontraríamos
    que unos núcleos difieren de otros en el número de
    sus neutrones. La llamada composición isotópica del
    uranio nos dice que un 0,7% del uranio existente en la Naturaleza es
    Uranio 235 y, prácticamente, todo el resto es Uranio 238
    (existen otros isótopos en porcentajes muy
    menores).

    Los tres isótopos conocidos del hidrógeno
    son el Hidrógeno 1, que es el ordinario, común o
    liviano y que tiene en su núcleo sólo el
    protón característico; el Deuterio, que tiene
    además un neutrón en el núcleo (por eso es
    Hidrógeno 2) y el Tritio, que tiene dos neutrones en el
    núcleo (por eso es Hidrógeno 3). Recordemos que los
    números a la derecha del nombre o del símbolo son
    la suma de protones y neutrones.

    La estabilidad de los núcleos depende de dos
    fuerzas que deben estar en equilibrio
    armónico: una fuerza de
    atracción neutrón-neutrón y
    protón-neutrón y una fuerza de
    repulsión protón-protón (recordemos que los
    protones tienen todos carga positiva). Cuando el equilibrio no
    existe la inestabilidad se manifiesta a través de la
    liberación de partículas y ondas
    electromagnéticas portadoras de energía. Se dice
    entonces que los respectivos núcleos son radiactivos pues
    están propensos a desintegrarse y emitir
    radiactividad.

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

    La desintegración beta, por su parte, ocurre
    cuando el desequilibrio se debe a exceso de neutrones en el
    núcleo. Un neutrón se transforma en un
    protón más un electrón que es liberado,
    tomando el nombre de partícula beta negativa, junto a un
    neutrino que es una partícula supletoria neutra, de masa
    prácticamente nula, que se lleva parte de la
    energía liberada. EI núcleo original del Carbono 14,
    por ejemplo, se transforma en Nitrógeno 14 debido a que
    tiene un protón más luego de la
    desintegración beta.

    Cuando se dice que el Carbono 14 tiene una vida media de
    5730 años significa que en el transcurso de 5730
    años la mitad de los núcleos de Carbono 14
    existentes en la Naturaleza se
    desintegra de esta forma. Como veremos más adelante esta
    información es importante para fines de
    datación.

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

    Según vimos antes, la materia tiene un gran
    vacío interior imperceptible para nosotros, pero no para
    las radiaciones que se mueven al nivel de los átomos. A
    partir de esto es fácil imaginar que las radiaciones que
    hemos visto puedan atravesar la materia, o no, dependiendo de
    leyes de la
    física
    nuclear muy complejas que rigen las interacciones de las
    radiaciones con la materia y que impiden muchas veces esa
    "travesía".

    La experiencia nos indica que las partículas alfa
    se desplazan apenas unos centímetros en el aire y alcanza
    una hoja de papel o
    nuestra piel para
    detenerlas. Por su dimensión son capaces de grandes
    daños al nivel molecular, de allí que sean muy
    peligrosas si Ingresan a nuestro organismo Las partículas
    beta, por su parte, llegan a desplazarse hasta 13 metros en el
    aire, en tanto
    son capaces de recorrer tres milímetros en el agua, igual
    que en el cuerpo humano.
    Finalmente, los rayos gamma recorren cientos de metros en el
    aire, hasta 65 metros en el agua y para
    detenerlos se necesita una pared de cemento de un
    metro de espesor o un blindaje adecuado de plomo.

    Las radiaciones pueden causar en el cuerpo humano
    ionización y excitación electrónica suficientes para provocar la
    destrucción de ciertas moléculas –proteínas,
    por ejemplo- que juegan un papel
    importante en el funcionamiento de las células
    vivas. Dependiendo de la magnitud de la irradiación, la
    afectación puede trasladarse a los tejidos o a los
    órganos.

    Es bueno saber que el hombre
    convive con radiaciones de origen natural, que no son pocas. La
    radiación
    cósmica, por ejemplo, proviene de los diversos procesos de
    formación y evolución del universo. La
    defensa natural que tenemos contra los rayos cósmicos es
    nuestra atmósfera, por lo que
    cuanto más alto nos encontremos más radiación
    cósmica recibimos, A pesar de esto las poblaciones que
    viven en las zonas altas del planeta, no por ello, viven menos
    que las otras.

    La llamada radiación externa proviene de materias
    radiactivas existentes en nuestro propio planeta, como son el
    uranio, el torio y el radio y sus
    derivados, como el radón. El radón es un gas noble inodoro
    e incoloro producto de la
    desintegración del radio, Este, a su
    vez es un elemento proveniente de la cadena de
    desintegración del uranio, que forma parte de la
    composición natural de los suelos de la
    corteza terrestre. El radón es un emisor alfa que tiene
    una vida media de 3,6 días, pero algunos de sus
    descendientes, emisores alfa unos y beta-gamma otros, tienen vida
    media menor a los 30 minutos, lo que los hace especialmente
    peligrosos. El radón se concentra en los suelos (entre un
    80% y un 90%) y en los materiales de
    construcción (10% a 20%). Esa
    proporción justifica que haya más radón en
    las casas que en tos apartamentos. Los estudios realizados en el
    ámbito mundial lo sindican como posible causante de
    cáncer, pero es muy difícil sacar una
    conclusión definitiva, La recomendación es ventilar
    bien las casas y no permanecer mucho tiempo en lugares
    cerrados y estrechos sin cambiar el aire ambiental.

    La llamada radiación interna, por su parte,
    proviene de las sustancias que respiramos, bebemos o comemos, las
    que contienen Potasio, Carbono 14, Tritio, etc. La leche es
    más radiactiva que la cerveza, por
    ejemplo.

    Los porcentajes de participación de las fuentes
    naturales y artificiales en la dosis global que recibe la
    población son, según fuentes
    españolas, las siguientes:

    – Radiación natural: – Radón y
    Torón…………………………………………..36,9%

    – Radiación terrestre
    externa………………………….13,6%
    – Radiación terrestre
    interna………………………….. 8,7%
    – Radiación
    cósmica………………………………………..10,1%

    -Radiación artificial –
    Médica…………………………………………………………30,4%

    – Precipitaciones radiactivas y Energía
    Nuclear……0,3%

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

    APLICACIONES
    EN LA VIDA COTIDIANA

    Pasemos ahora a hablar de los múltiples
    beneficios que las técnicas
    nucleares producen a las distintas actividades del hombre.

    Agricultura y alimentación

    Comencemos con lo relativo a la agricultura y
    la alimentación. Son muchas las aplicaciones
    en este campo por lo que he de referirme solamente a las
    más destacadas,

    Como un primer capítulo, mostraré a
    través de un par de ejemplos cómo puede la
    tecnología nuclear beneficiar a los
    cultivos.

    Primen ejemplo: Los procesos
    biológicos de las plantas se
    estudian, entre otras razones, con la intención de
    optimizar las técnicas
    de manejo de los cultivos, Gracias a su radioactividad, se puede
    seguir la evolución del Carbono 14 en los sarmientos
    y de esa manera sacar conclusiones sobre podas y otras labores
    tendientes a lograr una mayor acumulación de azúcar
    en las uvas.

    Segundo ejemplo: Con el auxilio de especies radiactivas
    en los fertilizantes, como el Fósforo 32, se puede sacar
    importantes conclusiones con respecto a métodos,
    oportunidad y tipo de fertilizantes a ser utilizados Se trata de
    reducir al mínimo el uso de fertilizantes para bajar los
    costos de
    producción y reducir los daños que provocan al
    medio
    ambiente,

    Un segundo capítulo dentro del tema agricultura y
    alimentación lo constituye el uso de las
    mutaciones genéticas para el desarrollo de
    variedades de cultivos agrícolas y hortícolas de
    alto rendimiento. Los rayos x, los rayos gamma y los neutrones
    rápidos son los mutágenos físicos que se
    usan con mayor frecuencia para irradiar las especies que se desea
    mejorar genéticamente. Algunos de los logros que se puede
    alcanzar con esta técnica son los que comento a
    continuación.

    Para aumentar la resistencia al
    encamado se intenta disminuir la altura de la planta de arroz y
    dar mayor dureza a su tallo para que pueda resistir la lluvia y
    las tormentas, Como ejemplo podemos citar un mutante de arroz en
    china que
    consiguió tener una caña 20 cm. más corta
    que la de su progenitor.

    Otro objetivo
    buscado es mejorar las características de los granos como, por
    ejemplo, aumentar el valor
    nutritivo (contenido de proteínas
    o aceites), aumentar la facilidad de cocción y
    disolución o reducir el tiempo de
    cocción. Como ejemplo se puede mencionar un mutante de
    arroz en china que
    consiguió aumentar el contenido de proteínas a
    más del 15%.

    También puede intentarse mejorar los caracteres
    agronómicos de la planta, como ser, resistencia al
    frío del invierno, aumento de la tolerancia al
    calor o una
    mejor adaptación a las condiciones de los
    suelos,

    El rendimiento de muchas variedades de cultivos se ha
    multiplicado después de mutaciones inducidas con
    radiaciones. Para citar un ejemplo: Pakistán logró
    duplicar su producción de algodón usando esta
    técnica.

    Una maduración temprana es importante para eludir
    las heladas y plagas, o simplemente para dar cabida en el terrero
    a otros cultivos. Un ejemplo de estos logros lo constituye una
    variedad de arroz en China que madura 24 días antes que su
    progenitora.

    Aumentar la resistencia a las enfermedades tiene gran
    importancia en los esfuerzos para reducir la utilización
    de productos
    químicos contra las plagas, que tanto dañan el
    medio ambiente. Como
    ejemplos puedo citar: una variedad de arroz de Hungría y
    una variedad de menta de EE.UU. que resultaron resistentes a
    ciertos hongos que
    perjudicaban seriamente la producción.

    Otro capítulo importante es el de la
    producción pecuaria. Puedo mencionar tres
    contribuciones de las técnicas nucleares en este
    campo:

    -primera contribución: aumentar el peso del
    cuerpo y el rendimiento lechero del ganado gracias al
    mejoramiento de los piensos. Mencionaré un ejemplo: en
    Indonesia los pastos son de muy baja calidad. Con
    técnicas nucleares se estudió la eficiencia con
    que los búfalos digerían esos pastos y se
    desarrolló, para sustituirlos, un bloque multinutritivo
    que los búfalos lamen. Se logró un aumento de 3 Kg.
    por semana en el ritmo de engorde usando la sexta parte del pasto
    que antes.

    -segunda contribución: mejorar la reproducción del ganado. A través de
    la medición de las hormonas que
    controlan la actividad de los ovarios (en particular la
    progesterona) se determina con exactitud si las hembras se
    encuentran en la fase adecuada de su ciclo reproductivo para ser
    fecundadas. Con auxilio de esta técnica se pudo preservar
    las alpacas y las vicuñas en los países
    andinos,

    -tercera contribución: eliminar enfermedades mediante la
    producción de vacunas usando
    irradiación con rayos x o rayos gamma para atenuar los
    virus, Por
    ejemplo, en el Reino Unido la bronquitis parasitaria de temeros y
    corderos fue combatida con éxito
    mediante vacunas
    radioatenuadas, lográndose un ahorno de 40 millones de
    dólares anuales.

    Un capitulo vinculado e la agricultura y también
    a la salud y a la
    ganadería
    es el de la lucha contra las plagas de insectos. Las
    técnicas nucleares permiten erradicar o controlar estas
    plagas utilizando insectos esterilizados o alterados
    genéticamente con radiaciones, A modo de ejemplo, la
    principal peste de frutas y vegetares en los países
    subtropicales es la mosca mediterránea. Pudo ser combatida
    en varios países con la llamada técnica de los
    insectos estériles que consiste en desarrollar machos
    esterilizados por irradiación y soltarlos a competir con
    los machos fértiles. En sucesivas etapas se logra
    controlar la plaga.

    El primer insecto erradicado con empleo de esta
    técnica fue la mosca del gusano barrenador, plaga que
    desbastó animales
    domésticos y silvestres en Curaçao y pudo ser
    controlada recién en 1945. Posteriormente, esta misma
    plaga fue también erradicada de EE.UU. y México.

    La mosca tsetse, como es sabido, es portadora de un
    parásito unicelular, llamado tripanosoma, que causa la
    enfermedad del sueño, En el África Subsahariana,
    medio millón de personas (de las cuales muere el 60%)
    tiene esta enfermedad. Causa también una enfermedad del
    ganado llamada nagana, que mata tres millones de cabezas al
    año. La mosca tsetse es, sin dudas, la causa principal del
    estancamiento de la agricultura en el continente
    africano.

    Un último capítulo dentro de este gran
    tema de la agricultura y alimentación es la
    irradiación de alimentos. Este proceso
    consiste en exponer a los alimentos, ya sea
    a granel o envasados, a una cantidad minuciosamente controlada de
    radiación ionizante. Esa irradiación puede
    conseguir diversos efectos, entre los cuales voy a mencionar
    sólo algunos:

    – prolongar el período de conservación
    de los alimentos,

    – inhibir la germinación de papas y
    cebollas,

    – retrasar la maduración de los
    frutos,

    – esterilizar alimentos envasados,

    – descontaminar aditivos e ingredientes.

    Salud humana

    Las aplicaciones de técnicas nucleares asociadas
    con la salud aparecieron
    rápidamente después del descubrimiento de los rayos
    x en 1896. En la actualidad es casi imposible que un hospital
    moderno no tenga un departamento de radiología y un
    departamento de medicina nuclear
    o que no utilice métodos
    radioquímicos para diagnosticar e investigar enfermedades.
    Cada año se llevan a cabo más de 30 millones de
    procedimientos
    médicos usando radioisótopos. Sólo en EE.UU.
    se ahorran 12 millones de dólares por cirugías que
    no fueron practicadas al ser sustituidas por procedimientos
    médicos con radisótopos.

    Podemos afirmar que uno de cada tres pacientes de un
    hospital importante recibe los beneficios de la medicina nuclear,
    en la que intervienen como actores principales los
    radiofármacos. Cuando se quiere investigar en el cuerpo
    humano un proceso
    biológico o el funcionamiento de un órgano es
    necesario elegir cuidadosamente el compuesto químico
    radiactivo que se ha de administrar al paciente. Estos
    compuestos, en su mayoría orgánicos, se llaman
    radiofármacos. Actualmente, con fines de diagnóstico se usan más de 300
    radiofármacos diferentes. Algunos se deben producir en el
    mismo hospital pues su vida media es muy corta, pero la
    mayoría se producen en centros nucleares o laboratorios
    nucleares específicos.

    En la llamada medicina nuclear in vivo el
    radiofármaco se administra al paciente para investigar una
    función
    fisiológica o bioquímica
    del organismo. Por ejemplo, un compuesto conteniendo iodo
    radiactivo suministrado a un paciente permite investigar las
    glándulas tiroides a través de un detector especial
    que obtiene la imagen del
    órgano estudiado.

    El diagnóstico por imágenes
    nucleares permite obtener información única sobre el
    funcionamiento de diversos órganos como el corazón,
    las tiroides, los riñones, el hígado y el cerebro, y
    también permite diagnosticar un amplio rango de tumores.
    Para diagnosticar trastornos cardíacos se inyecta cierto
    radiofármaco especifico en el torrente sanguíneo
    del paciente aplicando luego un método
    analítico conocido corno tomografía computada de
    emisión de fotón simple. Una cámara
    rotatoria va midiendo e intervalos cortos la radiactividad con la
    ayuda de una computadora,
    permitiendo determinar que porción del corazón no
    tiene sangre.

    Un nuevo método,
    llamado tomografía de emisión de positrones, tiene
    la ventaja de detectar simultáneamente imágenes
    en lados opuestos del paciente por lo que permite estudiar el
    metabolismo
    del músculo cardíaco con mayor precisión,
    Los positrones son partículas beta positiva emitidas por
    algunos radisótopos como el Fluor 18.

    En la llamada medicina nuclear in vitro lo que se
    hace es detectar y medir en un laboratorio
    ciertos componentes químicos de fluidos extraídos
    del cuerpo humano, como la sangre, y sacar
    conclusiones sobre enfermedades o deficiencias orgánicas.
    Cientos de millones de radioinmunoanálisis se realizan al
    año. Este método es de 10 a 100 millones de veces
    más sensible que otros, lo que hace posible detectar con
    total precisión hormonas,
    vitaminas,
    enzimas y muchas
    drogas en los
    fluidos biológicos. Esta técnica se aplica para la
    detección precoz de alteraciones neurológicas
    importantes, como es, por ejemplo, el hipotiroidismo en niños
    aparentemente sanos.

    Algunas hormonas que pueden ser medidas con la sangre
    del paciente mediante el radioinmunoanálisis son: la de la
    función
    tiroidea, la de la función paratiroidea (vinculada a la
    descalcificación de los huesos), la de la
    reproducción, la de la función
    suprarenal, las que intervienen en la vasoconstricción y
    las que son segregadas en el páncreas.

    Otra aplicación muy importante del
    radioinmunoanálisis es en el diagnóstico y
    seguimiento del cáncer por la medición de las sustancias que son
    segregadas en la mayoría de los tumores.

    Los expertos predicen que la utilización general
    de técnicas nucleares en medicina habrá de
    triplicarse en un futuro próximo a fin de hacer frente a
    todos los casos que prevén las proyecciones.

    Pasemos a otro capítulo del tema salud. La
    radioterapia permite el tratamiento de ciertas
    enfermedades, particularmente el cáncer,
    a través de la aplicación de radiaciones
    ionizantes. Dentro de la radioterapia, la teleterapia es
    el tratamiento en que la fuente de las radiaciones no está
    en contacto directo con el objeto del tratamiento. Las
    radiaciones utilizadas pueden ser de diferentes tipos y
    energías y tener origen en diversas fuentes. Por ejemplo,
    la cobaltoterapia es la forma de teleterapia que usa
    fuentes de cobalto 60. Otra forma de teleterapia son los modernos
    aceleradores que proporcionan haces de electrones, neutrones o
    iones pesados que permiten combatir el
    cáncer.

    La otra forma de radioterapia es la braquiterapia
    que utiliza radisótopos en forma de alambre, semilla o
    cápsula que se implantan directamente en el tumor, donde
    pueden permanecer en forma continua hasta perder su actividad o
    ser extraídos después de un cierto tiempo. Estos
    procedimientos pueden aplicarse cuando el tumor no ha sobrepasado
    unos pocos centímetros lo que -afortunadamente- es el caso
    de muchos pacientes. Un ejemplo es el tratamiento del
    cáncer de útero y de próstata muy comunes en
    muchos países en desarrollo

    En el ámbito de la salud también las
    técnicas de irradiación son altamente eficaces y de
    bajo costo en la
    esterilización de artículos de uso
    médico
    (vestimenta quirúrgica, suturas,
    catéteres y jeringas, entre otros). Las implantaciones de
    injertos de tejidos
    biológicos, como huesos, nervios y
    recubrimientos de corion amniota para quemaduras también
    se esterilizan exitosamente con radiaciones
    ionizantes.

    Como se ha dicho, las radiaciones ionizantes pueden
    producir daños importantes en los tejidos y en los
    órganos si no se toman las previsiones para evitar que
    incidan en forma descontrolada en nuestro organismo. Los
    departamentos de protección radiológica, que
    deben existir en todas las instalaciones que manejan radiaciones
    ionizantes, tienen la obligación de asegurar que
    técnicos, profesionales, operarios, pacientes y
    público en general no reciban más radiaciones
    ionizantes que las que sean imprescindibles y en un todo de
    acuerdo con las normas
    respectivas.

    Un tema especialmente importante es, entonces, la
    determinación exacta de las dosis de radiaciones. En las
    aplicaciones terapéuticas su importancia puede ser de vida
    o muerte, por lo
    que es imprescindible que las dosis administradas se ajusten lo
    más estrechamente posible a las dosis prescriptas y que
    éstas, a su vez, sean las adecuadas a cada
    situación. De allí que la presencia de
    físico-médicos junto a los radioterapeutas
    sea obligatoria en los países avanzados

    Industria

    En los países desarrollados casi todas las
    industrias
    utilizan técnicas nucleares de alguna forma. Veamos
    inicialmente el capítulo de los trazadores
    radiactivos
    . El método consiste en añadir en un
    determinado proceso muy pequeñas cantidades de sustancias
    radiactivas llamadas trazadores y seguir su camino gracias a que
    emiten radiaciones. Según se cuenta, la primera vez que se
    usó un trazador radiactivo fue en 1911 cuando un
    estudiante húngaro, llamado George de Hevesy, que
    vivía en una pensión en Manchester, le puso a las
    sobras de comida una pequeña dosis de material radioactivo
    mediante la cual pudo confirmar al día siguiente que la
    comida estaba hecha con esas sobras. Como consecuencia, la
    dueña de la pensión lo acusó de brujo y lo
    expulsó de la pensión.

    El hecho de que cantidades insignificantes de sustancias
    radiactivas puedan medirse rápidamente y con
    precisión hace que los trazadores radiactivos tengan
    muchos usos en la industria.
    Mencionaré algunos ejemplos:

    Control de
    mezclas. Por
    ejemplo, en un horno de cemento, al
    que se han agregado trazadores radiactivos, se puede realizar
    mediciones a distintas alturas del proceso para sacar
    conclusiones sobre la eficiencia del
    mezclado.

    – Detección de fugas. En la india se pudo
    detectar filtraciones en un oleoducto de 140 Km de largo en
    sólo seis semanas, ahorrando seis meses de trabajo y 300
    mil dólares en investigación, además de permitir
    una producción adicional de 1,6 millones de
    toneladas.

    – Medición del desgaste de motores. En las
    pruebas de
    desgaste de la camisa de cilindros y de los asientos de cojinetes
    de los nuevos modelos de
    motores, el uso
    de trazadores radiactivos produce un ahorno de más de 3
    millones de dólares en uno y otro caso, además del
    ahorro de 4
    años de pruebas.

    Respecto de los diversos instrumentos de uso
    industrial
    que se benefician de las técnicas
    nucleares, gran parte de ellos se basan en la propiedad de
    la materia de interactuar con los rayos gamma. Así
    tenemos:

    -medidores de densidad
    (petróleo, tabaco, silos,
    pasta de papel, polvos. lechadas),

    indicadores de
    nivel (en silos, pozos, enlatados, botellas),

    -indicadores de
    espesor de láminas (papel, plásticos,
    chapas),

    -indicadores de espesor de bitumen,

    -detectores de humo.

    También la energía
    nuclear se usa en baterías nucleares de satélites
    artificiales, estaciones meteorológicas aisladas y
    marca-pasos
    cardíacos.

    Se sabe que cada elemento químico reacciona a las
    radiaciones electromagnéticas emitiendo rayos x
    característicos de dicho elemento, La detección y
    análisis de esos rayos x ofrece
    información cualitativa y cuantitativa sobre la
    composición de cualquier muestra sometida
    a radiaciones. Esto abre campo al análisis por
    fluorescencia de rayos
    x de carácter
    industrial.

    Otro tema industrial son los ensayos no
    destructivos
    . La radiografía con empleo de
    rayos x, rayos gamma o neutrones se emplea corrientemente en la
    verificación de soldaduras, en fundiciones, en maquinaria
    ensamblada (como motores a chorro), en control de
    corrosión de materiales, en
    control de
    calidad de cerámicas, en la detección de
    explosivos, en la detección de humedad y en muchas otras
    aplicaciones.

    Las radiaciones pueden inducir ciertas reacciones
    químicas convenientes para su aplicación en la
    industria. Por
    ejemplo, pueden emplearse en la fabricación de plásticos
    o en el injerto de plástico
    en otros materiales como madera u
    hormigón, o en la fabricación de material
    súper absorbente como pañales desechables y
    tampones, o para reducir las consecuencias medioambientales y
    sanitarias del empleo a gran escala de
    combustibles fósiles.

    Finalmente, las radiaciones pueden ayudar a mejorar
    las condiciones ambientales
    . Por ejemplo, al ayudar a
    descomponer desechos sépticos o venenosos evitando el
    empleo de productos
    químicos altamente nocivos para el medio ambiente
    como, por ejemplo, el cloro.

    Hidrología isotópica

    La hidrología es un campo en que los
    Isótopos pueden desempeñar un papel de vanguardia en
    relación con muchas actividades de investigaciones y
    diversas aplicaciones. Inicialmente menciono algunos ejemplos de
    aplicaciones en aguas subterráneas.

    Con empleo de trazadores isotópicos se han
    estudiado exitosamente las interacciones del agua
    subterránea y la matriz de los
    acuíferos. A modo de ejemplo, en México,
    Creta y Portugal se han descubierto fuentes de contaminación de agua marina en los
    acuíferos costeros con ayuda do trazadores
    isotópicos.

    El método de datación
    isotópica
    está basado en la comparación
    de las proporciones de los isótopos radiactivos presentes
    al inicio de un proceso y al momento de la datación.
    Durante el lapso que se quiere medir ha habido un cambio en las
    proporciones iniciales -supuestamente conocidas- de los
    radisótopos presentes inicialmente en el elemento o
    sustancia. El cambio es
    debido a la desintegración radiactiva que se ha operado en
    esos radisótopos. Los cálculos se apoyan,
    justamente, en los valores de
    vida media de los radisótopos intervinientes. Por ejemplo,
    en las zonas áridas y semiáridas puede determinarse
    la edad del agua subterránea en lugares en que se
    prevé impulsar un desarrollo
    industrial. Si la datación dice que el agua tiene
    miles de años debe concluirse que, en caso de extraerla,
    no habrá reposición y la zona se secará en
    poco tiempo.

    Las técnicas nucleares ayudan a explorar los
    recursos
    geoterrnales y conocer sus mecanismos de recarga, así como
    la calidad de su
    agua y sus posibles conexiones con otros
    acuíferos.

    En aguas superficiales las técnicas
    nucleares ayudan a medir la dinámica de lagos y embalses, la
    filtración de las represas y de los conductos
    subterráneos, la descarga de los ríos, el transporte de
    sedimentos suspendidos y de fondo y la tasa de
    sedimentación.

    Centrales nucleares

    Una central nuclear puede tener diversos usos:
    producción de electricidad,
    producción de radioisótopos (Co-60), calentamiento
    de agua de ríos o lagos para templar el clima o para
    calefacción (Rusia, EE.UU.), potabilización de agua
    salada (EE.UU., Rusia) y uso industrial
    (Canadá).

    En Rusia se afirma que la primera central nuclear en el
    mundo fue la de Obninsk, construida en 1954 con una potencia de 5
    MWe. En general, se acepta que la 1ª central nuclear de uso
    comercial fue la de Calder Hall, en Inglaterra, que
    comenzó a funcionar el 17 de octubre dc 1956 y
    alcanzó una potencia de 50
    MWe.

    El funcionamiento de las centrales nucleares está
    basado en la fisión de los núcleos
    atómicos de ciertos elementos pesados como el uranio y el
    plutonio. La fisión de un núcleo atómico
    pesado es el resultado de la interacción de un
    neutrón con dicho núcleo, produciéndose la
    ruptura del núcleo en dos o tres fragmentos (altamente
    radiactivos) y la liberación de neutrones y
    energía. La gran importancia que tiene la reacción
    de fisión se debe particularmente a:

    – la gran cantidad de energía liberada en el
    proceso proveniente de la diferencia de masa existente antes y
    después de la fisión,

    – la liberación le dos o más
    neutrones,

    – la posibilidad que tienen esos neutrones de causar
    nuevas fisiones nucleares lo que asegura la reacción en
    cadena,

    – la posibilidad de regular la reacción en cadena
    a voluntad.

    La electricidad se
    produce en una central nuclear del mismo modo que en una central
    térmica convencional. Una fuente de calor, en este
    caso el reactor nuclear, eleva la temperatura de
    un cierto fluido (normalmente agua) dentro de un circuito
    primario. Este fluido trasmite el calor al agua de un circuito
    secundario, la que se transforma en vapor. Este vapor de alta
    pureza acciona las turbinas que, a su vez, mueven al alternador
    que produce electricidad, Un circuito de agua terciario sirve
    para enfriar el agua del circuito secundario. Las centrales
    nucleares se ubican siempre en las proximidades de un curso de
    agua importante del cual extraen el agua para el circuito de
    enfriamiento o terciario.

    Vemos entonces que la energía de fisión se
    transforma en energía calórica, que se transforma
    en energía mecánica y ésta en energía
    eléctrica.

    Para asegurar la eficacia de la
    fusión
    nuclear en cadena sostenida hay dos estrategias
    principales en los reactores nucleares: están los que usan
    uranio natural (0,7% de Uranio 235) y los que usan uranio
    enriquecido (entre 2% y 3% de Uranio 235). El enriquecimiento del
    uranio, además de ser una tecnología de uso
    militar, es sumamente cara. La alternativa es usar uranio
    natural, pero se necesita de agua pesada (deuterio en lugar de
    hidrógeno común) en el núcleo del reactor.
    También la tecnología del agua pesada es muy
    costosa, aunque más accesible que la del enriquecimiento
    del uranio.

    Las llamadas barras de control tienen el cometido de
    regular la reacción en cadena en el reactor. Por estar
    constituidas con un material muy "absorbente" de neutrones, las
    barras de control pueden actuar como acelerador o freno de la
    reactividad.

    El compuesto de uranio usado como combustible va en
    forma de pastillas acondicionadas en varillas huecas que, a su
    vez, se agrupan en manojos constituyendo lo que se llama un
    elemento combustible. Cuando los elementos combustibles terminan
    su cometido en el reactor (se dice que se han quemado) son
    reemplazados pon otros y depositados en piletas en las que
    permanecen sumergidos en agua durante un tiempo para permitir el
    decaimiento de la radioactividad de los productos de
    fisión y sus derivados de vida media más larga. Los
    de vida media más corta decaen en el propio
    reactor.

    Las radiaciones provenientes de los fragmentos de
    fisión tienen varias barreras de contención de
    manera que no lleguen al exterior de la central nuclear, La
    primera barrera es la propia varilla que contiene las pastillas
    de combustible, la segunda barrera es la vasija del reactor, la
    tercena es la estructura de
    hormigón que recubre a la vasija y la cuarta es la pared
    exterior del edificio del reactor que llega a tener un metro de
    espesor de hormigón.

    Las medidas de seguridad
    adoptadas en las centrales nucleares permiten la vida en las
    cercanías sin limitaciones. Una prueba de la confianza y
    seguridad de las
    centrales nucleares lo constituye, por ejemplo, la concurrencia
    absolutamente normal a las playas próximas a las centrales
    nucleares en España.

    A modo de ejemplo veamos algunas situaciones extremas a
    las que podría exponerse la población y las dosis de radiación
    recibidas en cada caso,

    – permaneciendo en el perímetro de la
    central:………………………………………….0,05
    msv/año

    – comiendo 50 gramos por día de pescado capturado
    a la salida del canal de descarga de la
    central:……………………………………………………………………………………………0,025
    msv/año

    – viviendo en un radio de 9.5 Km. de la
    central:……………………………………….0,006
    msv/año

    – nadando 3 horas/día,120 días/año
    en el canal de descarga de la central: 0,0003
    msv/año

    Para apreciar debidamente la poca magnitud de estos
    riesgos debemos
    tener en cuenta que los habitantes de la tierra
    recibimos, promedialmente, unos 2 msv/año procedentes de
    fuentes de radiación natural externas e
    internas.

    Alrededor de 450 centrales nucleares estén en
    funcionamiento hoy en día en todo el mundo, con una
    potencia instalada total cercana a los 350,000 MWe. El
    país que se destaca por su número es EE.UU. con
    más de 100 centrales y cerca de 100.000 MWe de potencia.
    Europa es el
    continente donde la participación de la energía
    nucleoeléctrica se ha hecho más notoria. Más
    de la tercera parte de la potencia instalada en Europa es de
    origen nuclear, en tanto la energía generada a partir de
    las centrales nucleares ronda en el 15 %. A los países
    europeos le siguen los países de Norte América
    en el mayor porcentaje de energía nucleoeléctrica
    del mundo. Argentina genera
    más del 10% del total de su energía
    eléctrica a partir de las centrales nucleares de
    Atucha y Embalse de Río III.

    Por ser usada como energía eléctrica de
    base, la generación de núcleoelectricidad compite
    con la hidráulica. En aquellos países que las
    posibilidades de instalar represas hidroeléctricas se ha
    agotado la energía nuclear sigue apareciendo como una
    alternativa competitiva frente a los combustibles fósiles.
    Además, como la polución se ha transformado en un
    gravísimo problema mundial, la energía
    nucleoeléctrica se presenta como una de las que emite
    menos anhídrido carbónico a la atmósfera.

    Mucho se habla de los residuos de la industria
    nuclear
    . Si bien es cierto que el almacenamiento
    definitivo de los desechos radiactivos es costoso por las medidas
    de seguridad que conlleva, no es imposible ni causa problemas
    insolubles. Toda actividad humana, y particularmente la
    industrial, tiene riesgos asociados
    que el avance tecnológico va superando. La industria
    nuclear no escapa a la regla y no merece que se desmerezca su
    aporte positivo e insustituible al progreso de la
    humanidad.

    Mas allá de su pecado original.

      

    Walter Ronald Cibils Machado

    Coronel de Artillería del Ejército
    Nacional y Profesor graduado de Matemática.

    Montevideo, Uruguay

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