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.

Radioactividad Natural

En 1896, el físico francés Antoine Henri Becquerel descubrió la radioactividad natural accidentalmente. Luego fue estudiada en profundidad por Marie y Pierre Curie quienes aportaron una contribución adicional a la comprensión de esas sustancias "radiactivas".

La Radioactividad Natural: es el fenómeno por el cual determinados materiales, como , por ejemplo, las sales de uranio, emiten radiaciones espontáneamente.

Las radiaciones emitidas son de tres tipos:

Si un núcleo emite una partícula a , su número atómico disminuye en dos unidades y su número másico disminuye en cuatro unidades.

• Las radiaciones beta (b ): son más penetrante que las a , aunque son detenidas por una lámina metálica. En realidad consisten en un flujo de electrones.

Si un núcleo emite una partícula b , su número atómico aumenta en una unidad, mientras que su número másico no varía.

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. Estas fuerzas son de atracción, y mucho más intensas que las fuerzas eléctricas.

Las fuerzas nucleares son de corto alcance, ya que se anulan cuando las distancias son superiores a unos pocos femtómetros (1 femtómetro = 10-15 metros). A partir de esta distancia predominarán las fuerzas eléctricas, que tenderán a separar a los protones.

Según la proporción entre protones y neutrones de un núcleo, éste es estable o no. Actualmente se conocen más de 300 núcleos estables. La radiactividad tiene su origen en la estabilidad nuclear. Si el núcleo es estable el elemento no es radiactivo; pero cuando la reacción entre los componentes del núcleo no es la adecuada, éste emite partículas y radiaciones electromagnéticas hasta alcanzar la estabilidad.

Se llama isótopos radiactivos o radioisótopos todos aquellos isótopos que emiten radiaciones.

Muchos elementos químicos tienen isótopos radiactivos cuyos núcleos emiten radiaciones y partículas de forma espontánea, a la vez que se transforman en núcleos de otros elementos.

Se produce cuando los átomos estables de un elemento son bombardeados adecuadamente con partículas nucleares o rayos. El núcleo se desestabiliza y se vuelve radiactivo para recuperar su estabilidad.

En toda desintegración natural, es posible calcular la probabilidad de que un núcleo se desintegre en un tiempo determinado. Con este fin se asocia a cada sustancia radiactiva una magnitud característica llamada período de semidesintegración.

El período de semidesintegración, T, de una sustancia radiactiva es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los núcleos presentes en una muestra de dicha sustancia.

Energía de enlace nuclear:

Albert Einstein desarrolló la ecuación que relaciona la masa y la energía:

E=m.c²

Esta 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 y la fusión nuclear.

Es la escisión de un núcleo pesado en núcleos más ligeros.

Por ejemplo. el núcleo de Uranio-235, se rompe en dos núcleos intermedios cuando se lo bombardea con neutrones. En este proceso también se emiten otras partículas además de radiación y una gran cantidad de energía.

De la fisión de un núcleo de uranio-235 sumada con la masa del neutrón es ligeramente superior a la suma de las masas del núcleo de bario-142, un átomo de criptón-91, 3 neutrones y una energía liberada de 210 MeV que se desprende en forma de calor. La ecuación que describe el proceso es la siguiente:

²³⁵U + ¹n Ù ¹⁴² Ba + ⁹¹ Kr + 3¹n + 210 MeV

La masa del núcleo de Uranio-235 sumada con la masa del neutrón es ligeramente superior a la suma de las masas del núcleo de bario-142, el núcleo de criptón-91 y los tres neutrones. Este pequeño defecto de masa se ha transformado en energía.

Los neutrones que se obtienen de la fisión de un níclio de uranio-235 pueden utilizarse para bombardear otros nícleos de este esótopo y provocar nuevas fisiones que a su vez producirán nuevos neutrones, y así sucesivamente. Se origina de este modo una reacción en cadena mediante la cual, en un tiempo muy breve, se consigue la fisión de un gran número de núcleos y se libera una enorme cantidad de radiación y de energía.

Fusión nuclear:

Es un proceso según el cual se unen núcleos ligeros o intermedios (a temperaturas extremadamente altas) para formar núcleos más pesados, obteniéndose energía.

La fusión de un núcleo de deuterio, ²H con un núcleo de tritio, ³H, da lugar a la formación de un núcleo de helio-4, He, además de un neutrón y una energía de 17,6 MeV, que se desprende en forma de calor. Ésta es una de las reacciones mediante las que el Sol produce energía. La ecuación que describe el proceso es la siguiente.

²H + ³H Ù ⁴He + ¹n + 17,6 MeV

La generación de electricidad es el empleo más importante de la energía liberada en una fisión nuclear. Para ello es necesario controlar la reacción de fisión en cadena; hace falta un sistema que impida que el número de fisiones por unidad de tiempo sobrepase ciertos límites. Esto se logra mediante el reactor nuclear.

Un reactor nuclear consiste básicamente en un recipiente en cuyo interior se encuentra el combustible nuclear (uranio o plutonio). Dicho combustible se suele introducir en forma de pastillas encapsuladas en una serie de vainas metálicas, rodeadas por un material moderador, que forman el interior del reactor. Para el control del reactor existen unas barras deslizantes, compuestas de un material capaz de absorber neutrones (boro o grafito). Según se introduzcan más o menos barras de control en el interior del reactor, el número de neutrones absorbidos será mayor o menor, de este modo se puede controlar el número de fisiones que ocurren por unidad de tiempo. Si las barras se introducen totalmente la reacción se detiene. Todo el conjunto del reactor se halla encerrado por el blindaje biológico, que es una envoltura de metal y hormigón cuya finalidad es impedir el paso de la radiación o gases contaminantes o radiactivos al medioambiente.

La energía liberada por la fisión del combustible se manifiesta en forma de calor que se extrae mediante un refrigerante que suele ser agua y que, a causa del calor recibido, se convierte en vapor a alta presión. El vapor así producido es utilizado para mover turbinas que están acopladas a los generadores eléctricos, posteriormente es enfriado y forzado a circular nuevamente dentro del reactor mediante bombas.

En nuestro país se hallan en funcionamiento dos centrales nucleares: la de Atucha en la provincia de Buenos Aires, y la de Embalse, en la provincia de Córdoba.

La operación y mantenimiento están a cargo de la Comisión Nacional de Energía Atómica.

Para generar energía eléctrica:

Esta es una de las mayores aplicaciones de la energía nuclear.

Para la investigación:

• En metodología de radiaciones: se mide la radioactividad y se caracterizan fuentes o elementos.
• En datación: capacidad de fechado de muestra en la escala histórica arqueológica, y geológica.

En medicina:

• Estudios renales con radioisótopos.
• Centellograma óseo.
• Terapias de radiación: grandes dosis directamente sobre tumores matan células cancerosas.
• Esterilizar equipo médico y quirúrgico.

En industria alimenticia:

• Radiación: mata bacterias en alimentos.

Agricultura:

Industria:

• Se emplean para verificar la eficacia de cierto tipo de trabajos:
• Ventilación
• Velocidad en las tuberías.
• Transporte de materiales

En la propulsión de buques:

Es utilizado como combustible.

En septiembre de 1987, los habitantes de Goianía, una ciudad brasileña, encontraron una máquina desconocida abandonada en un vertedero. La abrieron y hallaron en su interior un polvillo azul. La tradición de la pintura corporal debió marcar el comportamiento de los brasileños, pues muchos de ellos se embadurnaron con él. Un mes después se empezaron a producir las primeras muertes. Aquel polvillo era Cesio 137, un material altamente radiactivo que debería haber estado almacenado bajo estrecha vigilancia. El Gobierno brasileño se vio obligado a poner a toda la población bajo control radiológico. Casi 300 personas se vieron afectadas. Los que murieron a causa de la radiación fueron enterrados en ataudes de plomo de 608 kilos bajo varias capas de cemento.

• Al menos tres cementerios de residuos de baja actividad de los Estados Unidos y el de Carísbad (Nuevo Méjico) para deshechos altamente radioactivos han sufrido fugas y problemas geológicos.
• En los almacenes radioactivos rusos también se han producido accidentes muy graves. El vertido de residuos al río Tetcha, durante el periodo 1948-1951, supuso la contaminación de 124.000 personas, y la evacuación de otras 7.500, que ocupaban suelos altamente contaminados.
• El accidente más grave se produjo el 29 de septiembre de 1957, en la planta de almacenamiento de Kishtim, cuando al explotar un contenedor con 160 m3 de residuos, contaminó con unos 2 millones de curios una superficie de 1.000 km2. El accidente obligó a la evacuación inmediata de 10.700 personas. El secreto oficial ha impedido conocer el número de víctimas del accidente (16). Los materiales radiactivos acumulados en el lago Karachai se dispersaron con la sequía de 1967; como consecuencia, 1.800 km2 resultaron contaminados. Todavía en 1991, permanecer una hora en esta zona suponía recibir una dosis radiactiva mortal.
• El 20 de abril de 1973 nadie prestó ninguna atención particular al tanque 106 T en el área 200 Oeste de la Reserva de Hanford (EE.UU.). Construido con hormigón reforzado con un alineamiento de acero al carbono en su fondo y en los lados, es cilíndrico de forma, de unos 23 metros de diámetro y 10 de profundo y está hundido en el suelo con unos dos metros de tierra sobre su techo en forma de cúpula.

• En noviembre de 1978 el biólogo disidente soviético Jaurés Medvedev informó de una supuesta catástrofe producida en la región soviética de Cheliabinsk, en los Urales del Sur, como consecuencia de haberse producido criticidad en una planta de tratamiento o almacenamiento de residuos radiactivos. La catástrofe habría tenido lugar a finales de 1957 o principios de 1958, habría producido la muerte de centenares de personas y habría contaminado una extensa área.
• A comienzos de abril de 1993 se desencadena un grave accidente en el depósito de residuos radiactivos de Tomsk. El 18 de julio del mismo año se produjo otra fuga radiactiva en la planta de Tcheliabinsk, que también procesa residuos radiactivos; el 2 de agosto, otro accidente en el almacén de Tcheliabinsk 40.

A pesar de las precauciones tomadas, aviones de la Fuerza Aérea, misiles y satélites de los Estados Unidos, con material radioactivo, han sufrido múltiples accidentes, demostrando que no hay transportes seguros. Un considerable número de colisiones produjeron víctimas y contaminación radiactiva.

• Sucesos graves acaecieron en marzo de 1956, cuando se hundió un avión B- 47, que se dirigía a Florida, con dos cabezas nucleares "Florida".
• En enero de 1961, un bombardero B- 52 se estrella, cargado con dos bombas nucleares de 24 megatones, mil veces más potentes que la de Hiroshima, en Carolina del Norte.
• En junio de 1962, fracasaron dos ensayos con misiles nucleares, que dispersaron parte de su carga en la Isla Johnston del Pacífico; cuatro meses después, colisionaba un bombardero B- 52 con un avión nodriza KC-135, dejando caer otras dos bombas atómicas de 24 megatones sobre Kentucky.
• En abril de 1964, al dispersar plutonio un satélite norteamericano.
• En diciembre de 1965, cuando se hundió cerca de Okinawa un avión A-4E Skyhawk del portaaviones USS Ticonderonga cargado con una bomba atómica.
• En 1968, un bombardero B- 52, con cuatro bombas atómicas, se estrella al aproximarse a la base de Thule en Groenlandia, el incendio provoca una dispersión de plutonio contaminante...

También, muchos navíos y submarinos, con reactores o misiles atómicos, se han hundido, tanto de la flota americana, como en la soviética.

• En 1959, la marina norteamericana hundió en el Atlántico los elementos del reactor del submarino USS Seawolf (SSN- 575) a 120 millas de Maryland.
• En abril de 1963, el submarino nuclear Thresher (SSN- 593) se hunde a 100 millas de Massachusetts, con 129 personas a bordo.
• En mayo de 1968, el submarino USS Scorpion (SSN- 589), con una tripulación de 99 personas, se hunde, con dos torpedos nucleares Astor, a 400 millas de las Azores.
• También la flota submarina nuclear soviética ha padecido más de 25 accidentes graves.
• Transportando material radioactivo, se hundió en marzo de 1968 el submarino del tipo Yankee 2 (K- 129), con casi 100 víctimas.
• En abril de 1970 se hundió en el Golfo de Vizcaya el submarino November (K- 8), pereciendo 52 personas.
• En junio de 1983 se hundió el submarino Charlie 2 (K- 429) de la Flota del Pacífico y en abril de 1989, el Komsomolets (K-278), dejando en el mar de Noruega 42 muertos.

Uno de los accidentes más graves:

• El 17 de enero de 1966 se produjo la colisión en vuelo de un bombardero B- 52 de la base de Symour Johnson, con cuatro bombas atómicas de 1,5 megatones a bordo, y un avión nodriza KC- 135 procedente de la base de Morón, sobre el pueblo de Palomares (Almería). El accidente se produce a 9.000 metros de altura y los restos se dispersan en una zona de 260 km2.

Además de las catástrofes militares, también se han producido accidentes "civiles".

• El Gobierno británico autorizó el transporte clandestino, en vuelos regulares, de residuos radioactivos, en cajas que viajaban como "valija diplomática".
• El propio Consejo de Seguridad Nuclear español reconoce que "una remesa de material radioactivo se vio envuelta en un accidente serio de aviación".
• El 25 de agosto de 1984, en el Canal de la Mancha, colisionaron el transbordador alemán Olau Britannia, con 935 pasajeros a bordo, y el carguero francés Mont Louis, propiedad de la Compagnie Géneral des Matiéres Nucléaires (COGEMA) y de la sociedad eléctrica belga Synatom, cargado con 375 toneladas de hexafluoruro de uranio, repartido en 60 contenedores. La alarma cundió en el Canal. Los trabajos de recuperación de los depósitos del carguero zozobrado duraron hasta el 4 de octubre.
• Un ejemplo más de lo arriesgado de los transportes radioactivos lo proporciona la "odisea" del Akatsuki Maru, que entre noviembre y diciembre de 1992, transportó tonelada y media de plutonio desde Cherbourg (Francia) hasta Tokai (Japón). Una singladura de 25.000 km sin escalas porque numerosos países cerraron sus fronteras al que se denominó "Chernobil flotante", incluso países con centrales nucleares, como Brasil, Argentina o África del Sur.

Hay Alternativas?

Los residuos nucleares ya existentes son un grave problema al que hay que buscar solución.La mejor forma de minimizar el problema de los residuos es dejar de producirlos.

Leimos los siguientes artículos, los que solo nombramos y no transcribimos, pero hicimos un pequeño comentario de cada uno.

Economía: Río Negro

05/01/2000

El Inavap pelea por otra licitación, ahora en Australia

El Invap pelea por otra licitación para la construcción de un reactor nuclear. Esto sería de gran importancia ya que estos reactores permiten iniciar, mantener y controlar el desarrollo de una reacción nuclear en cadena.

Pero la fabricación de éstas instalaciones nos traería como consecuencias: residuos radiactivos, elevados costos para su construcción y el problema de muy difícil solución como las exigencias que trae aparejadas las precauciones necesarias de seguridad.

Pero hay que tener en cuenta que para la fabricación de cada uno de los reactores se estima alrededor de cinco años de trabajo.

La Nación

12/10/1997

Ocultan destino de residuos nucleares

Creemos que deberían existir leyes aplicables y no contradictorias para controlar una situación tan seria y contaminante como es el desecho de residuos nucleares.

Por un lado, la Fundación Vida Silvestre asegura que los desechos deben ser depositados todos en lugares seguros, y estos sitios están sólo en la Comisión Nacional de Energía Atómica, en Ezeiza.

Pero por otro lado la Constitución Bonaerense prohibe el tránsito y almacenamiento de sustancias tóxicas en el territorio provincial.

Esta gran contradicción provoca un misterio sobre el destino de la gran cantidad de desechos nucleares que se generan el la ciudad.

Pero cuidar el medio ambiente y nuestra salud deberíamos concientizarnos de la peligrosidad de estos residuos, dictar una ley segura y unánime, y finalmente, aplicarla en la realidad.

Clarín

02/08/1997

Plutonio Bélico contra el CáncerNos parece bárbaro que el Plutonio, que antes era producido para bombas, ahora se haga con el fin de conseguir la curación del cáncer en los Estados Unidos.

Es un cambio sumamente favorable el que algo que anteriormente lograba destruir vidas, hoy, en forma de radioinmunoterapia, consiga salvarlas.

Pero tampoco dejemos de lado las grandes precauciones y cuidados que debe tener la fábrica en el uso y el desecho de las sustancias.

Cultura y Sociedad

Desechos Nucleares en Uruguay

Zona de Riesgo

A pesar de que Uruguay no sea un "país nuclear", existen él y cada vez más, productos altamente radiactivos de uso corriente. Y el robo o extravío de estos materiales no es nada raro.

Esta situación impone la urgente necesidad de controles estrictos dado a que son productos altamente peligrosos.

Pero la comisión de Industria , Energía, Minería y Turismo parece ser indiferente a este tipo de problemas ya que no hacen nada para crear los controles necesarios. Todo esto sumado a la inexistencia de una aduana especializada en la materia.

Es una actitud totalmente irresponsable y alteradora que utilicen habitualmente materiales radiactivos sin tomar precauciones y cuidados necesarios para conservar el medio ambiente y la salud de todos (ya que son materiales sumamente contaminantes y tóxicos).

Estos descuidos se ven reflejados en grandes catástrofes y accidentes de distinto grado costaron la vida de inocentes y la contaminación ambiental.

El Mundo

19/05/2000

Chernobil registra un nuevo aumento de radiactividad

Se produjo una avería en un reactor igual al que hace 14 años provocó una catástrofe de la cual hasta el día de hoy se siguen viendo sus consecuencias.

Esta central nuclear debería estar clausurada y aún está en funcionamiento.

Greenpeace

Almanaque 98

Accidentes nucleares producidos entre los años 1960 y 1997.

Aquí mostramos los accidentes nucleares llevados a cabo solamente en el mes de enero entre los años 1960 y 1997. Esto da una idea de que si bien los accidentes nucleares no ocurren todos los días, ocurren con cierta frecuencia y sus consecuencias son siempre graves.

Los desechos radiactivos son los materiales radiactivos que se forman durante el proceso de producción o utilización de combustibles nucleares o cuya radiactividad se haya originado por la exposición a las radiaciones inherentes a dicho proceso.

Además sabemos que las consecuencias de la exposición a una radioactividad elevada son fatales para el ser humano. Está comprobado que puede causar la muerte, y en dosis más bajas, provoca cánceres, enfermedades y trastornos genéticos que alteran muy seriamente la descendencia del afectado.

Teniendo en cuenta esto y los diversos problemas ocasionados por los materiales radioactivos reflejados en parte en las notas periodísticas de problemas nucleares y en la sección elegida del almanaque de accidentes del mismo rubro, vemos necesaria una urgente toma de conciencia y precaución por parte de los distintos sectores de la sociedad, ya sea el dictamen de leyes seguras por parte del gobierno y la aplicación de éstas en las industrias con el fin de preservar el medio ambiente y la seguridad de sus trabajadores.

Desde nuestro punto de vista pensamos que habría dos posibles alternativas para mejorar esta situación:

1. Considerar las ventajas que proporcionan las energías alternativas y aplicarlas en aquellos lugares en los que fueran favorables.

• La energía solar se obtiene de la captación de los rayos solares.
• Otra alternativa la ofrece la energía de biomasa, compuesta por residuos orgánicos, los cuales pueden ser transformados en gas.
• Otra alternativa es conectar aerogeneradores para el aprovechamiento de los vientos.

1. Hay casos, como por ejemplo, en la medicina que aún no se pueden suplantar el uso de materiales radioactivos por energías alternativas.

Proponemos que sería una buena idea el uso de medidas de seguridad como:

• La existencia de un Almacén de Desechos radiactivos que se conozca su ubicación (debiendo ser una zona despoblada o de muy poca población) y que se tenga control de la radioactividad que emite.

• Contar con equipos y sistemas adecuados para manejar, vigilar y controlar los desechos.
• Los desechos radiactivos recibidos de hospitales e industrias deberían ser procesados de la siguiente manera:
• Compactados y empacados en tanques de acero inoxidable.
• En cada tanque anotar el tipo de desecho, la cantidad y el lugar de donde proviene.
• Transportar los tanques con protección física adecuada.
• Registrar la entrada de los tanque, así como sus características y el lugar donde serán almacenados.
• Mantener un riguroso control de materiales existentes por medio de archivos electrónicos.

De todos modos pensamos que la mejor forma de minimizar el problema de los residuos nucleares es dejar de producirlos.

El primer paso que hay que dar para solucionar el problema de los residuos radiactivos es dejar de agravarlo, es decir, cesar de producir indefinida e ilimitadamente más y más residuos radiactivos. No existe solución técnica adecuada para este problema. La única respuesta es no producir más residuos. De este modo se lograría minimizarlo. Debe tenerse claro que esa es la única aproximación responsable y lógica al respecto, incluso antes de ponerse a discutir como debe ser la gestión de los ya generados.

El problema que provocan los residuos radiactivos fue la causa de que diversos países adoptaran una política energética no nuclear. Sin embargo, no es imposible que se descubra algún día el modo de eliminar la radiactividad, aunque las investigaciones van muy despacio, incluso puede encontrarse el modo de reutilizar el combustible gastado - una opción no tan lejana, ya que en Japón está empezando a investigarse -, o bien hallar alguna nueva fórmula para aprovechar los residuos.

S. Cerdeira Física- Química
E. Ortí Aique
A. Rela Buenos Aires
J. Sztrajman Enero 2000
Escudero, Pilar Físico- Química
Lauzurica, Ma. Teresa Santillana
Pascual, Raimundo Buenos Aires
Pastor, José María Diciembre 1997
Jaimito Visor
Enciclopedia Clarín
Plaza & Janés Editores
Buenos Aires
1997
Encarta `97
Internet

Categoría: Fisicoquímica

Título:
Investigación sobre residuos radioactivos y conclusiones para
resolver el problema de qué hacer con ellos.

Palabras claves:
átomo - energía nuclear - residuos radiactivos - energías
alternativas - radioisótopos

Resumen:
Este trabajo consta de una introducción en donde se aclaran
conceptos como: radioactividad natural, radioactividad artificial, fisión
nuclear, fusión nuclear y central nuclear.
Además vemos las aplicaciones que tienen los radioisótopos en las distintas
áreas.
Nombramos una serie de accidentes ocurridos tanto en el almacenamiento como
en el transporte de residuos radioactivos.
Por último en un informe final sacamos conclusiones sobre que hacer con los
residuos radioactivos y planteamos el uso de energías alternativas.

Trabajo realizado por :
Alumnas de 4º año
Calificación "10".
Integrantes: Ani Quirós, Florencia Carou, Isabel Arieu, Florencia Chiappardi, Andrea Porto, Cou Molfese.