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Energía Nuclear




Enviado por giovanni.guillen



      • INTRODUCCION
      • ENERGIA
      • ENERGIA NUCLEAR
      • INTERACCION DE LA RADIACION
        IONIZANTE CON LA MATERIA
      • REACTORES NUCLEARES
      • USOS PACIFICOS DE LA ENERGIA
        NUCLEAR
      • AREAS DE INVESTIGACION EN
        VENEZUELA
      • CONCLUSIONES
      • GLOSARIO
      • BIBLIOGRAFIA
      1. INTRODUCCION

      La energía es la capacidad que poseen los
      cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de
      energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo
      que son capaces de realizar

      La energía
      nuclear es aquella que se libera como resultado de una
      reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de
      Fisión Nuclear (división de núcleos
      atómicos pesados) o bien por Fusión
      Nuclear (unión de núcleos atómicos muy
      livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran
      cantidad de energía debido a que parte de la masa de las
      partículas involucradas en el proceso, se
      transforma directamente en energía. Lo anterior se puede
      explicar basándose en la relación
      Masa-Energía producto de
      la genialidad del gran físico Albert
      Einstein.

      Para conocer que es la energía
      nuclear primero debemos conocer que es, como se transforma,
      y obtiene la energía, y los diferentes tipos de
      energía. De igual forma se debe tener un conocimiento
      claro de los conceptos básicos utilizados en la física
      nuclear.

      Los primeros pasos que dio el hombre
      para la obtención y transformación de esta clase
      de energía, data de los años 1930-1945, cuando se
      obtuvo en forma artificial y controlada esta forma de
      energía, para la construcción de la primera bomba
      atómica. Desde entonces se han realizado adelantos he
      investigaciones
      en este campo para su aplicación para el beneficio de la
      humanidad.

      1. ENERGIA

      La Energía es un concepto
      esencial de las ciencias.
      Desde un punto de vista material complejo de definir. La
      más básica de sus definiciones indica que se
      trata de la capacidad que poseen los cuerpos para producir
      Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen
      los cuerpos se mide por el trabajo
      que son capaces de realizar.

      La realidad del mundo físico demuestra que la
      energía, siendo única, puede presentarse bajo
      diversas Formas capaces de Transformarse unas a
      otras.

      • Formas de Energía

      Algunas formas básicas de energía
      son:

      Por ejemplo, aquella que poseen los cuerpos en
      movimiento,
      o bien la interacción gravitatoria entre la Tierra y
      la Luna.

      • Energía Electromagnética.

      Generada por Campos Electrostáticos, Campos
      Magnéticos o bien por Corrientes
      Eléctricas.

      • Energía Térmica.

      Energía interna de los cuerpos que se
      manifiesta externamente en forma de Calor.

      Energía que poseen los compuestos. Se pone de
      manifiesto por el proceso de
      conversión generado en una reacción química.

      • Energía Metabólica.

      Es la generada por los organismos vivos gracias a
      procesos
      químicos de oxidación como producto de
      los alimentos que
      ingieren.

      • Fuentes y transformaciones de
        energía

      Las fuentes de
      energía se pueden clasificar en:

      1. Fuentes de energía renovables

      Las energías renovables son aquellas que llegan
      en forma contínua a la Tierra y
      que a escalas de tiempo real
      parecen ser inagotables.

      Son fuentes de
      energía renovable:

      • Energía Hidráulica

      Es aquella energía obtenida principalmente de
      las corrientes de agua de los
      ríos. El agua de
      un río se almacena en grandes embalses artificiales que
      se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia.
      El agua
      adquiere una importante cantidad de energía potencial
      (aquella que poseen los cuerpos que se encuentran a cierta
      altura respecto de un nivel de referencia). Posteriormente,
      el agua se
      deja caer por medio de ductos hasta el nivel de referencia, por
      lo tanto toda su energía potencial se forma en
      energía cinética (aquella que posee un cuerpo
      gracias a su estado de
      movimiento).
      La energía cinética de las caídas de
      agua se
      aprovecha, por ejemplo, para mover turbinas generadoras de
      electricidad, tal es el principio de las
      Centrales Hidroeléctricas.

      • Energía Solar

      Es la energía que llega a la Tierra
      proveniente de la estrella más cercana a nuestro
      planeta: El Sol. Esta
      energía abarca un amplio espectro de Radiación
      Electromagnética, donde la luz solar es la
      parte visible de tal espectro. La energía
      solar es generada por la llamada Fusión
      Nuclear que es la fuente de vida de todas las estrellas del
      Universo.

      El hombre puede
      transformar la energía
      solar en energía térmica o eléctrica.
      En el primer caso la energía
      solar es aprovechada para elevar la temperatura
      de un fluido, como por ejemplo el agua, y
      en el segundo caso la energía luminosa del sol
      transportada por sus fotones de luz incide
      sobre la superficie de un material semiconductor (ej.: el
      silicio), produciendo el movimiento
      de ciertos electrones que componen la estructura
      atómica del material. Un movimiento
      de electrones produce una corriente eléctrica que se
      puede utilizar como fuente de energía de componentes
      eléctricos o bien electrónicos. Es el caso del
      principio de funcionamiento de las calculadoras
      solares.

      • Energía Eólica

      Esta energía es producida por los vientos
      generados en la atmósfera terrestre. Se puede transformar
      en energía
      eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas
      que basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los
      vientos. Bajo el mismo principio se puede utilizar como
      mecanismo de extracción de aguas subterráneas o
      de ciertos tipos de molinos para la agricultura.

      Al igual que la energía
      solar se trata de un tipo de energía limpia, la cual
      sin embargo presenta dificultades, pues no existen en la
      naturaleza
      flujos de aire constantes
      en el tiempo,
      más bien son dispersos e intermitentes.

      Este tipo de energía puede ser de gran utilidad en
      regiones aisladas y de difícil acceso y que tienen
      necesidades de energía
      eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el
      transcurso del año.

      • Biomasa

      Esta energía se obtiene de ciertos compuestos
      orgánicos que se han producido en el tiempo por
      procesos
      naturales, es decir, producto de
      transformaciones químicas y biológicas sobre
      algunas especies vegetales o bien sobre ciertos materiales.
      Un ejemplo de tal proceso lo
      constituyen los residuos forestales, los residuos de la
      agricultura
      y los residuos domésticos. Estos residuos se transforman
      con posterioridad en combustibles. En el caso de los residuos
      domésticos es necesario como paso previo a la
      obtención de energía, un plan amplio
      para la adecuada clasificación de las basuras y su
      posterior reciclaje.

      • Energía Mareomotriz

      Es la energía obtenida del movimiento
      de las mareas y las olas del mar. El Movimiento de mareas es
      generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y
      la Luna. Tal movimiento se utiliza para traspasar
      energía cinética a generadores de electricidad.

      La gran dificultad para la obtención de este
      tipo de energía es por una parte su alto costo y el
      establecimiento de un lugar apto geográficamente para
      confinar grandes masas de agua en
      recintos naturales.

      1. Fuentes de energía no renovables

      Son fuentes de
      energía no renovables aquellas que se encuentran en
      forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se
      les consume.

      Son fuentes de
      energía no renovables:

      • El Carbón
      • El Petróleo
      • El Gas
        Natural
      • La Energía Geotérmica
      • La Energía
        Nuclear (Esta forma de energía será
        explicada en el Capitulo III ENERGIA
        NUCLEAR
        )
      • El Carbón

      Es un combustible fósil, formado por la
      acumulación de vegetales durante el Periodo
      Carbonífero de la era Primaria de nuestro planeta. Estos
      vegetales a lo largo del tiempo han
      sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando
      cambios de presión y temperatura
      lo que ha posibilitado la acción de reacciones
      químicas que los han transformado en variados tipos de
      carbón mineral.

      • El Petróleo

      Es un aceite natural de origen mineral constituido por
      una mezcla de hidrocarburos. Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de
      organismos vegetales, organismos acuáticos y organismos
      vivos depositados en las profundidades de la corteza terrestre
      en forma de sedimentos.

      • El Gas
        Natural

      Es una mezcla de gases
      combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de
      la Tierra y
      que poseen un gran poder
      calorífico. En ocasiones los yacimientos
      de gas natural se
      encuentran acompañados por yacimientos de petróleo.

      El principal componente del gas natural es
      el metano y en menor proporción los gases de
      etano, propano y butano.

      • Energía Geotérmica

      Energía contenida también en el interior
      de la Tierra en
      forma de gases. Al
      ser extraída se presenta en forma de gases de
      alta temperatura
      (fumarolas), en forma de vapor y agua
      hirviendo (geyser) y en forma de agua
      caliente (fuentes
      termales).

      1. Energia Nuclear

      La energía
      nuclear es aquella que se libera como resultado de una
      reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de
      Fisión Nuclear (división de núcleos
      atómicos pesados) o bien por Fusión
      Nuclear (unión de núcleos atómicos muy
      livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran
      cantidad de energía debido a que parte de la masa de las
      partículas involucradas en el proceso, se transforma
      directamente en energía. Lo anterior se puede explicar
      basándose en la relación Masa-Energía
      producto de
      la genialidad del gran físico Albert
      Einstein.

      Con relación a la liberación de
      energía, una reacción nuclear es un millar de
      veces más energética que una reacción
      química,
      por ejemplo la generada por la combustión del combustible fósil
      del metano.

      ELEMENTOS DE FISICA NUCLEAR

      • Un Poco de Historia

      Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la
      materia
      podía ser dividida indefinidamente o si llegaría
      a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es
      así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se
      compone de partículas indivisibles, a las que
      llamó átomos (del griego átomos,
      indivisible).

      En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva
      teoría sobre la constitución de la materia.
      Según Dalton toda la materia se
      podía dividir en dos grandes grupos: los
      elementos y los compuestos. Los elementos estarían
      constituidos por unidades fundamentales, que en honor a
      Demócrito, Dalton denominó átomos. Los
      compuestos se constituirían de moléculas, cuya
      estructura
      viene dada por la unión de átomos en proporciones
      definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía
      considerando el hecho de que los átomos eran
      partículas indivisibles.

      Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que
      los átomos no son indivisibles, pues se componen de
      varios tipos de partículas elementales. La primera en
      ser descubierta fue el electrón en el año 1897
      por el investigador Sir Joseph Thomson, quién
      recibió el Premio Nobel de Física en 1906.
      Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus
      trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los
      electrones girarían en órbitas alrededor de un
      cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas
      alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva
      del átomo se
      concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo
      alrededor giran los electrones.

      El núcleo del átomo se
      descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad
      de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los
      años 1909 a 1911. El experimento utilizado
      consistía en dirigir un haz de partículas de
      cierta energía contra una plancha metálica
      delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la
      trayectoria de las partículas, se dedujo la distribución de la carga eléctrica
      al interior de los átomos.

      • Constitución del Atomo y Modelos
        Atómicos

      La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la
      existencia de partículas con carga eléctrica
      negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas
      órbitas (niveles de energía) alrededor de un
      núcleo central con carga eléctrica positiva. El
      átomo
      en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es
      eléctricamente neutro.

      El núcleo lo componen los protones con carga
      eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga
      eléctrica.

      El tamaño de los núcleos atómicos
      para los diversos elementos están comprendidos entre una
      cienmilésima y una diezmilésima del tamaño
      del átomo.

      La cantidad de protones y de electrones presentes en
      cada átomo es
      la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número
      atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad
      total de protones más neutrones presentes en un
      núcleo atómico se le llama número
      másico y se designa por la letra "A".

      Si designamos por "X" a un elemento químico
      cualquiera, su número atómico y másico se
      representa por la siguiente simbología:

      ZXA

      Por ejemplo, para el Hidrogeno
      tenemos: 1H1.

      Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica, hoy en
      día son bastante conocidas y aceptadas, a través
      de la historia han
      surgido diversos modelos que
      han intentado dar respuesta sobre la estructura
      del átomo. Algunos de tales modelos son
      los siguientes:

      1. Thomson sugiere un modelo
        atómico que tomaba en cuenta la existencia del
        electrón, descubierto por él en 1897. Su
        modelo
        era estático, pues suponía que los electrones
        estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto
        era eléctricamente neutro. Con este modelo
        se podían explicar una gran cantidad de
        fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha.
        Posteriormente, el descubrimiento de nuevas
        partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford
        demostraron la inexactitud de tales ideas.

      2. El Modelo
        de Thomson

        Basado en los resultados de su trabajo que
        demostró la existencia del núcleo
        atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad
        de la masa del átomo se concentra en un
        núcleo central muy diminuto de carga
        eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor
        del núcleo describiendo órbitas circulares.
        Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga
        eléctrica negativa. La carga eléctrica del
        núcleo y de los electrones se neutralizan entre
        sí, provocando que el átomo sea
        eléctricamente neutro.

        El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado,
        pues el movimiento de los electrones suponía una
        pérdida continua de energía, por lo tanto, el
        electrón terminaría describiendo
        órbitas en espiral, precipitándose finalmente
        hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo
        sirvió de base para el modelo propuesto por su
        discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio
        del núcleo atómico, por lo que a Rutherford
        se le conoce como el padre de la era nuclear.

      3. El Modelo
        de Rutherford

        El físico danés Niels Bohr (Premio
        Nobel de Física 1922), postula que los
        electrones giran a grandes velocidades alrededor del
        núcleo atómico. Los electrones se disponen en
        diversas órbitas circulares, las cuales determinan
        diferentes niveles de energía. El electrón
        puede acceder a un nivel de energía superior, para
        lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a
        su nivel de energía original es necesario que el
        electrón emita la energía absorbida (por
        ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien
        se ha perfeccionado con el tiempo, ha
        servido de base a la moderna física nuclear.

      4. El Modelo de Bohr
      5. Modelo Mecano – Cuántico

      Se inicia con los estudios del físico
      francés Luis De Broglie, quién recibió el
      Premio Nobel de Física en 1929.
      Según De Broglie, una partícula con cierta
      cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal
      sentido, el electrón tiene un comportamiento dual de onda y corpúsculo,
      pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al
      comportarse el electrón como una onda, es difícil
      conocer en forma simultánea su posición exacta y
      su velocidad,
      por lo tanto, sólo existe la probabilidad de
      encontrar un electrón en cierto momento y en una
      región dada en el átomo, denominando a tales
      regiones como niveles de energía. La idea principal del
      postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre
      de Heisenberg.

      • Radiactividad
      1. En Febrero de 1896, el físico
        francés Henri Becquerel investigando con cuerpos
        fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el
        Potasio), halló una nueva propiedad de la materia
        a la que posteriormente Marie Curie llamó
        "Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos
        tenían la propiedad de emitir radiaciones semejantes a
        los rayos X
        en forma espontánea. Tal radiación era
        penetrante y provenía del cristal de Uranio sobre el
        cual se investigaba.

        Marie y Pierre Curie al proseguir los estudios
        encontraron fuentes de radiación natural bastante
        más poderosas que el Uranio original, entre estos el
        Polonio y el Radio.

        La radiactividad del elemento no dependía
        de la naturaleza
        física o química de los átomos que lo
        componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del
        átomo.

        Hoy en día se conocen más de 40
        elementos radiactivos naturales, que corresponden a los
        elementos más pesados. Por arriba del número
        atómico 83, todos los núcleos naturales son
        radiactivos.

        Desintegraciones Alfa, Beta, Gamma.

        La radiactividad es un fenómeno que se
        origina exclusivamente en el núcleo de los
        átomos radiactivos. La causa que los origina
        probablemente se debe a la variación en la cantidad
        de partículas que se encuentran en el
        núcleo.

        Cuando el núcleo atómico es
        inestable a causa del gran número de protones que
        posee (ocurre en los elementos más pesados, es decir
        con Z = 83 o superior), la estabilidad es alcanzada, con
        frecuencia, emitiendo una partícula alfa, es decir,
        un núcleo de Helio (2He4)
        formado por dos protones y dos neutrones.

        Cuando la relación de neutrones/protones en
        un núcleo atómico es elevada, el
        núcleo se estabiliza emitiendo un neutrón, o
        bien como ocurre con frecuencia, emitiendo una
        partícula beta, es decir, un
        electrón.

        Cuando la relación de neutrones/protones es
        muy pequeña, debe ocurrir una disminución en
        el número de protones o aumentar el número de
        neutrones para lograr la estabilidad del núcleo.
        Esto ocurre con la emisión de un electrón
        positivo o positrón, o bien absorbiendo el
        núcleo un electrón orbital.

        Los rayos gamma son ondas
        electromagnéticas de gran energía, muy
        parecidos a los rayos X,
        y en ciertas ocasiones se presentan cuando ocurre una
        desintegración de partículas beta, o bien una
        emisión de positrones. Por lo tanto, la
        radiación gamma no posee carga eléctrica y su
        naturaleza
        ondulatoria permite describir su energía en
        relación a su frecuencia de
        emisión.

      2. Radiactividad Natural
      3. Radiactividad Artificial

      Al bombardear diversos núcleos atómicos
      con partículas alfa de gran energía, se pueden
      transformar en un núcleo diferente, por lo tanto, se
      transforma en un elemento que no existe en la naturaleza. Los
      esposos Irene Curie y Frédéric Joliot,
      experimentando con tales procesos
      descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al
      bombardear ciertos núcleos con partículas
      procedentes de fuentes radiactivas estos se vuelven
      radiactivos. Si la energía de las partículas es
      adecuada, entonces puede penetrar en el núcleo generando
      su inestabilidad y por ende, induciendo su
      desintegración radiactiva.

      Desde el descubrimiento de los primeros elementos
      radiactivos artificiales, el hombre ha
      logrado en el tiempo obtener una gran cantidad de ellos. Es
      clave en este proceso la aparición de los llamados
      aceleradores de partículas y de los reactores nucleares.
      Estos últimos son fuente importante de neutrones que son
      utilizados para producir gran variedad de
      radioisótopos.

      • Radiaciones
      1. Son radiaciones con energía necesaria para
        arrancar electrones de los átomos. Cuando un
        átomo queda con un exceso de carga eléctrica,
        ya sea positiva o negativa, se dice que se ha convertido en
        un ión (positivo o negativo).

        Son radiaciones ionizantes los rayos X,
        las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de
        neutrones.

        La radiación cósmica (proveniente
        del Sol y del espacio interestelar) también es un
        tipo de radiación ionizante, pues está
        compuesta por radiaciones electromagnéticas y por
        partículas con gran cantidad de energía. Es
        así como, los llamados rayos cósmicos
        blandos, se componen principalmente de rayos gamma,
        electrones o positrones, y la radiación
        cósmica primaria (que llega a las capas más
        altas de la atmósfera) se compone
        fundamentalmente de protones. Cuando la radiación
        cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra,
        se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio
        y el Carbono-14) y se producen partículas
        alfa, neutrones o protones.

        Las radiaciones ionizantes pueden provocar
        reacciones y cambios químicos con el material con el
        cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los
        enlaces químicos de las moléculas o generar
        cambios genéticos en células reproductoras.

      2. Radiaciones Ionizantes
      3. Radiaciones No Ionizantes

      Son aquellas que no son capaces de producir iones al
      interactuar con los átomos de un material.

      Las radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en
      dos grandes grupos: los
      campos electromagnéticos y las radiaciones
      ópticas.

      Dentro de los campos electromagnéticos se
      pueden distinguir aquellos generados por las líneas de
      corriente eléctrica o por campos eléctricos
      estáticos. Otros ejemplos son las ondas de
      radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus
      transmisiones, y las microondas
      utilizadas en electrodomésticos y en el área de
      las telecomunicaciones.

      Entre las radiaciones ópticas se pueden
      mencionar los rayos láser, los rayos infrarrojos, la
      luz visible y
      la radiación ultravioleta. Estas radiaciones pueden
      provocar calor y
      ciertos efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo
      humano.

      • Fisión Nuclear

      Es una reacción nuclear que tiene lugar por la
      rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por
      neutrones de cierta velocidad. A
      raíz de esta división el núcleo se separa
      en dos fragmentos acompañado de una emisión de
      radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos
      neutrones y de una gran cantidad de energía (200 MeV)
      que se transforma finalmente en calor.

      Los neutrones que escapan de la fisión, al
      bajar su energía cinética, se encuentran en
      condiciones de fisionar otros núcleos pesados,
      produciendo una Reacción Nuclear en Cadena. Cabe
      señalar, que los núcleos atómicos
      utilizados son de Uranio – 235.

      El proceso de la fisión permite el
      funcionamiento de los Reactores Nucleares que actualmente
      operan en el mundo.

      • Fusión Nuclear

      La fusión
      nuclear ocurre cuando dos núcleos atómicos muy
      livianos se unen, formando un núcleo atómico
      más pesado con mayor estabilidad. Estas reacciones
      liberan energías tan elevadas que en la actualidad se
      estudian formas adecuadas para mantener la estabilidad y
      confinamiento de las reacciones.

      La energía necesaria para lograr la
      unión de los núcleos se puede obtener utilizando
      energía térmica o bien utilizando aceleradores de
      partículas. Ambos métodos
      buscan que la velocidad de
      las partículas aumente para así vencer las
      fuerzas de repulsión electrostáticas generadas al
      momento de la colisión necesaria para la fusión.

      Para obtener núcleos de átomos aislados,
      es decir, separados de su envoltura de electrones, se utilizan
      gases
      sobrecalentados que constituyen el denominado Plasma
      Físico. Este proceso es propio del Sol y las estrellas,
      pues se tratan de gigantescas estructuras
      de mezclas de
      gases calientes atrapadas por las fuerzas de gravedad
      estelar.

      El confinamiento de las partículas se logra
      utilizando un "Confinamiento Magnético", o bien un
      "Confinamiento Inercial". El Confinamiento Magnético
      aprovecha el hecho que el plasma está compuesto por
      partículas (núcleos) con carga eléctrica.
      Se sabe que si una de estas partículas interactúa
      con un Campo Magnético su trayectoria y velocidad
      cambian, quedando atrapadas por dicho Campo. El Confinamiento
      Inercial permite comprimir el plasma hasta obtener densidades
      de 200 a 1000 veces mayor que la de sólidos y
      líquidos. Cuando se logra la compresión deseada
      se eleva la temperatura
      del elemento, lo que facilita aún más el proceso
      de la fusión.

      La fusión nuclear se puede representar por el
      siguiente esquema y relación de equilibrio:

      2H + 2H 3He + 1n+ 3,2
      MeV

      1. INTERACCION DE LA RADIACION
        IONIZANTE CON LA MATERIA

      El efecto inmediato de las radiaciones ionizantes al
      interactuar con la materia es la ionización, es decir la
      creación de iones positivos o negativos.

      Otro efecto que genera la radiación ionizante
      es conocido con el nombre de "excitación del
      átomo". La excitación ocurre cuando un
      electrón salta a una órbita o nivel de
      energía superior, para después volver a su
      órbita original, emitiendo energía en el
      transcurso del proceso.

      1. La partícula alfa se compone de 2 protones y
        2 neutrones. Su poder de
        penetración en la materia es muy bajo y sólo es
        capaz de recorrer algunos centímetros en el aire. Su
        corto recorrido describe una trayectoria prácticamente
        en línea recta. Cuando penetra la materia presenta un
        alto poder de
        ionización, formando verdaderas columnas de iones (
        cuando penetra en un centímetro de aire puede
        producir hasta 30.000 pares de iones).

      2. Interacción de las Radiaciones Alfa con la
        Materia

        La masa de las partículas beta (electrones
        negativos) es muy pequeña, por lo tanto, su movilidad
        es mayor respecto de las partículas alfa. Durante su
        recorrido cambia fácilmente de trayectoria y su
        alcance y poder de
        penetración es mayor. Además, su poder de
        ionización es inferior, respecto de la
        partícula alfa.

        Si una partícula beta se acerca a un
        núcleo atómico, desvía su trayectoria y
        pierde parte de su energía (se "frena"). La
        energía que ha perdido se transforma en rayos X. Este
        proceso recibe el nombre de "Radiación de
        Frenado".

        Otra interesante reacción ocurre cuando una
        partícula beta colisiona con un positrón
        (electrón positivo). En este proceso, ambas
        partículas se aniquilan y desaparecen, liberando
        energía en forma de rayos gamma.

      3. Interacción de la Radiaciones Beta con la
        Materia

        Las radiaciones gamma carecen de carga
        eléctrica, por lo tanto, no sufren desviaciones en su
        trayectoria como producto
        de la acción de campos eléctricos de
        núcleos atómicos o electrones. Tales características permiten que la
        radiación gamma sea capaz de traspasar grandes
        espesores de material y de ionizar indirectamente las
        sustancias que encuentra en su recorrido.

        Un rayo gamma es capaz de sacar un electrón
        de su órbita atómica. El electrón
        arrancado producirá ionización en nuevos
        átomos circundantes, lo que volverá a suceder
        hasta que se agote toda la energía de la
        radiación gamma incidente.

      4. Interacción de las Radiaciones Gamma con la
        Materia
      5. Interacción de los Neutrones con la
        Materia

      Los neutrones también carecen de carga
      eléctrica y no sufren la acción de campos
      eléctricos ni magnéticos. Al igual que la
      radiación gamma son capaces de atravesar grandes
      espesores de material.

      Cuando un neutrón choca con un átomo le
      cede parte de su energía mediante la acción de
      choques elásticos (la energía total del sistema se
      mantiene constante) e inelásticos (la energía
      total del sistema no se
      conserva). Como producto de los sucesivos choques el
      neutrón pierde velocidad en
      forma gradual, hasta alcanzar una magnitud de 2.200
      metros/segundo. A estos neutrones se les denomina "Neutrones
      Térmicos".

      Si un neutrón colisiona con un núcleo
      atómico y sus masas son muy parecidas, entonces el
      neutrón pierde una gran cantidad de energía.
      Mayor será la pérdida de energía mientras
      más se asemejen sus masas. Por lo tanto, los choques que
      aseguran gran pérdida de energía ocurren con los
      núcleos de los átomos de Hidrógeno. El
      proceso por el cual los neutrones reducen su velocidad en forma
      gradual recibe el nombre de "Termalización" o
      "Moderación de Neutrones".

      Los neutrones térmicos se pueden desintegrar,
      formando un protón y un electrón, o bien pueden
      ser absorbidos por los núcleos de los átomos
      circundantes, dando lugar a reacciones nucleares, como por
      ejemplo la fisión nuclear

      1. REACTORES NUCLEARES
      1. 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.

      2. ¿Que Es Un Reactor Nuclear?
      3. Elementos De Un Reactor Nuclear

      1. Núcleo 2. Barras de control 3.
      Generador de vapor

      4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina

      7. Alternador 8. Condensador 9. Agua de
      refrigeración

      10. Agua de refrigeración 11. Contención de
      hormigón

      • 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 laminas planas separadas por una cierta
      distancia que permite la circulación de fluido para
      disipar el calor generado. Las laminas se ubican en una especie
      de caja que les sirve de soporte.

      • Núcleo del Reactor:

      Esta 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, 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, cuyo
      espesor es superior a los 1,5 metros.

      1. Tipos De Reactores Nucleares

      Existen dos tipos de reactores:

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

      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.

      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:

      1. 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 2. Barras de
        control

      3. Cambiador de calor (generador de vapor) 4.
      Presionador

      5. Vasija. 6. Turbina. 7. Alternador.

      8. Bomba. 9. Condensador.

      10. Agua de refrigeración. 11.
      Transformador.

      12. Recinto de contención de hormigón
      armado.

      13. Contención primaria de acero.

      1. 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. 2. Barras de
      control

      1. Cambiador de calor (generador de
        vapor).

      4. Presionador 5. Vasija 6.
      Turbina.

      7. Alternador. 8. Bomba 9. Condesador

      10. Agua de refrigeración. 11.
      Transformador.

      12. Recinto de contención de hormigón
      armado.

      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.
      1. 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 la 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 isótopica 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.

      1. 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:

      1. Agricultura Y Alimentación
      1. 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.

      2. Control de Plagas.

        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.

      3. Mutaciones.
      4. 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.

      1. 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.

      2. Hidrología
      3. Medicina
      1. 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.

      2. Vacunas

        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.

      3. Medicina Nuclear

        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.

      4. Radioinmunoanalisis
      5. Radiofarmacos

      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.

      1. 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.

      2. Medio Ambiente
      3. Industria e Investigación
      1. 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..

      2. Trazadores

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

      3. Instrumentación

        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..

      4. Imágenes

        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.

      5. Datación
      6. 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.

      1. Areas de investigacion en
        Venezuela
        :
      1. Yacimientos petrolíferos se han estudiado
        mediante la radiometría termoluminiscente de
        radiaciones (DTL) para evaluarla como un método complementario a los métodos geofísicos y
        geológicos convencionales. El propósito de
        estos estudios es la demarcación de blancos en el
        yacimiento para el emplazamiento de pozos, o la
        extensión de yacimientos en producción. Teóricamente, la
        migración vertical a través de
        la columna geológica sedimentaria de los
        radioisótopos gaseosos producidos por el decaimiento
        de uranio, debe reflejar la presencia de ambientes reductores
        en el subsuelo, tales como, las acumulaciones de hidrocarburos: Estos ambientes reductores
        fijan el uranio en el estado
        de valencia inmóvil +4, creando una relación
        espacial entre la señal termoluminiscente en la
        superficie del suelo y la
        trampa petrolífera en el subsuelo

      2. Evaluación de DTL como técnica de
        investigación en la exploración de
        yacimientos petrolíferos:
      3. Calibración
        Dosimétrica

      El Laboratorio
      Secundario de Calibración Dosimétrica

      del , se
      encarga del control de
      calidad y la calibración de instrumentos y haces de
      radiación.

      1. Creación de una Maestría en
        Física Médica
      2. Aplicación de la Dosimetría
        Termoluniscente en el Radiodiagnóstico de Recien
        Nacidos
      3. Modernización de los Sistemas
        de Braquiterapia
      4. Evaluación de la Calidad de
        Imagen
        Diagnóstica en Lesiones de Miembros Torácicos y
        Pelvianos de Caballos Pura Sangre en el
        Servicio
        de Rayos-X del Hospital Veterinario del Hipódromo "La
        Rinconada"
      5. Estimación de la Dosis de Radiación
        Recibida por el Paciente Sometido a Estudios de Cateterismo
        Cardíaco y por el Personal que
        Realiza dichos Estudios.
      6. Determinación de la Linealidad de los
        Factores de Campo en Aceleradores Lineales Modalidad Fotones.
        CLINAC 4

      Es tarea específica del Laboratorio
      Secundario de Calibración Dosimétrica (LSCD)
      mantener todos sus equipos dentro de las tolerancias
      establecidas por las recomendaciones de la Comisión
      Electrotécnica Internacional en cuanto atañe a
      patrones de medición, es decir, cumplir con los
      controles periódicos para la clasificación para
      la certificación de la calidad de sus
      instrumentos, tener los dosímetros, haces de
      radiación y fuentes calibrados, llevar los libros de
      control (historia) de toda su
      instrumentación rigurosamente al día, con el
      objeto de mantener la exactitud de las mediciones dentro de los
      rangos establecidos según su
      categoría.

      Realiza el control de
      calidad y calibración de equipos de radioterapia:
      Unidades de Cobalto 60, Aceleradores Lineales, (modalidad
      fotones y electrones) y Unidades de Rayos X de
      energías baja y media. Inspecciona los ambientes de
      implantes en braquiterapia y controla blinajes de fuentes de
      Cesio-137 y su aplicación en braquiterapia. Realiza el
      control de
      calidad de unidades de Rayos-X en Servicios de
      Radiodiagnóstico.

      1. La Unidad de Tecnología Nuclear del
        Instituto
        Venezolano de Investigaciones Científicas –
        IVIC
        , fue creada en enero de 1991 con el
        propósito de agrupar los servicios
        que dependen de la radiación nuclear en sus
        actividades y tareas.

        El personal de
        la UTN comprende a investigadores, profesionales y
        especialistas asociados a la investigación, estudiantes graduados y
        asistentes, y personal
        administrativo y obrero.

        La Unidad realiza labores de investigación orientada y aplicada,
        así como labores de docencia. También presta
        multitud de servicios
        de asesoría y asistencia técnica en las
        áreas de salud e industria,
        a organismos oficiales y privados por intermedio del Centro
        Tecnológico.

      2. Unidad de Tecnología Nuclear
      3. Servicio de Ingeniería Nuclear

      El Servicio de Ingeniería Nuclear del
      Instituto
      Venezolano de Investigaciones Científicas –
      IVIC
      , aplica técnicas para
      neutrongrafía y preparación de
      radioisótopos, y es responsable de la operación
      del reactor nuclear y de la fuente de Cobalto-60.
      Además, desarrolla métodos
      para la conservación de alimentos mediante la
      irradiación con rayos Gamma.

      1. Preservación de la Yuca (Manihot esculenta
        Crantz) mediante combinación de irradiación con
        otros métodos.
      2. Tolerancia de las Frutas Tropicales a Combinaciones
        de Métodos de Preservación y de Control
        Cuarentenario: Irradiación y Tratamiento
        Térmico de Melones
      3. Uso de Radiación Gamma para el Control de
        Vidrios en Productos Marinos
      4. Promoción del Desarrollo
        de Actividades en el Uso de las Radiaciones Ionizantes en el
        Campo de los Alimentos por parte de Grupos
        Externos al IVIC.

      Esta unidad se ocupa de la esterilización,
      radurización y tratamiento de mutaciones de diferentes
      productos, a través de la utilización de los
      rayos gamma.

      A los fines de mantener y mejorar la productividad
      de la instalación, ésta jefatura y su personal se ha
      dedicado a vender el producto a diferentes empresas
      públicas y privadas, obteniéndose un beneficio
      que ha permitido financiar el diseño, construcción, puesta a punto y mantenimiento de la nueva consola totalmente
      digitalizada, más segura y con una elevada
      confiabilidad.

      1. La energía
        nuclear es una forma de energía que se obtiene de
        la desintegración (fusión) o integración (fisión) de los
        átomos. Esta forma de energía es de tal
        magnitud que puede generar millones de watios de energía
        eléctrica en un solo proceso de fusión o
        fusión.

        Dicha energía se ha utilizado de muchas
        formas, pero principalmente en la construcción de armamento altamente
        destructivo, sin embargo su uso para el beneficio de la
        humanidad ha sido muy satisfactorio, implementándose
        en la medicina,
        elaboración y mantenimiento de alimentos, en el mantenimiento del medio
        ambiente, en la industria
        e investigación, y en la generación de
        energía eléctrica.

        Es de hacer notar, que sin embargo a pesar del uso
        pacífico que se la ha dado a la energía
        nuclear, no se han hecho grandes esfuerzos para liberar a la
        humanidad del peligro de las armas
        nucleares, transformándose de esta forma en un medio
        de destrucción masiva.

        En el caso de Venezuela
        la implementación de este tipo de energía no
        esta muy difundido, ya que solo entes pertenecientes al
        gobierno
        nacional, tales como el IVIC, son los que han manejado el uso
        de la energía nuclear y su implementación en
        las áreas de agricultura, medicina e
        industria,
        siendo el IVIC la única organización de investigación científica en
        Venezuela
        que posee un reactor nuclear.

        A diferencia de otros países de
        Latinoamérica tales como Brasil,
        Argentina
        y Chile,
        donde se han implementado plantas
        nucleares para producción de energía
        eléctrica, en Venezuela
        no se han hecho grandes esfuerzos para llevar a cabo proyectos de
        esta magnitud.

      2. CONCLUSIONES

        Electrón

        Partícula elemental con carga
        eléctrica negativa y que forma parte de la constitución atómica. Su masa es
        de aproximadamente 8,54 x 10-31 kg, y su carga es
        de 1,6 x 10-19 Coulomb.

        Fotón

        Es una partícula elemental que representa una
        cantidad discreta de energía electromagnética.
        El fotón tiene masa en reposo y no tiene carga
        eléctrica. Hoy día se acepta el hecho de que la
        luz se
        compone de fotones que viajan a una velocidad aproximada de
        300.000 km/s.

        Mega Electrón Volt
        (Mev)

        Es una unidad de energía. Se lee como "mega –
        electrón – volt". 1 MeV equivale a 1.000.000 de eV
        (electrón – volt). 1 eV es igual a 1,6 X
        10-19 Joule. Un eV es la energía que
        experimenta un electrón cuando se encuentra en un
        campo eléctrico, cuya diferencia de potencial es de 1
        volt.

        Neutrón

        Partícula elemental que no posee carga
        eléctrica y que forma parte de los núcleos
        atómicos. Cuando se desintegra, como producto de un
        proceso físico, emite un neutrino (partícula
        neutra de masa en reposo igual a 0). La masa del
        neutrón es de aproximadamente 1,64 x 10-27
        kg.

        Núcleo
        Atómico

        El núcleo atómico es parte fundamental
        de la constitución del átomo. Se
        encuentra formado fundamentalmente por protones y neutrones,
        los cuales se mantienen unidos por las llamadas fuerzas
        nucleares. Su masa representa a casi la totalidad de la masa
        atómica.

        Partículas
        Elementales

        Son partículas elementales aquellas que
        forman parte de la estructura de los átomos, y por lo
        tanto representan el último constituyente de la
        materia.

         

        Plasma Físico

        El plasma físico es una mezcla de
        partículas cargadas eléctricamente. Cuando se
        encuentra en equilibrio, la carga negativa total del
        sistema es
        igual a la carga positiva total. Bajo estas condiciones el
        plasma es un medio eléctricamente neutro que conduce a
        la perfección la corriente eléctrica. Sin
        embargo, en desequilibrio surgen en el plasma campos
        eléctricos de gran magnitud.

        Con frecuencia se reconocen dos tipos de plasmas
        físicos: el plasma débil y el fuertemente
        ionizado. El plasma débil contiene fundamentalmente
        electrones e iones positivos. El plasma fuertemente ionizado
        contiene además átomos y moléculas
        excitados y neutros. Si los electrones, iones, átomos
        y moléculas del plasma presentan diversas temperaturas
        se habla de la existencia de un plasma no isotérmico.
        Si estos componentes tienen igual temperatura se habla de un
        plasma isotérmico.

        Protón

        Partícula elemental de carga eléctrica
        positiva que forma parte de la estructura básica del
        núcleo atómico. Su masa es de 1,672 x
        10-27 kg.

        Reacción Nuclear En
        Cadena

        Es una sucesión de fisiones nucleares que
        ocurren en forma casi simultánea. Supongamos que en
        una fisión nuclear se liberan 2 neutrones. Estos
        neutrones que se han liberado pueden fisionar 2 nuevos
        núcleos atómicos, de donde se liberan 4 nuevos
        neutrones, los que a su vez harán impacto sobre 4
        núcleos atómicos, y así
        sucesivamente.

        Relación Masa –
        Energía

        Albert Einstein, por medio de su famosa
        relación E= mc2, indica que la
        energía y la masa son equivalentes, es decir, son una
        misma cosa, pero se encuentran en distinto estado.
        Por lo tanto, dada ciertas condiciones físicas, un
        cuerpo puede transformar su masa en
        energía.

        Uranio

        Mineral que se encuentra en la naturaleza bajo 150
        formas diferentes. Es así como se puede presentar en
        forma primaria (como Uranita), en forma oxidada, o en forma
        refractaria. También se le puede encontrar como
        subproducto en la fabricación de fosfatos, en las
        minas de Cobre o en
        el agua de mar.

        Las mayores reservas de Uranio se encuentran en
        Africa,
        específicamente en Namibia, Níger, Gabón
        y Sudáfrica. En Sudamérica destacan las
        reservas de Argentina
        y Brasil. La
        composición del Uranio natural es de aproximadamente
        99,3% en el isótopo del Uranio 238, y de un 0,7% en
        Uranio 235.

      3. GLOSARIO
      4. BIBLIOGRAFIA

      "Partículas Subatómicas", Steven
      Weinberg, Editorial Losada, 1985.

      "Para Comprender el Atomo", Fritz Kahn,
      Ediciones Destino – Barcelona, 1960.

      "Apuntes de Elementos de Física
      Nuclear
      ", Ing. Manuel Echeverría, CCHEN,
      1995.

      "Energía Nuclear", Erik Herrera, Juan
      Galvez, Lila Trujillo, CCHEN, 1984.

      "El Cuaderno de La Energía",
      García Alonso, Forum Atómico Español,
      1989.

      "Vigilancia y Control de Los Residuos
      Radiactivos
      ", Consejo de Seguridad Nuclear de España,
      1993.

      "Protección Radiológica", Consejo
      de Seguridad Nuclear de España,
      1992.

      "Utilización de la Energía Nuclear
      Para la Producción de Energía
      Eléctrica
      ", Consejo de Seguridad Nuclear de España,
      1992.

      "Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes",
      Consejo de Seguridad Nuclear de España,
      1994.

      Páginas Internet: Instituto Venezolano de Investigaciones
      Científicas IVIC

      Instituto Chileno de Investigaciones
      Científicas ICIC

      Giovanny Guillén Bustamante

      T.S.U en Informática

      Estudiante del 8vo semestre de Ingeniería de Sistemas

      Especialista Certificado en Sistemas IBM
      AS/400

      Edad 27 años

      Caracas, Venezuela

      Area Física

      E-Mail:

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