RADIACTIVIDAD Y SUS ELEMENTOS
Figura 1. Símbolo nuclear en la planta de Chernobyl [1]
En la actualidad se habla mucho de las centrales nucleares, su energía y de sus efectos adversos en el medioambiente, pero, ¿sabemos realmente qué es la radiactividad? ¿Tiene efectos positivos o negativos? En esta entrada os lo contaremos.
La radiactividad es una propiedad que tienen algunos átomos, conocidos como radiactivos, que se encuentran en la naturaleza y que pueden transformarse en otros átomos, emitiendo energía en forma de ondas electromagnéticas. [2]
En el siguiente video se habla de forma más didáctica sobre la radiación y las ondas electromagnéticas:
Los materiales radiactivos pueden ser usados con diferentes fines, en los que destacamos la obtención de energía eléctrica, procesos médicos (diagnóstico y tratamiento de enfermedades), o en la industria. [4]
A pesar de esto, la gestión de estos desechos radiactivos es un grave problema, debido a que durante la manipulación o eliminación pueden dar lugar a la liberación de radionucleidos, que aunque sea de forma no intencionada presentan riesgos para la salud y el medio ambiente, a largo plazo. [5]
¿Qué tipos de radiación existen? ¿Es solo natural?
La radiación se puede dar tanto de forma natural como de forma artificial, aunque destaca que tres cuartas partes de la existente actualmente en el medio ambiente procede de los elementos naturales.
Radiación Natural
La radiación que podemos encontrar de forma natural podría deberse a la presencia de Torio presente en grandes cantidades en las arenas de la India, o al gas radón que emana de las rocas.
Aunque también podría ser provocada por la radiación cósmica, producida por las reacciones nucleares que se producen en el interior del Sol y demás estrellas.
Algunos de los isótopos radiactivos que nos podemos encontrar de forma natural son:
Uranio 235U y 238U
Torio 234Th y 232Th
Radio 226Ra y 228Ra
Carbono 14C
Tritio 3H
Radón 222Rn
Potasio 40K
Polonio 210Po
Plomo 210Pb, 211Pb, 212Pb y 214Pb
Radiación Artificial
La radiación también puede producirse de forma artificial, tal y como descubrió Wilhem Conrad Röntgen, quien mientras experimentaba con rayos catódicos descubrió los rayos X.
Figura 2. Ilustración de Wilhem Conrad Röntgen descubridor de los rayos X. [6]
La radiación artificial puede ser usada en medicina (rayos x y gamma) para diagnosticar enfermedades o incluso la industria la puede utilizar con fines beneficiosos, en técnicas de radiografía, esterilización de alimentos, control de plagas, etc.
Los isótopos radiactivos que se pueden formar de forma artificial pueden ser [7]:
Plutonio 238Pu y 239Pu
Curio 242Cm y 244Cm
Americio 241Am
Cesio 134Cs, 135Cs y 137Cs
Yodo 129I, 131I y 133I
Antimonio 125Sb
Rutenio 106Ru
Estroncio 90Sr
Criptón 85Kr y 89Kr
Selenio 75Se
Cobalto 60Co
Cloro 36Cl
A continuación hablaremos de algunos de los isótopos de cada tipo de radiciación, destacando sus isótopos radiactivos, sus aplicaciones y la contaminación que producen.
Ejemplos de isótopos radiactivos naturales
- Uranio
Figura 3. Mineral de Uranio [8]
El uranio fue descubierto en 1789 por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth, y se ha convertido en el elemento actínido más conocido debido a su uso en el procesamiento del combustible nuclear.
¿Isótopos radiactivos?
El uranio está compuesto por tres isótopos radiactivos: 234U, 235U y 238U, aunque hay que destacar que se encuentran en porcentajes muy diferentes, 0.0056, 99.2739 y 0.7205 % respectivamente.
El isótopo más importante 235U debido a que es el único isótopo que se encuentra de forma natural y que además es capaz de partir al núcleo en dos liberando energía.
¿Aplicaciones del uranio?
El principal uso del uranio es como combustible en los reactores nucleares que generan calor y producen el 17% de la electricidad del mundo, aunque también tiene otras aplicaciones, por ejemplo:
Aplicación Industrial: con fines de análisis y control de procesos.
Aplicación Médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades
Aplicación agroalimentaria: tratamiento de conservación de alimentos, combatir plagas de insectos
Aplicación medioambiental: determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.
Usos en Geofísica y Geoquímica: estimar la edad de la Tierra, debido a la que la vida media del 238U es aproximadamente 4.470 millones de años y el del 235U que es 704 millones de años.
¿Contaminación por uranio?
La contaminación por uranio es un problema para la salud humana, la preocupación principal por esta contaminación se encuentra en las aguas subterráneas, la minería, los fertilizantes fosfatados, las instalaciones nucleares y las actividades militares.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) revela que la ingesta (por aire o alimentos) es relativamente baja, sin embargo, varios isótopos de este elemento son altamente radiactivos, siendo por tanto, altamente cancerígenos y peligrosos para la vida humana. [9]
- Torio
Figura 4. Mineral de Torio [10]
El torio fue descubierto en 1828 por el noruego Morten Thrane Esmark e identificado por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius, quién le puso el nombre de Thor (Dios germánico ‘’Trueno’’).
¿Isótopos radiactivos?
Este elemento tiene siete isótopos naturales, pero ninguno llega a ser estable a excepción del 232Th. El 232Th tiene una vida media de 1.405×1010 años y es tres veces más abundante que el uranio.
Debido a la desintegración de los isótopos 238 U y 232 Th se producen gases radiactivos naturales como el radón ( 222 Rn) y el torón ( 220 Rn). El radón tiene una vida media más corta (55,6 s) en comparación con la del radón (3,82 días), sin embargo, la inhalación de estos gases supone un 52% de la radiación total de la población.
¿Aplicaciones del torio?
Los compuestos de torio tienen varios usos como catalizadores, cerámicas de alta temperatura, electrodos de soldadura, vidrio de alta refracción, detectores entre otros.
Pero debido a su radioactividad, recientemente se ha impedido su uso en la industria, aunque, por otra parte, esta propiedad lo ha convertido en candidato para sustituir al uranio como combustible en reactores nucleares.
¿Contaminación por torio?
La contaminación del agua y del suelo con este elemento radiactivo puede darse por la liberación, no intencionada, de materiales radiactivos durante el procesamiento del mineral, de la actividad del reactor nuclear o de la aplicación de radionúclidos. Siendo por tanto importantes las técnicas para eliminar el torio del medio ambiente y reducir el efecto nocivo sobre los humanos. [11]
- Plomo
Figura 5. Mineral de Plomo [12]
El plomo es conocido y usado desde hace miles de años, por lo que no se sabe con exactitud cuándo fue descubierto, aunque gracias a textos de los antiguos egipcios, hindúes y hebreos, se sabe que ya lo utilizaban. [13]
¿Isótopos radiactivos?
Este elemento tiene 4 isótopos radiactivos, que son el 210Pb (radio D), 211Pb (actinio B), 212Pb (torio B) y 214Pb(radio B), y estos tienen una vida media de 22,3 años; 36,1 minutos; 10,64 horas y 27 minutos, respectivamente. [14] [15]
¿Aplicaciones del plomo?
El principal uso de este elemento es la fabricación de baterías para la automoción, aunque también se usa para recubrir tuberías de transporte de agua y como cubierta para cables de electricidad. [16]
¿Contaminación por plomo?
El plomo, en concreto el 210Pb, tiene graves efectos en los humanos, pudiéndose encontrar partículas en el tabaco para cigarrillos, ya que se deposita en las hojas de las plantas y se acumula en el suelo, luego cuando estas partículas son inhaladas, se depositan en los bronquios de la persona fumadora, y se retienen en los pulmones durante mucho tiempo.
Además, este isótopo del plomo también se puede encontrar en aquellos animales que se alimenten de plantas, pudiendo llegar hasta los seres humanos mediante la ingesta de carne de estos animales. [17] [18]
Ejemplos de isótopos radiactivos artificiales
- Plutonio
Figura 6. Esfera de plutonio [19]
El plutonio fue sintetizado por primera vez en 1940 en Estados Unidos gracias a Glenn Seaborg, J.W. Kennedy, E. McMillan y A.C. Wahl, quienes los obtuvieron bombardeando uranio con deuterones en un ciclotrón. Su nombre se debe al planeta Plutón y al Dios romano de la muerte. [20]
¿Isótopos radiactivos?
Este elemento cuenta con dos isótopos radiactivos, el 238Pu y 239Pu, que tienen una vida media de 87,7 y 2413, respectivamente. [21]
¿Aplicaciones?
El isótopo 239Pu es el producto de activación más probable en los reactores. Además, sirve como explosivo en armas nucleares y también se usa en la fabricación de combustibles metálicos y óxidos mixtos.
Por otro lado, el isótopo 238Pu es usado como fuente de energía en batería para generar electricidad en naves espaciales y sondas interplanetarias. [22] [23]
¿Contaminación por plutonio?
La contaminación debida a los isótopos radiactivos de este elemento se ve provocada por la lluvia ácida y por las actividades y accidentes de los reactores, como el ocurrido en Fukushima en 2012, que hacen que estos isótopos se repartan lejos del sitio, lo que puede llegar a provocar que estas partículas entren en los pulmones de las personas, lo que puede llegar a provocar la muerte. [24] [24] [25]
- Curio
Figura 7. Mineral de Curio [26]
El curio fue descubierto en 1944 en la Universidad de Chicago por Glenn Seaborg, Ralph James y Albert Ghiorso, mediante el bombardeo de iones helio con 239Pu. [27]
¿Isótopos radiactivos?
El curio tiene isótopos desde el 241Cm a 250Cm, aunque los más comunes son el 242Cm y el 244Cm, que tienen una vida media de 162,8 días (242Cm) y de 18,1 años (244Cm). [28]
¿Aplicaciones?
Los isótopos del curio son poco permeables a la radiación alfa, sobre todo el 244Cm, por lo que se suelen usar como blindaje en satélites y sondas espaciales no tripuladas.
El 242Cm es usado como combustible debido a su elevado poder energético, y también sirve para producir el 238Pu más estable.
Además, tanto el 242Cm como el 244Cm se ha usado para bombardear el suelo de la Luna y Marte con partículas alfa. [29] [30]
¿Contaminación por curio?
Los isótopos del curio presentan un problema de salud pública grave, ya que contribuyen a la radiotoxicidad de los desechos nucleares debido a las emisiones de plantas de procesamiento de combustibles y a la lluvia radiactiva que sucede tras accidentes nucleares.
La inhalación de este elemento, puede provocar en el cuerpo lesiones, e incluso tumores en los huesos, en el pulmón y en el hígado. [31] [32] [33]
- Selenio
Figura 8. Mineral de Selenio [34]
El selenio fue descubierto en 1817 por Jöns Jacob Berzelius, como un subproducto en la fabricación del ácido sulfúrico. Su nombre se debe a la palabra en origen griego que significa Luna. [35]
¿Isótopos del selenio?
Este elemento tiene diversos isótopos naturales, pero entre los isótopos artificiales destaca el 75Se, que tiene una vida media de 119,78 días. [36]
¿Aplicaciones del selenio?
El selenio se usa en la producción de fotocélulas para uso fotográficos, en la industria del vidrio para la obtención de estos, y también se emplea en rectificadores debido a su capacidad de transformar corriente alterna en corriente continua.
El isótopo 75Se se emplea en radiodiagnóstico como trazador en la visualización de tumores malignos. [37]
¿Contaminación por selenio?
Las personas que viven cerca o comen productos cuyo origen es cercano a la industria, son más probables a la exposición al selenio, elemento que dependiente del nivel de exposición puede producir desde mareos hasta retención de líquidos en pulmones, quemaduras e irritación, o en algunos casos más graves la muerte.
Además, a pesar del tiempo de vida media del isótopo radiactivo del selenio, cuanto mayor sea el tiempo que este elemento esté presente en el cuerpo, mayor es la dosis de radiación que llega a él. [38] [39]
¿Ha habido accidentes con la radiación?
Han sido muchos los esfuerzos que se han puesto para garantizar la seguridad de los elementos radiactivos, sin embargo se han producido algunos desastres relacionados con plantas de energía nuclear.
Uno de estos casos, fue el accidente que tuvo lugar en Ucrania en 1986 en la planta nuclear de Chernobyl donde se observó un aumento del riesgo de cáncer y de malformaciones congénitas debido la exposición a la radiación.
En 2012 tras un terremoto, ocurrió otro accidente en una planta de energía nuclear en Fukushima Daiichi en Japón, el tsunami provocó cortes de energía que interrumpieron el sistema de enfriamiento del reactor. Este desastre provocó también provocó la liberación de material contaminado al océano como consecuencia directa de las inundaciones; una parte del agua de mar contaminada se reciclo posteriormente en el medio ambiente. [9]
Otro caso fue el ocurrido en mayo de 2019 en una central nuclear en Bélgica, en la que uno de los reactores sufrió una fuga de 75Se, que fue liberado a la atmósfera, superando el límite permitido, y encontrándose partículas de este isótopo a una distancia de 1 km, aunque no hubo ningún daño hacia la población o hacia la cadena alimenticia. [40]
Los seres vivos han estado expuestos a la radiación desde sus orígenes, sin embargo, nuestros cuerpos han evolucionado de manera natural para convivir con ella. De esta forma solo las dosis relativamente altas son dañinas.
La exposición prolongada a la radiación puede dañar el ADN y causar cáncer, incluso en ciertos procedimientos médicos como las radiografías o las radioterapias pueden causar daño celular. Sin embargo los riesgos por estos procedimientos son muy pequeños comparados con los beneficios.
Los usos en medicina como en la radioterapia o en las radiografías han salvado muchas vidas gracias al uso de material radioactivo, aunque tanto médicos, enfermeras o pacientes deben tener mucho cuidado cuando se trabaja con dichos materiales. Por otro lado, también podemos destacar que las centrales nucleares utilizan la radioactividad para producir electricidad. En ciencia e investigación, la radioactividad es usada para rastrear el camino que sigue el agua o el aire a través de un sistema, siendo por tanto útil para predecir los efectos de contaminación en ciertos lugares.
Para acabar, queremos destacar la importancia de protegerse frente a las radiaciones ionizantes, ya que una exposición prolongada puede causar mutaciones al ADN o un sinfín de enfermedades, por lo que es necesario conocer las medidas de protección: limitar el tiempo de exposición, utilización de blindajes, gestión de residuos, conocer el plan de emergencia, entre otros. [42]
Belén García Caballero
4º Grado de Química
Universidad de Córdoba
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