REACTORES NUCLEARES U

REACTORES NUCLEARES
U
n reactor es un horno nuclear que calienta grandes cantidades de agua hasta el punto de ebullición. En las
centrales nucleo−eléctricas, el vapor liberado alimenta una turbina, y esta, a su vez, a un generador eléctrico
de 21.000 volts, del cual parten las líneas de alimentación que se extienden a lo largo de cientos de km. por el
país.
El calor producido en el reactor proviene de la fisión de núcleos de uranio−235, que se fragmentan al absorber
un neutrón, en dos elementos químicos diferentes, por ejemplo Kriptón (Kr) y Bario (Ba), más tres neutrones.
Estos nuevos neutrones fisionan nuevos núcleos de uranio−235 y se establece una reacción en cadena. Si la
masa de uranio−235 supera cierto valor crítico, se produce una explosión, como en una bomba atómica. La
única manera de controlar la reacción, es intercalar en el combustible un material absorbente de neutrones
como el cadmio o el boro, en forma de barras. En los reactores que emplean uranio natural como combustible,
como los de nuestro país, es necesaria el agua pesada (D2O), para reducir la velocidad de los neutrones a tal
punto que sean absorbidos sólo por el U−235, es decir, el agua pesada actúa como un moderador. El agua
común no sirve a tal efecto, pues absorbe demasiados neutrones (¡y se convierte en agua pesada!).
En el agua pesada (D2O) hay deuterio en lugar de hidrógeno (H2O) y los neutrones chocan elásticamente
perdiendo velocidad, sin ser absorbidos. El agua pesada cumple también la función de refrigerar eficazmente
núcleo del reactor.
La materia es una forma de energía. En un reactor, se verifica la conversión de la masa en energía, ya que en
cada fisión de un núcleo de U−235 la masa sumada de los fragmentos es menor que la mas del núcleo de
U−235. Esta masa perdida se libera como energía cinética de los fragmentos y como radiación gamma. La
ecuación que rige este proceso es la famosa fórmula hallada por A. Einstein:
E = "m . c2 [ erg ]
"m: es la masa en gramos convertida en energía y c es la velocidad de la luz en el vacío (c=3 . 1010 cm/seg).
Una unidad de energía muy usada en física nuclear es el MeV (mega−electrónvoltio), que equivale a 1,6 .
10−6 erg. Así, usando la ecuación de Einstein, un protón libera 931,5 MeV cuando se desintegra, o bien, se
requieren 931,5 MeV para formarlo. A esta energía de 931,5 MeV que equivale a la masa del protón se llama
unidad de masa atómica (u). Las masas nucleares se expresan en "umas" así, el núcleo de U−235 tiene una
masa de 235 u.
La cantidad de energía liberada en el proceso de fisión es enorme comparada con la que se puede obtener
mediante combustible fósil: un kg. de U−235 entrega la misma energía que 1500 cargas de carbón vegetal.
La principal desventaja de los reactores de fisión es la producción de procesos radiactivos que demoran
cientos de años en decaer su actividad, y que pueden contaminar aguas y suelos.
EL NÚCLEO ATÓMICO
E
ntre 1910 y 1920, la experiencia de Ernest Rutherford, al bombardear delgadas láminas de oro y otros
elementos con partículas ð provenientes de una fuente radiactiva, probaron que los átomos poseían un núcleo
muy pequeño y compacto (de unos 10−15 metros de radio), con carga positiva. Las cargas positivas resultaron
1
ser los protones, que tienen el mismo valor de carga que los electrones pero de signo opuesto, y que habían
sido descubierto previamente por Thomson en el tubo de rayos catódicos a principio de siglo.
Como los átomos libres son., en condiciones normales, eléctricamente neutrones, la nube de electrones
orbitales debe poseer un número de éstos exactamente igual al número de protones en el núcleo. A este
número se lo llama número atómico (Z) y caracteriza las propiedades químicas de determinado elemento.
El neutrón, partícula eléctricamente neutra de masa ligeramente superior al protón, se encuentra en los
núcleos atómicos. Como la masa del protón (1,67 .10−27 kg) es 1836 veces mayor que la del electrón, y la
masa del neutrón es 1,0016 veces la del protón, el peso total del átomo es prácticamente el peso del núcleo,
que se puede expresar tomando como unidad la u (uma, masa del protón), como el número total de protones y
neutrones en el núcleo. A este número se lo llama número másico(A) o masa atómica. De acuerdo con lo
dicho, tenemos:
A=Z + N (donde N es el número de neutrones en el núcleo)
L
os protones, de carga positiva, se repelen intensamente (fuerza de Coulomb). Pero entre los nucleones actúa la
fuerza nuclear fuerte, que es de gran intensidad a corta distancia y aumenta con el número de nucleones. Por
eso es imprescindible la presencia de neutrones, que no se repelen eléctricamente e incrementan la fuerza
fuerte, para asegurar la estabilidad de un núcleo. Cuanto mayor es el número atómico (Z) de un elemento
químico hacen falta cada vez más neutrones. Pero se ha probado experimentalmente, que la fuerza fuerte es de
corto alcance y se desvanece más allá de 5 F (Fermi: 1 F= 10−15 m). Por lo tanto si aumenta el número de
nucleones, crece el radio del núcleo y se debilita la fuerza fuerte. Esto impone un límite al número de
elementos químicos estables, y explica por qué no existen en forma natural elementos más pesados que el
uranio U238, ya que estos resultarían inestables y se desintegran espontáneamente, es decir, son radiactivos.
RADIACTIVIDAD Y VIDA MEDIA
E
l neutrón libre o poco ligado es inestable: se desintegra después de un tiempo promedio de 12 minutos,
emitiendo un electrón ( y otra pequeña partícula) y convirtiéndose en un protón.
Esta es la desintegración beta, controlada por la fuerza nuclear débil. En la naturaleza, todos los elementos
químicos de número atómico Z mayor que 83 (bismuto) son radiactivos, y después de un tiempo
característico para cada elemento se desintegran, emitiendo ya sea partículas (ð, ð) y radiación muy
energética y nociva para los tejidos (), o bien dividiéndose en varios fragmentos que corresponden a
elementos más livianos, con emisión de energía. También son radiactivos muchos isótopos de elementos
livianos y pesados, la mayoría de los cuales son artificiales, es decir, creados mediante bombardeo de núcleos
en laboratorios de Física. En toda muestra de un elemento químico, existen pequeñas proporciones de sus
isótopos; así por cada 10 litros de agua, hay aproximadamente 1 gramo de deuterio (H2).
Se llama isótopo de un determinado elemento a un átomo que tiene el mismo número atómico Z, pero
diferente peso atómico A. Todos los elementos tienen isótopos, algunos radiactivos y otros no. Por ejemplo, el
hidrógeno (H1), tiene dos isótopos: el deuterio (D = H2), con el que se fabrica el agua pesada (D2O), y el
tritio (T = H3 ), que es radiactivo. El uranio−235 (U235) usados en los reactores, es uno de los isótopos del
U−238.
Un concepto clave en la radiactividad es la vida media (T½) de un elemento o isótopo. Experimentalmente se
observa que un material que contiene un cierto número N0 de núcleos de un determinado elemento inestable,
2
al cabo de un tiempo t contendrá N (t) núcleos, según:
N (t) = N0 . e − . t
El valor de (llamada constante radiactiva o constante de desintegración de la sustancia) se relaciona con
el tiempo Tm que transcurre hasta que el número de núcleos padres cae a aproximadamente el 30% de su
valor inicial.
Después de transcurrido un tiempo igual a T½, se han desintegrado la mitad de los núcleos.
La ley de decaimiento es el resultado del siguiente hecho estadístico:
el número de desintegraciones que se producen por unidad de tiempo, es proporcional al número de núcleos
presentes. En símbolos:
"N / "t = − . N
A esta cantidad . N se la llama actividad. Su unidad es el curie = 3,7 . 1010 desintegraciones / s. Esta
magnitud es muy importante en la datación radiactiva.
Partículas ð , ð y
E
n 1986 Antonie Henri Bequerel descubrió que el Uranio emitía cierta clase de rayos que atravesaban varias
capas de papel negro e impresionaban una placa fotográfica. Tratando químicamente la pechblenda Pierre y
Marie Curie descubrieron dos elementos emisores de rayos: el radio y el polonio. Ya en este siglo, Ernest
Rutherford y sus colaboradores descubrieron que estos rayos penetrantes son de tres clases muy diferentes.
Rutherford pudo demostrar que las partículas ð son núcleos de helio−4 formado por 2 protones (+) y 2
neutrones y que las partículas ð son electrones de carga (−) con un amplio espectro de energías. Los rayos se
identificaron con radiación electromagnética de frecuencia más elevada que los rayos x, descubiertos por
Roentgen 10 años antes.
Las partículas ð son despedidas a velocidades desde 1% hasta 10% de la velocidad de la luz (c), las ð alcanzan
99% de c.
Las partículas ð un gran poder de ionización, lo que significa que si atraviesan un medio gaseoso, desprenden
electrones de los átomos del gas, que quedan cargados eléctricamente. Esto se debe a que la partícula ð tiene
carga 2+ y es lenta, por lo que interactúa mucho con los átomos de la sustancia que atraviesa. Cuando se frena
por completo, la partícula ha capturado dos electrones libres del gas y se ha convertido en un átomo normal de
He−4 (Heð). La partícula ð es detenida por una hoja de papel, por lo que se dice que tiene muy poco poder de
penetración. Los rayos son los más penetrantes, ya que se requiere una gruesa placa de plomo para
absorberlo. Al ser neutros, interactúan poco con los gases y tienen bajo poder de ionización. Las partículas ð
son intermedias entre las ð y los rayos , siendo detenidas por una hoja de aluminio de poco grosor.
Las partículas ð se forman en la desintegración de neutrones poco ligados al núcleo, que se convierten en un
protón, un neutrón y un antineutrino (ve); esta última partícula sin masa ni carga se lleva parte de la energía y
de la cantidad de movimiento del neutrón original, lo que explica el espectro de energía de la emisión ðð
La reacción de desintegración ð se escribe así:
3
n p+ + e− + ve + 0.79 Mev (mega−electronvoltio)
El origen de la radiación se halla en que un núcleo puede estar energéticamente excitado, e irradiar en fotón
de alta energía (1 MeV) al decaer a un estado de energía menor.
TRANSMUTACIÓN DE LOS ELEMENTOS
S
i un núcleo atómico emite espontáneamente una partícula ð (e−) o una partícula ð (Heð), se convierte en otro
elemento químico, es decir se transmuta. En este caso se habla de transmutación natural. Si es preciso
bombardear los núcleos con neutrones, protones o deuteroes para formar isótopos inestables que se
desintegran en otros elementos, se habla de transmutación artificial.
Series Radiactivas
El núcleo de un elemento radiactivo puede sufrir una serie de reacciones de desintegración, a través de
sucesivas emisiones ð y ð, pasando por una decena de elementos e isótopos radiactivos diferentes, hasta llegar
al plomo−206 (Pb206), que es estable. Existe una serie para cada elemento radiactivo. En general, convergen
todas en el Pb−206.
DATACIÓN RADIACTIVA
E
l método se basa sobre dos suposiciones:
• La constante radiactiva no ha cambiado en toda la existencia de determinado elemento radiactivo,
aunque hayan transcurrido miles de millones de años. Esta suposición se justifica porque ningún
proceso geológico puede afectar al núcleo atómica, sensible únicamente a la fuerza nuclear fuerte y a
la repulsión de Coulomb.
• Las distintas capas de la Tierra poseen minerales radiactivos desde su formación. Esto se comprueba
en el calor que produce nuestro planeta, que es de origen radiogénico y se manifiesta en las fuentes de
aguas termales y en los géisers.
Para datar fósiles de antigüedades entre 5.000 a 100.000 años se usa la prueba del carbono−14, que es un
isótopo del carbón común, y que tiene una vida media de 5.730 años. El carbono más abundante es el C12,
que es estable y tiene trazas de C14.
Las moléculas de CO2 que contienen núcleos del isótopo C14 son absorbidas por las plantas verdes. Todos
los miembros de la cadena trófica lo incorporan continuamente en sus organismos, manteniendo una
proporción constante entre el número de núcleos de C12 y C14 presentes en sus organismos. Al morir, el
C14que está presente, no se recicla más y comienza a desintegrarse su actividad. El método consiste en
utilizar un contador de radiación, capaz de medir la cantidad de desintegraciones por minuto de una muestra
fósil a la que se le quiere determinar la edad. Luego se mide la actividad de una muestra actual de la misma
masa que la muestra fósil, que contiene C14 de reciente formación.
Para la datación de rocas y fósiles muy antiguos se emplea la serie radiactiva del uranio U−238, que tiene una
vida media de 4.500 millones de años. El principio es el mismo, pero el método es más complejo por la
cantidad de isótopos que intervienen como pasos intermedios en desintegración.
APARATOS DETCTORES DE RADIACIÓN Y PARTÍCULAS
4
V
arios dispositivos fueron claves en el descubrimiento de las partículas elementales. En estos se usaron
distintos principios físicos y se necesitó gran inventiva y conocimiento para su construcción:
La cámara de niebla: contiene un vapor saturado en un recinto hermético donde se produce la reacción a
estudiar. El pasaje de partículas energéticas por un vapor saturado crea iones que son centros de condensación
del vapor. De este modo se hace visible la trayectoria de las partículas ð, ð, neutrones, etc.
El contador de Geiger−Müller: es un tubo delgado de vidrio dentro del cual se encuentra un cilindro de
cobre abierto en los extremos, con un alambre fino de tungsteno en su parte central. Se hace un vacío parcial
en el interior y se aplican 1.000 volts entre el cobre y el tungsteno. Al pasar un rayo g o una partícula , se
liberan electrones del aire por las colisiones con la partícula a detectar. Estos crean un pulso de corriente. Un
sistema de conteo registra los pulsos individuales en forma automática.
El tubo fotomultiplicador: un metal alcalino al recibir radiación electromagnética produce electrones que se
pueden amplificar muchas veces mediante potenciales aceleradores y focalización. En los contadores de
centelleo se usa una pantalla de materiales fluorescentes. Se registra un punto luminoso cada vez que incide
una partícula o radiación que supere cierto umbral de energía. Las primeras pantallas fueron de sulfuro de zinc
(ZnS).
El tubo de rayos catódicos (TRC): es una ampolla a alto vacío, con dos electrodos conectados a un elevado
voltaje (más de 10.000 v de corriente continua). Uno de los electrodos ( negativo, o cátodo) está recubierto de
un material (torio) que al calentarse desprende rayos que son fuertemente atraídos por el otro electrodo
(positivo, o ánodo). Con este dispositivo, J. J. Thomson en 1897 descubrió los electrones y los protones.
ENRGÍA DE ENLACE I
E
n toda estructura estable de la Naturaleza, ya sean átomos, moléculas o redes cristalinas, actúa cierta fuerza de
atracción entre sus componentes. Para romper una de estas estructuras, hace falta realizar trabajo en contra de
esa fuerza, es decir, hay que suministrar energía para separar las partes. Esta energía es la energía de enlace
de la estructura. Cuando se trata de un núcleo atómico, el valor de la energía de enlace es muy grande y
produce un efecto notable:
La masa de un núcleo atómico es menor que la suma de las masas de los nucleones que lo forman, si
estuvieran libres. Es como si los protones y neutrones tuvieran menos masa cuando están ligados en un núcleo
que cuando están fuera. La equivalencia de la masa y la energía E = m . c2 nos permite identificar esta
diferencia de masa con la energía de enlace del núcleo.
EL= (Z . mp + N . mn − Ma) . c2 (1)
(mp: masa del protón libre, mn: masa del neutrón y Ma: masa del núcleo.)
Para medir las masas de núcleos y protones se inyectan estas partículas en un espectrómetro de masas,
aparato que mediante potentes campos magnéticos obliga a las mismas a describir trayectorias curvas, cuyo
radio depende de la masa, la cual puede determinarse con gran precisión. Para medir la masa del neutrón se
emplean otros recursos.
La siguiente tabla muestra las masas atómicas y energías de enlace para varios elementos químicos e isótopos.
Las masas están expresadas en u (uma).
5
n1
H1
H2
H3
He3
He4
Be9
C12
O16
Cu63
Sn120
W184
U238
Z
0
1
1
1
2
2
4
6
8
29
50
74
92
A
1
1
2
3
3
4
9
12
16
63
120
184
238
Masa (en u)
1,0086654 ( ± 4)
1,0078252 (± 1)
2,0141022 (± 1)
3,0160500 (± 10)
3,0160299 (± 2)
4,0026033(± 4)
9,0121858(± 9)
12,0000000 (± 0)
15,994915 (± 1)
62,929594 (± 6)
119,9021(± 1)
183,9510(± 4)
238,05076(± 8)
EL (en MeV)
−
−
2,22
8,47
7,72
28,3
58,0
92,2
127,5
552
1020
1476
1803
ENERGÍA DE ENLACE II
V
eamos un ejemplo del uso de la tabla anterior: en ella, podemos ver que la masa del helio−4 es 4.0026033 u.
También tenemos la masa del neutrón libre (n1) y la del protón (H1), con lo que podemos calcular la energía
de enlace del helio−4 empleando la fórmula:
EL (He4) = 2 . mp + 2 . mn − 4,002603 = 0,030377 u = 28,3 MeV
que coincide con el valor indicado.
Una de las características más importantes de un núcleo es la energía de enlace por nucleón. Para
comprender por qué se libera emergía en las reacciones nucleares de fisión y fusión, se debe analizar en
detalle cómo varía la energía de enlace por nucleón EL /A con el peso atómico A.
REACCION EN CADENA. FUSION NUCLEAR
P
ara visualizar los procesos de fisión y fusión es útil un gráfico de la masa por nucleón en función de A o Z. Es
el gráfico de la energía de enlace por nucleón, cambiado de signo. Cuanta más masa tenga un nucleón dentro
de un núcleo, menos ligado está a éste. Luego, para obtener energía de un núcleo hay que usar la zona de Z=1,
2, 3, 4 a la izquierda del diagrama o la región de los Z>83 (bismuto) a la derecha.
Una reacción típica de fusión nuclear, que se produce todos los días en los reactores, es el bombardeo de
núcleos de uranio−235 con neutrones.
Esta reacción presenta gran interés pues libera mucha energía y produce 3 neutrones. Estos neutrones pueden
servir como proyectiles y fisionar nuevos núcleos de U−235. Se establece así una cascada de reacciones que
crecen exponencialmente. Esta cascada es la reacción en cadena.
Si no hay suficiente cantidad de U−235, la reacción se detiene porque los neutrones adquieren mucha
velocidad y escapan al exterior antes de que puedan ser atrapados. A partir de cierta masa crítica la reacción
6
se torna explosiva e incontrolable. Es el caso de las bombas atómicas. En un reactor, se emplea un material
que frena a los neutrones hasta que su velocidad se torna muy baja y pueden ser capturados con facilidad por
los núcleos fisionables.
Pese a que el uranio natural es radiactivo, no da lugar a la reacción en cadena, pero con él se puede fabricar
plutonio, que sí es fisionable en cadena y tiene una vida media de 24.000 años.
Ya hemos visto que la masa del helio−4 es menor que la suma de las masas de sus nucleones y que esta
diferencia es de 28,3 MeV. Esto quiere decir que si se fusionan dos neutrones y dos protones para formar
helio 4− se libera esa enorme cantidad de energía. En una reacción típica de fusión nuclear dos núcleos de
deuterio deben acercarse hasta fusionarse y formar helio−4. Pero esta reacción implica vencer la repulsión
coulombiana entre deuterones, lo que se logra a suministrándoles energía equivalente a unos 20 millones de
ºC. En el centro de las estrellas, que están hechas principalmente de hidrógeno, esta condición alcanza y se
produce la reacción de fusión termonuclear, que es la fuente de energía de todas ellas. En el Sol, se fusionan
657 millones de toneladas de hidrógeno por segundo, produciendo 653 millones de toneladas de helio. Los 4
millones de toneladas restantes se emiten como energía radiante.
En los laboratorios terrestres se investigan diversas formas de fusión y su control, dado que la fusión nuclear
representa una fuente de energía para el futuro inagotable y muy poco contaminante.
MODELO NUCLEAR DE GOTA LIQUIDA
S
egún se deduce de las experiencias de dispersión de partículas alfa al bombardear por núcleos, éstos son
cuerpos aproximadamente esféricos cuyos radios miden unos pocos Fermi. El volumen del núcleo resulta
proporcional al número de nucleones A, y por lo tanto el radio R de los núcleos crece con A de acuerdo con la
siguiente ley empírica:
R = R0 . A! con R0 = 1,5 F
Es decir que el radio nuclear es proporcional a la raíz cúbica del peso atómico. Por ejemplo, para el plomo
−208 resulta R=8.88F.
Además la densidad (masa/volumen) es prácticamente la misma para todos los núcleos, ya que la masa está
dada por el peso atómico A.
Esta propiedad ha permitido sugerir el modelo de gota líquida que se basa en dos propiedades nucleares:
• Densidad constante dentro del núcleo.
• La energía de enlace es proporcional a la masa ya que E/A= constante (=8MeV) para casi todos los
núcleos, salvo los ligeros
Ambas propiedades se pueden comparar con las de una gota de líquido incompresible: en ésta, efectivamente,
la densidad es constante en su interior, y lo que es más significativo, el calor de vaporización es proporcional
a la masa de líquido. El calor de vaporización, que es la energía necesaria para desintegrar la gota en sus
moléculas constituyentes, es análogo a la energía de enlace del núcleo, es decir, la energía que hay que
suministrar a un núcleo para separar sus nucleones. A su vez, la barrera que presenta el núcleo para la entrada
o salida de protones puede asimilarse a la tensión superficial en una gota. Sin embargo, otras magnitudes no
clásicos, como el spin, deben ser agregadas al modelo en una aproximación más fina.
7
El modelo de la gota líquida es útil para comprender la fisión de un núcleo pesado como el uranio o el
plutonio. Al absorber un neutrón de baja velocidad, el núcleo en cuestión se deforma (como una gota), se
torna inestable y se fisiona.
LAS CENTRALES NUCLEARES DE ATUCHA I Y II
E
n el pueblo de Lima, a unos 100 km al noreste de la Capital Federal, cerca de la localidad de Atucha, se
levanta la primera central nuclear de la Argentina (Atucha I).
El 13 de enero de 1974 en el reactor se inciaron las reacciones de fisión del uranio y la producción de energía.
La central nuclear utiliza uranio natural como combustible, con el objetivo de que nuestro país se
autoabastezca, aprovechando las minas ricas en uranio que posee en Mendoza, Chubut y Córdoba. Se utilizan
253 elementos combustibles, cada uno formado por 37 barras de 12 mm de largo, envainada en Zicaloy.
El reactor utiliza agua pesada como moderador y refrigerante, tiene un recipiente de presión único y dos
circuitos primarios de agua. La presión en el circuito primario es de 115 atmósfera absoluta. Se usa agua
natural para producir vapor que acciona la turbina, a través de dos intercambiadores de calor.
La central entrega 335 MW eléctricos netos, con una tensión en bornes de 21.000 volts, que se interconectan
con el sistema Gran Buenos Aires−Litoral. La potencia térmica del reactor es de 1.100 MW.
La central nuclear Atucha II se construyo cerca de la margen derecha del río Paraná, a corta distancia de
Atucha I. Entro en funcionamiento en 1993 y aunque no alcanzo plena potencia, esta diseñada para producir
745 MW, que cubriría por sí sola el 10% de las necesidades energéticas de la Argentina.
Estas centrales, junto a las demás que podemos encontrar en nuestro país, son logros que deben atribuirse a la
Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) durante sus casi 40 años de existencia y que constituye un
verdadero orgullo nacional.
MEDICINA NUCLEAR DE ANTIPARTÍCULAS
E
n ciertas reacciones nucleares se generan antipartículas, que tienen determinados atributos opuestos a sus
correspondientes partículas. La teoría de partículas elementales predice que por cada partícula existe una
antipartícula (Paul Dirac, 1930). Así el electrón (e−) tiene como antipartícula al positrón (e+), de la misma
masa y carga opuesta.
Es posible la creación de un par partícula −antipartícula a partir de radiación. Para esto es necesario un rayo
cuya energía supere dos veces la masa de un electrón, expresada en unidad de energía (2 . 0,511 MeV).
Usando este principio, Carl Anderson creó pares positrón electrón en 1932. Una vez creados, los positrones se
aniquilan como con un electrón en caso de encontrarse, convirtiéndose el par nuevamente en radiación.
Muchos isótopos de elementos conocidos como el carbono−11, nitrógeno−13, oxígeno−15 se desintegran
emitiendo positrones, que al encontrarse con los electrones orbitales se aniquilan dentro del átomo y producen
radiación .
Desde 1946 se emplean los radiosótopos trazadores como el secio y el yodo−131, para localizar el mal
8
funcionamiento del metabolismo hormonal (especialmente tiroides), pero estos isótopos presentan varias
dificultades: no decaen rápidamente y producen radiación indeseada en el cuerpo por varios días. Además hay
pocos trazadores para dolencias orgánicas específicas.
En contra posición, la técnica PET utiliza isótopos resultantes estables. Los emisores son sustancias comunes
en todo el organismo, por lo que se pueden incorporar en diversos procesos biológicos a ser monitoreados
desde el exterior.
Un inconveniente de estos isótopos para PET es que su vida media varía entre algunos segundos y 2 horas, por
lo que es imposible almacenarlos con alteración al tratamiento. De allí que el centro médico cuente con esta
técnica deberá poseer un ciclotrón, aparato acelerador de partículas en el que se crea los isótopos citados.
ENERGÍA GEOTÉRMICA
H
asta ahora, la aplicación práctica usual es la localización de yacimientos de líquidos y gases calientes, para su
uso en la generación de energía eléctrica, calefacción y procesamientos de materiales industriales. Las
manifestaciones más comunes en la superficie son los géisers, las fumarolas y las fuentes termales.
El vapor producido por líquidos calientes naturales aprovechados en sistemas geotérmicos es una posible
alternativa. El método consiste en realizar perforaciones profundas para alcanzar reservas de agua y vapor
calentados por el magma subyacente. Estas perforaciones pueden alcanzar los 3.000 metros de profundidad.
El vapor es purificado en la boca del pozo, transportado por tuberías de presión hasta las turbinas.
También puede obtenerse energía geotérmica de los géisers y grietas calientes cercanas a volcanes
recientemente extinguidos.
El primer aprovechamiento de energía geotérmica se llevó a cabo en Toscana (Italia), en 1904. Los líquidos
calientes naturales se emplean también en calefacción (Hungría, Francia, Islandia) y con fines terapéuticos
(aguas termales, ricas en sulfuros y fosfatos).
Actualmente se exploran nuevas técnicas, como perforar rocas cercanas a un volcán hasta una profundidad
que supere los 150ºC, y luego verter agua por la entrada de la perforación. El agua se evapora al contacto con
la roca, y puede ser recuperado el vapor.
Potencialmente, la energía geotérmica es un excelente recurso: E.E.U.U. podría producir 20.000 MW en 30
años, a partir de las fuentes hidrotermales que posee. En 20 países en los que fue empleada, la energía
geotérmica produjo 9.000 MW en 1994.
ÍNDICE
Energía Nuclear
Reactores nucleares
El núcleo atómico....................................................................................... pág.1
Radiactividad y vida media
Partículas ð, ð y ....................................................................................... pág.2
9
Transmutación de los elementos
Datación radiactiva
Aparatos detectores de radiación y partículas.......................................... pág.3
Energía de enlace I
Energía de enlace II.................................................................................. pág.4
Reacción en cadena. Fusión nuclear
Modelo nuclear de gota líquida................................................................ pág.5
Las centrales nucleares de Atucha I y II
Medicina de antipartículas
Energía geotérmica................................................................................... pág.6
92
1
1
1
1
92
2
2
82
1
1
0
1
2
2
4
10
6
92
74
50
29
8
1
0
2
11