Energía Nuclear
La comparación de tecnologías diferentes en general lleva a cometer errores subjetivos (depende de quién lo realiza) en la evaluación del grado de seguridad de las mismas. Esto se debe a la distinta frecuencia de uso de cada tecnología (el auto se usa más que el avión), y a los diferentes tiempos de aparición de las mismas en nuestra cultura (se le tiene mayor desconfianza a lo nuevo y desconocido). Es por eso que para realizar un análisis objetivo e imparcial del grado de seguridad es necesario realizar estudios, estadísticas y finalmente poner números. Así se podrá legislar el grado de seguridad de las distintas industrias y actividades humanas correctamente y evitar producir un mayor daño por una mala evaluación del impacto ambiental y social, en desmedro del bienestar general, que es el fin último.
A estos estudios para evaluar el grado de seguridad de la población y de cómo se afecta al medioambiente debido a la presencia de una instalación industrial, se los conoce como Análisis de Seguridad y de Impacto Ambiental.
En la industria nuclear a este tipo de estudios, se los denomina Análisis Probabilístico de Seguridad. Consiste en una técnica que, mediante números, analiza el diseño y el funcionamiento de una central nuclear, y cuyo objetivo final es evaluar la seguridad radiológica asociada a la misma. La industria nuclear occidental es pionera en realizar este tipo de estudios. En 1974, en USA, se realizó el primero, denominado WASH-1400. Este estudio, predijo el accidente en la central nuclear de TMI, ocurrido en 1979 en USA, y que fue el más severo de occidente y que precisamente por el uso de la tecnología sus consecuencias fueron nulas.
La idea central de estos análisis es evaluar la chance (probabilidad) de ocurrencia de todas las formas esperables de accidentes y sus características e impacto radiológico. De esta forma es posible evaluar objetivamente y con números la seguridad, y por lo tanto la aceptabilidad o no de una dada industria, y a su vez permitir la comparación de diferentes alternativas.
Al igual que nuestro sistema solar, los átomos están compuestos, en un modelo simplificado, por un núcleo central muy pequeño y de partículas aún más pequeñas, los electrones, dando vueltas a su alrededor, a gran velocidad.
El núcleo está compuesto por partículas llamadas protones que tienen carga eléctrica positiva y otras llamadas neutrones, que no tienen carga alguna, fuertemente unidas entre sí.
Los núcleos que tienen la misma cantidad de protones y de neutrones son "estables"; mientras que los que tienen cantidades muy diferentes son "inestables". Estos últimos tienden a transfomarse en otros más estables, a través de diferentes mecanismos conocidos como desintegraciones radiactivas. Estos procesos espontáneos tienen asociados la emisión de diferentes partículas o rayos, de acuerdo a las características de los diferentes núcleos. Fueron observados por primera vez en 1896 al verificar que un trozo de mineral de Uranio velaba las placas fotográficas al ser colocado encima de ellas. Más tarde los esposos Curie descubrieron el Polonio y el Radio, elemento este último un millón de veces más radioactivo que el Uranio.
Consideremos los diferentes decaimientos, de acuerdo a las características nucleares:
Si hay un exceso de neutrones, los núcleos se hacen más estables emitiendo un neutrón, o bien, más frecuentemente, formando y emitiendo una partícula beta (Beta-), esto es, un electrón. La formación de esta partícula se produce a través de la transformación de un neutrón del núcleo en un protón y un electrón, junto a una partícula sin carga ni masa llamada neutrino. El nuevo núcleo tiene, entonces, un neutrón menos y un protón más.
Si hay un exceso de protones, en núcleos livianos, el núcleo se hace más estable a través de la transformación de un protón en un neutrón y un positrón (electrón con carga positiva), abandonando este último el átomo (Beta+). El nuevo núcleo tiene, entonces, un protón menos y un neutrón más.
Si hay un exceso de protones en núcleos pesados, entonces alcanzan la estabilidad nuclear emitiendo una partícula Alfa, compuesta por dos protones y dos neutrones fuertemente unidos. El nuevo núcleo tiene entonces dos protones y dos neutrones menos.
Al formarse un nuevo núcleo, como consecuencia de uno o varios de los procesos anteriores, este puede decaer también a un estado aún más estable (fundamental), conservando su número de protones y neutrones, a través de la emisión de ondas electromagnéticas como las de radio o la luz; pero de mayor energía. Mayor aún que la de los rayos X. Son los rayos Gamma.
Estos procesos pueden darse en forma escalonada, con diferente probabilidad de ocurrencia.
En ellos se verificó, por primera vez, la equivalencia entre masa y energía hallada por Albert Einstein a comienzos de siglo. La energía liberada (energía de las partículas y rayos emitidos) está relacionada con la desaparición de masa ocurrida durante la desintegración. La masa del núcleo antes de la desintegración es mayor que la masa del núcleo y partículas emitidas después de la desintegración. La masa y la energía no se conservan por separado, sino la suma de ambas.
Contaminación
Las sustancias radiactivas que no están confinadas adecuadamente puede esparcirse produciendo la contaminación de superficies, objetos o personas. En este último caso es posible la contaminación externa o interna. La contaminación externa se deposita sobre la piel y debe ser removida preservando la integridad de la misma a fin de evitar la incorporación del contaminante. Para esto se recurre a lavados y cepillados suaves aplicando, en ciertos casos, agentes químicos especiales. La contaminación interna se origina por la inhalación, ingestión o incorporación a través de la piel (principalmente heridas) de una sustancia radiactiva. Su eliminación se produce por las vías metabólicas normales, el decaimiento propio de la sustancia y, en circunstancias especiales, el uso de medicamentos. La descontaminación de objetos y superficies es un procedimiento ampliamente difundido y sencillo de realizar.
La radioactividad Hacia las postrimerías del siglo XIX, se creía confiadamente que los componentes básicos de la materia conocida eran estables, siempre iguales, inmutables, y se pensaba que un material que no recibe influencia externa alguna (no se lo calienta, no se lo parte, no se lo tiñe, etc.) permanecerá igual a través del tiempo. Pero en 1896 Becquerel informó a la comunidad científica un fenómeno que no encajaba con esta idea de la inmutabilidad de los materiales. En efecto, había observado que en repetidas ocasiones unas placas fotográficas cerradas, que habían quedado adyacentes a un cierto mineral (pecblenda), se habían ennegrecido. Esto sucedía de un día para otro, es decir en lapsos de tiempo relativamente cortos. Pero, ¿cómo había sucedido este cambio? Era en principio desconcertante pues no podía entrar luz a las placas, no habían sido calentadas, ni las podía haber alcanzado ningún agente químico. El peso de la evidencia, tras mucho repetir la operación, llevó a la conclusión que existía algo producido o emitido por ese mineral que atravesaba la gruesa protección de las placas fotográficas de la época, y las impresionaba igual que cuando se sacaba una fotografía exponiéndolas a la luz visible común.En 1898 Pierre y Marie Curie, tras muchos esfuerzos, tuvieron éxito en separar químicamente del resto del mineral llamado Plecbenda al material causante de este fenómeno, y le dieron el nombre de Radium o Radio, ya que debía producir algún tipo de radiación. Muchos científicos de la época se interesaron en encontrar la explicación adecuada a este fenómeno. La comprensión de lo que acontece en este caso no fue la obra de una sola persona, sino el producto del aporte de muchos durante todo el siglo XX, tarea que aun continúa. Se destacan en los primeros tiempos Rutherford y colaboradores, que investigaron en detalle la naturaleza de las radiaciones emitidas logrando identificar tres :
- alfa: que resultaron ser núcleos de helio (o sea átomos del gas noble helio sin sus únicos dos electrones)
- beta: que resultaron ser electrones muy rápidos
- gamma: que luego se comprobaría que consisten en cuantos de radiación electromagnética (similares a otras radiaciones que nos son más familiares como la luz visible o los rayos X).
En 1932 Chadwick descubre otra partícula nueva, el neutrón, lo cual conduce ese mismo año a que Heisenberg nos de la visión actual de los núcleos atómicos, constituidos por partículas eléctricamente positivas, llamadas protones, y partículas neutras, los neutrones. Este conjunto de observaciones y sus correspondientes interpretaciones llevaron a modificar nuestra idea de la materia. Algunos núcleos de ciertos elementos pueden emitir partículas cargadas, por lo que su carga eléctrica total cambia, es decir se transforman en núcleos de otros elementos: el Radio es uno de estos elementos, pero existen en la naturaleza varios más, como el Thorio, el Uranio, el Potasio o el Carbono entre otros . Esto quiere decir que a diferencia de lo que se creía antes de las observaciones de Becquerel, no toda la materia es estable: algunas de las sustancias de la naturaleza se transforman en otras tras la emisión de radiaciones. A las sustancias que emiten radiaciones las llamamos sustancias radioactivas