Radiaciones y Plantas Nucleares
A continuación transcribo el artículo ·248, de nuestro amigo William Jeréz, mediante el cual ofrece amplia e interesante información respecto a la radiación en plantas nucleares, a propósito de su implícita experiencia en la materia.
´A) Introducción
Algunas plantas nucleares pueden tener más de un reactor. Los reactores reemplazan a las calderas en las plantas de combustibles fósiles.
Por supuesto, las plantas nucleares generan mucho más energía que las convencionales de combustibles fósiles.
Hay, básicamente, dos formas de enfriar o refrigerar a los rectores nucleares: una es la de usar agua del mar y la otra es la de usar metales líquidos tales como rubidio, cesio, litio y potasio. Hay otros que se pueden usar como material enfriante o refrigerante pero solamente voy a tomar estos dos. Y básicamente el agua de mar.
El potasio abunda mucho en el mar y esto le da ventaja. Además el potasio tiene un Punto Crítico muy alto. En mi caso particular, cuando fui investigador en Columbia University, tuve que usar potasio. Por ahora no voy a abundar en esta investigación en la cual tuve 3 largos años de fracasos hasta que al final tuve el gran éxito de vida: el Punto Crítico del Potasio y cuyos puntos a graficar me tomaron unos tres días en tomarlos. ¿Se imaginan lo que significa tres días sin dormir tomando los datos finales?
Les prometo que voy a publicar la mayoría de los datos los cuales están resumidos en una ecuación de muy baja desviación estándar.
B) Radiaciones nucleares
Isótopos son átomos del mismo elemento pero que tienen diferentes neutrones. Y por supuesto, las masas del mismo elemento son diferentes dependiendo del isótopo. Un isótopo que emite radiaciones es llamado radioisótopo. Hoy existen más de 1500 radioisótopos que son obtenidos por la conversión de isótopos estables no radioactivos en isótopos inestables radiactivos.
Tipos de radiaciones: partículas alfa (α, 42He), beta (β, 0-1e) y gama (γ, 00 γ). También existen el positrón (β+, 0+1e), el protón (11H, 11P) y el neutrón (10n, n). Solamente vamos a hablar de las tres radiaciones que la gente conoce y de las cuales tiene que protegerse.
Partículas alfa son las más pesadas y pueden viajar unos pocos centímetros en el aire antes de colisionar con las moléculas del aire. Nuestra ropa, nuestra piel y una hoja de papel pueden protegernos de las partículas alfa.
Partículas beta tienen una masa muy pequeñas y pueden penetrar los tejidos del cuerpo humano unos 5 mm. Para evitar quemadura debemos evitar estas partículas.
Partículas gama también se les llama rayos gamas. Pueden viajar grandes distancias a través del aire y atravesar varios materiales incluyendo los tejidos del cuerpo humano. Claro, esta energía no tiene masa ni carga eléctrica. Solamente grandes protecciones de plomo o concreto pueden parar estas partículas. Debido a sus grandes penetraciones hay que evitar estos rayos gamas los cuales resultan muy peligrosos para los seres vivientes, especialmente para los seres humanos.
Ecuación Nuclear:
Núcleos radiactivos --------â†' núcleos nuevos + radiación (alfa, beta, gama)
Nota. Estoy dejando fuera el positrón (beta positivo) y otras radiaciones.
Ejemplo: 238 92U -------â†' 23490Th + 42He (1)
Nucleó radiactivo (U-238) -----â†' núcleo nuevo (Torio 234) + partícula alfa (42He).
Y así sucesivamente dando una reacción en cadena.
El proceso de cambiar un elemento por otro es lo que se llama transmutación.
Unos de los más usados instrumentos para detectar las emisiones de radiaciones beta y gama es el contador Geiger.
¿Cuál son los efectos biológicos de los radioisótopos?
¡Veamos…!:
Cuando un laboratorio va a medir las radiaciones emitidas por una muestra, esta se mide en desintegración nuclear por segundo.
Primeramente vamos a dar las medidas de radioactividad.
Curie (Ci): la desintegración nuclear/segundo causada por 1 gramo del elemento radio y el cual es igual a 3.7*1010 desintegración/segundo.
Becquerel (Bq): es igual a una desintegración/segundo.
Sielvert (Sv): es la más nueva unidad de medidas de radiaciones nucleares.
1 Sielvert = 100 rems
Rem (radiación equivalente en los humanos): mide los efectos biológicos de diferentes radiaciones. Estamos hablando de alfa, beta y gama.
Estas radiaciones pueden causar grandes trastornos en los humanos, tales como: nausea, vómitos, fatigas, diarrea, afecciones en las tiroides, pérdida del cabello, reducciones en las cedulas de los tejidos, etc.
En una persona que se exponga a más de 500 rem existe la posibilidad de un 50% de morir.
Dosis de radiaciones de 600 rem serían fatales para los seres humanos dentro de pocas semanas. Estos de seguros morirían.
Dosis letales de radiaciones en los seres vivientes:
Forma de vida rem
Insectos 100,000
Bacterias 50,000
Ratas 800
Humanos 500
Perros 300
Período de Media Vida de un radioisótopo:
Vamos a suponer que tenemos 10 gramos de yodo radiactivo (13153I).
5.00 gramos de Yodo nos quedarían en 8 días.
2.50 gramos de Yodo nos quedarían en los próximos 8 días.
1.25 gramos de yodo nos quedarían en los próximos 8 días.
Y así sucesivamente. Esto quiere decir que tomaría unos 24 días para reducir los 10 gramos originales de I-131 a 1.25 gramos. Esta es la mejor definición de Periodo de Media Vida.
Sin embargo, los Periodos de Media Vida de los isótopos de los siguientes elementos son:
Carbón 14C 5730 años
Radio 226Ra 1600 años
Uranio 238U 4.5 *109 años
Yodo 131I 8 días
Cromo 28Cr 28 días
Hierro 59Fe 46 días
Hay varios isótopos que van de 6 horas a 8 días y los cuales tienen gran uso en la medicina nuclear por sus cortos Períodos de Media Vida.
Fisión Nuclear. Significa dividir los átomos en más pequeños bombardeándolos con neutrones.
En el 1930 se descubrió que cuando los núcleos de uranio 235 (235U) se bombardeaban con neutrones se producían dos nucleídos más pequeños y se liberaban enormes cantidades de energía. Véase la siguiente ecuación:
23592U + 10n ----------â†' 9136Kr + 14256Ba + 310n + Energía (2)
Como se puede ver en la ecuación anterior cuando el uranio-235 absorbe un neutrón este se divide en dos nucleídos más pequeños liberando una gran cantidad de energía.
Anteriormente hemos hablado de reacción en cadena. ¿Cómo ocurre una reacción en cadena?
La reacción (2) es repetitiva hasta que se agote la masa crítica. Esta es la mínima cantidad de U-235 (masa crítica) que hay que agregar al reactor para que haya una reacción en cadena.
Para sostener una reacción en cadena hay que agregar al reactor suficiente cantidades de U-235 para tener la masa crítica en que casi todos los neutrones chocan con más nucleídos de U-235 liberando suficiente energía para que ocurra la explosión nuclear. Ver ecuación (2).
La pequeña diferencia en masa es convertida en enorme cantidad de energía. Ver E = mC2 ecuación de Albert Einstein donde C es igual a 3*108 metro/segundo. O sea, C es la velocidad de la luz. En dicha ecuación C es muy grande y m es muy pequeña. Pero el resultado final es que E es muy grande. O sea, la cantidad de energía es muy grande.
Deseo agregar que la fisión nuclear de 1 gramo de uranio-235 es equivalente a 3 toneladas de carbón.
Fusión Nuclear. Significa juntarse dos pequeños nucleídos para formar un núcleo más grande. La pequeña masa que se pierde es convertida en energía. Mucho más energía que en la fisión nuclear. La fusión nuclear ocurre constantemente en el sol y otras estrellas de nuestra galaxia. Gracias a la fusión nuclear tenemos el calor y la luz que necesitamos los seres vivientes de nuestro planeta tierra. La tremenda cantidad de energía producida por el sol (100, 000,000°C) es el producto de la fusión de 6*1011 kilogramos de hidrógeno por segundo.
La reacción de la fusión nuclear es la siguiente:
31H + 21H ----------â†' 42He + 10n + Energía (3)
En un futuro, ¿ya que tenemos enormes cantidades de hidrógeno en los océanos es la fusión nuclear una solución a nuestro actual problema energético?
Algunos científicos están tratando al día hoy de hacer uso de la fusión nuclear para resolver nuestro actual problema energético. Sin embargo, las enormes temperaturas han sido un gran obstáculo. Sin embargo, los laboratorios de plasma siguen trabajando arduamente. Pero este tema será parte de otro trabajo.
C) Plantas Nucleares
Aquí ofreceremos algunos datos de los países que actualmente están usando la energía nuclear. Por supuesto, los datos ofrecidos aquí, por razones de seguridad, son semi exactos. Pero los mismos les pueden dar a los lectores una idea de la distribución de la energía nuclear en nuestro planeta.
a) Plantas nucleares en nuestro planeta
1. El número de plantas nucleares en nuestro planeta hasta finales del año 2010 es de 450.
2. La primera planta nuclear se instaló en la ciudad de Obninsk, Rusia, en el año 1954.
3. La más poderosa planta nuclear está localizada en Francia y esta genera 1500 MW.
4. El 15% de la energía producida en nuestro planeta es en plantas nucleares.
5. El número de países que disponen de plantas nucleares es igual a 30.
6. El número de plantas nucleares (actualmente en construcción) en nuestro planeta es de 60.
7. El número de plantas nucleares que entraron en operación en el 2010 fue de 5.
8. El número de plantas nucleares cerradas hasta hoy es de 125.
Estos datos pueden variar un poquito. Claro, no puede haber mucha variación.
b) Reactores Nucleares en Nuestro Planeta
Algunos países con su número de reactores nucleares son:
1. Estados unidos 104
2. Francia 58
3. Japón 54
4. Rusia 32
5. Corea de Sur 21
6. La India 20
7. Reino Unido 19
8. Canadá 18
9. Alemania 17
10. Ucrania 15
11. España 8
12. Argentina 2
13. Brasil 2
14. México 2
Para información de los lectores. En fecha 03/20/2011 a las 5:30 p.m. Tenemos:
Precio de cierre del petróleo = US$/ 101.07/barril.
Precio de cierre del oro = US$1,416.10/onza.¨