Accidentes nucleares

Three Mile Island

El 28 de marzo de 1979 ocurrió un accidente en ésta central nuclear de los E.E.U.U. Lo trascendido es que fue provocado por el error de un trabajador por el cual dejó de funcionar el sistema de refrigeración. Al aumentar la temperatura dentro del circuito, automáticamente se bajaron las barras destinadas a parar la reacción y a su vez se comenzó a hacer pasar agua por el circuito pero el control del paso de vapor hacia el generador se bloqueó. Todo esto provocó que el agua contaminada con radiación escape hacia la fábrica como también gases tóxicos.
No llegó a convertirse en una catástrofe a pesar de que mucha radiación pasó al ambiente.

Chernobyl

El 26 de abril de 1986 ocurrió uno de los más grandes accidentes nucleares de la historia en la ciudad de Chernobyl, Ucrania. Sucedió mientras se estaban realizando pruebas de seguridad de la central, más concretamente, se hacía una simulación de un corte de energía eléctrica en uno de los reactores. Hubo un sobrecalentamiento en el núcleo de uno de los reactores, ésto provocó la explosión del hidrógeno que había dentro del reactor y eso derivo en otras varias explosiones destruyendo el reactor. Estas explosiones hicieron saltar la tapa de uno de los reactores y como consecuencia comenzaron a salir nubes radiactivas, hasta 10 días luego del accidente.  Estas nubes fueron llevadas por el viento a lo largo de toda europa, llegando incluso a España. Los bomberos acudieron al lugar e intentaron apagar varios sectores incendiados menos la parte central en la que se encuentra el carbono, aunque en los días siguientes se tiraron desde aviones varias toneladas de diversos materiales para intentar aislar el material radiactivo. En noviembre de 1986 se terminó de construir un aislante al rededor del reactor con el fin de aislar definitivamente la radiación y posteriormente debieron reforzarlo ya que sufrió algunas roturas provocadas por la misma radiación. 
Las consecuencias de este accidente fueron mas de 600.000 personas que trabajaron en la limpieza del lugar gravemente infectadas por la radiación, 30 personas muertas en los días siguientes al accidente por haber trabajando en apagar el incendio y quedar expuestos a mucha radiación, y muchos niños que hasta el día de hoy siguen naciendo con variadas deformaciones debido a que su ADN se modificó por acción de la radiación. 

Fukushima 

Este accidente ocurrió el 11 de Marzo de 2011 en Japón. Pocas horas antes de de éste hubieron un tsunami y un terremoto por el cual se activaron las barras de seguridad para parar los reactores 1, 2, y 3 que estaban en funcionamiento en ese momento. Pero no dio resultado, los sistemas de refrigeración se vieron afectados y comenzó a aumentar mucho la temperatura en los reactores, y al llegar a los 2000°C se comenzó a producir hidrógeno a partir del agua, que al salir del reactor reaccionó con el di oxígeno del ambiente provocando explosiones. 

 

Centrales nucleares

La energía nuclear se utiliza para generar energía eléctrica y esto se hace en las llamadas centrales nucleares a través de un proceso de fisión nuclear.

Dentro de la central nuclear se encuentran los reactores, que son las estructuras en las cuales ocurren las reacciones. Para el correcto funcionamiento del mismo es necesario:

• Moderadores: controlan la velocidad de los neutrones
• Combustible: el material que se fisiona
• Refrigerante: extrae el calor generado
• Elementos de control: controlan la emisión de neutrones ya que si es excesiva puede provocar explosiones
• Blindaje: evita que la radiación salga del reactor
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Su funcionamiento es el siguiente:

• Se bombardean núcleos de Uranio con neutrones dentro del reactor y éstos núcleos comienzan a fisionarse.
• Esto libera grandes cantidades de energía que calientan el agua presente en el reactor y provocan su evaporación
• Mediante un circuito de vapor pasa hasta una turbina y provocan que sus astas se muevan, lo cual hace que el generador se mueva produciendo energía
• Luego el vapor de agua se transforma en agua líquida a través de un circuito de condensación

Radiactividad y cuerpo humano

La radiación puede llegar a nuestro cuerpo no sólo de forma directa, por el contacto con el material radiactivo sino indirecta, a través del alimento, ya sean vegetales que tengan radiación por haberla adquirido de la tierra o de animales que hayan ingerido vegetales contaminados. Además, muchos desechos radiactivos se depositan en el mar, y la radiación pasa del agua a la vegetación, de la vegetación a los pesces y de éstos a nuestro cuerpo. Si entra en contacto con nuestro cuerpo la contaminación será permanente.

La radiación tiene gran afinidad biológica, es decir, que se incorpora a las células y cuando lo hace forma partículas llamadas radicales libres, que son la causa de las mutaciones en el ADN por las cuales luego de las grandes catástrofes nucleares seguian naciendo niños con mal formaciones, cánceres, alteraciones inmunológicas u hormonales.

Fisión nuclear

Entre 1930 y 1940 se comenzaron a bombardear núcleos con neutrones para crear nuevos elementos. Bombardeando un núcleo de Uranio con neutrones, encontraron que se emitían partículas beta, y se formaron un isótopo del Bario y uno del Criptón. A éste tipo de reacción en la que un átomo se divide en dos o más núcleos se le denomina fisión.

Generalmente, los productos iniciales de la fisión son muy inestables, son radiactivos, y siguen emitiendo radiación y transformándose en otros elementos, dando lugar a series radiactivas.

Durante este proceso se liberan cantidades muy grandes de energía, en el orden de los 200 Mev por núcleo fisionado y se origina por la diferencia de masa entre el núcleo inicial y los núcleos formados.

Reacción en cadena

En una fisión se liberan neutrones, y éstos neutrones, si tienen la suficiente energía pueden impactar con otros núcleos, produciendo su división, con la cual se emitirán nuevos neutrones, dando una reacción en cadena. Para que se de la reacción en cadena los neutrones deben ser capaces de fusionar los núcleos, y debe haber una masa crítica, es decir, una mínima masa de material radiactivo inicial que permita que la cadena continue sin intervención externa.

Tipos de desintegración

Desintegración alfa
Una partícula alfa es idéntica a el núcleo de un átomo de He(con 2 protones y 2 neutrones), por lo tanto son partículas bastante pesadas. Luego de eliminar una partícula alfa, el átomo posee un número de protones y neutrones diferentes al inicial: el número atómico disminuye en dos unidades y el másico en cuatro unidades. No son partículas muy penetrantes, pueden ser detenidas con una hoja de papel, pero si llegan a entrar en nuestro organismo, a través de la ingesta o de las mucosas, provocan mayor daño que los otros tipos de partículas debido a su gran poder de ionización.

Desintegración Beta
En este tipo de desintegración los átomos emiten partículas que tienen una masa igual a la de los electrones. Poseen una unidad elemental de carga y su signo puede ser positivo o negativo. Luego de ésta desintegración el átomo posee el mismo número másico pero su número atómico aumenta o disminuye en una unidad, dependiendo de que haya emitido una partícula positiva o una negativa. Son partículas más penetrantes que las alfa, pero menos destructivas, pueden ser frenadas con una fina lámina de aluminio.

Rayos gamma
Los rayos gamma son radiación electromagnética. ondas de energía, que pueden ser ondas de radio, no son partículas, por lo tanto no tienen carga ni masa. Es un tipo de radiación muy penetrante, por su alto poder ionizante puede causar cáncer si afecta nuestro ADN. Pueden ser frenadas con 15 centímetros de plomo, 1,5 metros de cemento o un metro de agua.

Ley de la desintegración radiactiva

La hipótesis de Rutherford y Soddy determina que la radiactividad es una transformación atómica por la cual un elemento se convierte en otro a través de la emisión de partículas o radiaciones.
La radiactividad es un fenómeno espontáneo y la velocidad de desintegración es constante, sin importar las condiciones del ambiente. La constante de desintegración(λ) expresa el porcentaje de átomos que se desintegra por unidad de tiempo, es única para cada tipo de átomo.
Con la siguiente ecuación podemos calcular la cantidad de átomos que quedan en una  mezcla luego de cierto tiempo, conociendo la cantidad inicial. O conocer el tiempo que transcurrió conociendo la cantidad final e inicial de un determinado material:

N= No. e^-λ.t

Período de semidesintegración

Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los átomos radiactivos existentes en un instante inicial:

N=No/2

No/2=No.e^-λ.T

2= e^-λ.T

ln2=λ.T

T=0,693/λ

Obsérvese que en la primer ecuación planteada en esta nota la t significa tiempo de desintegración, tiempo que tarda en desintegrarse toda la muestra, y en las ecuaciones planteadas luego la letra T significa tiempo de semidesintegración, es decir, tiempo que demora en desintegrarse la totalidad de la muestra.  

Vida media 

Es un valor promedio de la vida de los átomos de una especie radiactiva, es la suma de los tiempos de existencia de cada uno de los átomos de la muestra dividida por el número inicial de átomos existentes en la respectiva especie radiactiva.

Descubrimiento de la radiactividad

En 1896 Becquerel hizo una experiencia de laboratorio para estudiar el fenómeno de fluorescencia. Dentro de un sobre de papel negro introdujo una placa fotográfica y sobre él láminas de sulfato doble de uranio y portasio. Colocó éste dispositivo  la luz del sol y al revelar la placa observó manchas oscuras, debidas a que el uranio podía atravesar el sobre e impresionar sobre la placa fotográfica.

Para repetir el experimento, armó el mismo dispositivo, pero como el día estaba nublado lo colocó dentro de un cajón junto con la sal, al revelar la placa observó que tenía muchas manchas oscuras. Dedujo que esas manchas eran producto de la emisión del Uranio de una radiación desconocida.

Luego de eso, el matrimonio Curie se dedicó a buscar sustancias radiactivas que no fueran Uranio y encontraron el Radio y el Polonio.