DESECHOS RADIOACTIVOSUNIDAD IVDESECHOS RADIACTIVOS4.1 El problema de los desechos radiactivosLa eliminacin de los desechos radiactivos, provenientes de los reactores o de bombas atmicas, constituyen uno de los ms serios problemas de contaminacin ambiental. La radioactividad puede persistir por cientos o miles de aos y en cualquier momento pueden destruirse sus contenedores y pasar al ambiente afectando seriamente la salud de las personas. Por ello tratan de enterrarse en lugares aislados, pero nadie asegura que con el tiempo, ya sea por olvido o porque cambien las condiciones geolgicas, ellos lleguen a contaminar el ambiente. No es raro entonces que nos haya provocado una justificada alarma el anuncio que Argentina quiera enterrar sus desechos atmicos en el sur del pas, cerca de la frontera chilena.Este problema es comn en muchos pases y todos buscan lugares seguros para deshacerse de esos desechos. Estados Unidos ha decidido enterrarlos en una profunda mina de sal subterrnea, ubicada en Nuevo Mxico. Ello porque se piensa que el lugar es geolgicamente estable y porque all no hay agua subterrnea que pueda eventualmente contaminarse y escurrirseSin embargo parece que este lugar no es seguro, ya que se ha encontrado un tipo de bacteria que es capaz de vivir en lugares salados, y a grandes profundidades del subsuelo. Adems se ha comprobado que ellas absorben material radioactivo que parecen no daarlas. No se puede excluir el riesgo que con el tiempo estas bacterias transporten material radioactivo fuera del lugar, y que con ello contaminen gravemente el medio ambiente.4.2 Fundamento de la estructura atmicaLa masa es la propiedad fundamental de la materia, se concibe a la masa de una muestra como la cantidad de materia que contiene.Tambin los tomos tienen masa, la masa atmica se expresa por medio de nmero enteros llamados nmeros de masa. El numero de masa del oxigeno se define como el numero entero mas vecino de 15.99 es decir 16.La materia tal como se conoce en la tierra est concentrada en ncleos atmicos.El Ncleo atmico. Es la Porcin central del tomo, alrededor de la cual se distribuyen los electrones. El ncleo de un tomo contiene casi la totalidad de la masa atmica y est formado principalmente por nucleones: protones (tantos como indica el nmero atmico del elemento) y neutrones.La masa en cualquier muestra de materia est concentrada en ncleos atmicos.El tomo es una reunin de unidades fundamentales que constan de partculas elctricamente negativas, positivas y neutras. Estas partculas son respectivamente electrones, protones y neutrones.El ncleo del tomo contiene los protones y los neutrones y, por consiguiente, toda la carga positiva y prcticamente toda la masa.Los electrones del tomo contienen toda la carga negativa y estn dispersados por la mayor parte del espacio, pero contienen una parte muy pequea de la masa. El tomo contiene un nmero igual de protones y electrones; as pues, es elctricamente neutro.Nmero atmico. Es el nmero de protones que componen el ncleo del tomo. As, el Hidrgeno (smbolo H), que es el tomo utilizado en la fusin nuclear, tiene un nmero Z=1, pues solamente dispone de un protn en su ncleo. De hecho, el hidrgeno es el elemento qumico ms sencillo -y a la vez ms abundante en la naturaleza.El peso de un cuerpo est determinado por su masa. El nmero de masa. Es el nmero de protones ms el nmero de neutrones en el ncleo.Un elemento qumico. Es una sustancia que consta de tomos del mismo nmero atmico. Todas las sustancias estn compuestas de elementos. Cada elemento tiene un nombre comn y est representado por una o dos letras.Istopo. Un mismo tipo de tomo puede tener en su ncleo distinto nmero de masa. A cada variedad se le llama istopo. Por ejemplo 12 C y 14 C son istopos de carbono. Los istopos tiene la misma capacidad para combinarse.4.3 RadioactividadSe llama radiactividad a la actividad de los cuerpos que se desintegran emitiendo diversas radiaciones. Algunas sustancias son radiactivas al bombardearlas con partculas diminutas.Siempre que un cuerpo radiactivo se desintegra, emite radiaciones. Al desintegrarse va liberando energa y lanzando partculas diminutas. Si el cuerpo sigue siendo radiactivo tras esa liberacin, se desintegra de nuevo, dejando escapar ms radiactividad. Tras una serie de desintegraciones, deja de ser radiactivo y se dice que es estable.Entre los elementos radiactivos se encuentran el uranio, el radio y el torio . El radn en forma de gas radiactivo, proviene del radio y se encuentra en el aire que se respira y tiene un papel muy destacado en la radiacin a la que est expuesto el hombre.Radioistopos. Son elementos con ncleos inestables naturales o artificiales generados en reactores nucleares y en aceleradores de partculas. Estos elementos radiactivos se obtienen bombardeando ncleos de elementos estables con neutrones o con partculas cargadas.Algunos de estos ncleos inestables se encuentran sobre la tierra al estado natural, mientras que otros han sido elaborados por el hombre. Un ejemplo de radioistopo que se encuentra en estado natural es el radio 226 o 226 Ra. La radiactividad natural fue descubierta accidentalmente por el francs Henri Becquerel encontr que los minerales de uranio emiten una radiacin algo parecida a la de los rayos X.4.4 Como ha producido el hombre ms materia radioactivaLord Rutherford y Frederick Soddy fueron los primeros en afirmar en 1902, que la desintegracin radiactiva se traduce en el cambio de tomos de un elemento en tomos de otro elemento. Rutherford produjo transmutaciones artificialmente, exponiendo partculas alfa para producir oxigeno O 17. Irene y Frederic Jolio Curie bombardearon boro con partculas alfa y produjeron nitrgeno 13, que es radiactivo. El 13 N fue el primer radioistopo producido artificialmente.Una serie de pasos en un proceso que tiene lugar uno despus de otro, en sucesin, se designa como proceso de cadena o reaccin en cadena.La produccin de la bomba atmica y de reactores nucleares depende de reacciones en cadena. El proceso se inicia cuando un neutrn pega contra un ncleo de 235 U. El ncleo de 235 U es partido aproximadamente en dos por estas reacciones. Esto se designa como fisin atmica o nuclear. La fisin libera una cantidad considerable de energa.4.5 Como afecta la radioactividad aumentada a la vida sobre la tierraLos istopos del mismo elemento tiene, para todos los efectos prcticos, la misma qumica. El yodo es utilizado en la glndula tiroides, en el cuello del hombre. Este yodo forma parte de la tiroxina, regulador qumico bsico del crecimiento, cuya formula es C 15 H 11 O 4 NI 4. El yodo natural, que proviene de fuentes como los mariscos, es prcticamente todo 127 I, esto es, un istopo estable (no radiactivo).El yodo radiactivo es un producto de la fisin nuclear. Uno de los radioistopos es 131 I.La glndula tiroides responde a la composicin qumica del yodo, no a su nuclear; no distingue la diferencia entre 127 I y 131 I . Si el radioistopo se encuentra en el alimento del hombre, hallar su camino hacia la tiroxina.El efecto de la radiactividad sobre la vida depende de dos factores: De la clase de radiactividad presente (la intensidad y los tipos de rayos producidos), De la qumica de los radioistopos que influyen sobre la traslacin de estos y, especialmente sobre su translacin a lo largo de las cadenas de alimentos.La alta energa que acompaa la radiactividad produce cambios qumicos. Estos cambios incluyen alteraciones de las clulas vivas y son prcticamente siempre nocivos. Las grandes dosis pueden ser fatales para el hombre. Los pocos organismos daados por esta radiacin no sobreviven a la competencia con los que no han sido daados y, por consiguiente, mueren.La radiacin puede afectar cualquier parte del organismo humano. La radiactividad perjudica la sangre destruyendo leucocitos mediante la lesin de la medula sea, el bazo y los ndulos linfticos. Otros efectos por grandes dosis de radiacin, son los tumores pulmonares, cncer de la piel, dao en los huesos, esterilidad y cataratas (enturbiamiento del cristalino del ojo).La radiacin intensa puede daar el ncleo de una clula individual. Una clula daada, o una de sus descendientes, pueden convertirse en cancerosa.El estroncio 90, 90 Sr. Este istopo es un producto de desecho de la fisin radiactiva, con una vida media de aproximadamente 27 aos. El estroncio radiactivo se comporta, qumicamente, de forma similar al calcio.Que constituye un elemento importante en los huesos humanos. En los mamferos, el calcio es transmitido a las cras por la leche de la madre. La leche es una fuente importante de calcio. Los herbvoros, como las vacas, obtienen su calcio de la materia vegetal de sus alimentos. Si una vaca pasta en una zona contaminada por la lluvia radiactiva, el 90 Sr ser transportado juntamente con el calcio y se acumular en los huesos de la vaca y en su leche.El liquen rtico, es una planta que obtiene su alimento mineral directamente de las partculas de polvo que se depositan sobre ella. Esta es la razn de que el liquen rena el polvo de la lluvia radiactiva de modo particularmente eficiente. El carib emigra al norte hacia la tundra, en donde sus manadas recorren vastas extensiones en busca de liquen, que se convierte en un elemento importante de su dieta. Los esquimales comen carib, en ocasiones como alimento nico, y as, pues, en la cima de la cadena de alimentos reciben la radioactividad ms concentrada.4.6 Puntos de vista opuestos en relacin con la energa nuclearMedio de controlar los neutrones: el control del nmero de neutrones se efectan por medio de barras absorbentes de neutrones que contienen cobalto o boro y que pueden introducirse ms o menos profundamente en el reactor.Una manera de extraer la energa calorfica producida: la energa obtenida en los procesos del reactor se ha de transferir a un lquido circulante, por ejemplo a metal sodio fundido, el calor de este liquido se utiliza para convertir el agua en vapor (en un transformador de calor o condensador) que impulsa turbinas para producir electricidad.Una manera de contener y eliminar los desechos son los cartuchos de uranio revestidos de acero inoxidable. Una vez que se han acumulado impurezas, la reaccin en cadena ms lenta se ha convertido en desechos, los cuales est ms concentrados, ms radiactivos, por consiguiente ms peligrosos.Un procedimiento alternativo posible consiste en producir una especie de cemento que incorpore la materia de desecho radiactivo, este cemento caliente se inyecta luego en grietas subterrneas de roca biolgicamente estable, en donde se endurece y se convierte en parte de la estructura slida de la corteza de la Tierra. Un conjunto de general de procedimientos de seguridad para protegerse contra las liberaciones accidentales de material radiactivo.4.7 Reactores nucleares y mtodos de eliminacin de desechosEs una instalacin fsica donde se produce, mantiene y controla una reaccin nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal produccin de energa generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones; otros, sin embargo, utilizan el calor para producir energa elctrica.La fisin nuclear es la base del desarrollo de la energa nuclear, cuando un ncleo de uranio 235 es bombardeado con neutrones, aun de baja energa, se produce una violenta inestabilidad que hace que el ncleo se divida en dos fragmentos aproximadamente iguales. Una reaccin nuclear en cadena es posible porque aparte de los dos fragmentos liberados se emiten neutrones y en este caso particular del uranio 235 los neutrones son suficientes como para causar una nueva fisinEl fenmeno de la fisin del uranio fue descubierto en Berlin por Hahn y Strassmann.El reactor nuclear que produce energa tiene las siguientes caractersticas:a) Un medio de controlar los neutrones. Un exceso de neutrones representa el peligro de una reaccin en cadena incontrolada. El control del nmero de electrones se efecta por medio de barras absorbentes de neutrones que contienen cobalto o boro. El control de la energa de los neutrones, que influyen sobre la velocidad de las reacciones que experimentan, es efectuado por el moderador, esto es, una sustancia que hace los neutrones ms lentos, pero sin absorberlos.b) Una manera de extraer la energa calorfica producida. La energa obtenida en los procesos del reactor ha de transferirse a un lquido circulante. El calor de este lquido se utiliza a continuacin para convertir el agua en vapor en un transformado de calor o condensador, que mueve turbinas para producir electricidad.c) Un medio de contener y eliminar los desechos radiactivos. El uranio representa el combustible, se coloca en el reactor en forma de cartuchos largos y delgados. Son recubiertos de acero inoxidable o de otras aleaciones. Cuando se ha acumulado una cantidad suficiente de impurezas, los desechos estn ms concentrados, son ms radiactivos y, por consiguiente ms peligrosos.El mtodo de eliminacin implica una serie complicada de operaciones. Inicialmente estn demasiado caliente para manipular (estn calientes en dos formas: son altamente radiactivos y hierven a causa de energa liberada por ellos mismos), se concentran, se convierten en forma slida, se trasportan de un lugar u otro. La eliminacin ltima consiste en colocar los desechos enfriados, concentrados y solidificados, en una mina de sal o cueva de sal abandonada por miles de aos.d) Un conjunto general de procedimientos de seguridad para protegerse contra las liberaciones accidentales de material radiactivo.El criterio de seguridad utilizado por la industria de la energa nuclear es que una triple capa de defensa hace todo accidente grave casi inconcebible.La primera lnea. La defensa consiste en la incorporacin de factores de seguridad en el diseo bsico, la construccin y el funcionamiento del reactor. Se refiere a los mecanismos que refrigeran el ncleo del reactor.La segunda lnea. Consiste en un sistema de energa del que dependen las medidas de urgencia, si estos fallaran a su vez, cabe utilizar una fuente de energa de fuera. Y si esta fallara tambin, generadores de diesel o turbinas de gas sobre el lugar pueden hacerse cargo.La tercera lnea. Es una estructura masiva de contencin, consiste en un alojamiento grueso, impermeable al vapor y reforzado, de concreto, que protege el reactor y los generadores de vapor. Esta barrera est concebida para resistir terremotos y huracanes y para contener todas las materias que pudieran ser liberadas en el interior.4.8 Problemas y controversias en relacin con la liberacin y eliminacin de los desechos radioactivosDebate mantenido sobre la necesidad o no del uso de la energa nuclear.Desde el nacimiento de la energa nuclear el debate ha tenido varias fases reconocibles. Inicialmente tuvo un gran apoyo debido a lo novedoso de la tecnologa por una parte y al encarecimiento progresivo del petrleo por otra -alcanz su cspide en la crisis del petrleo del 73-, despus sufri un parn tras el accidente de Three Mile Island en 1979 y posteriormente tras el accidente nuclear de Chernbil. La energa nuclear volvi a tener un resurgimiento relativo con nuevos proyectos de construcciones a partir de finales del siglo XX debido, de nuevo, al encarecimiento del petrleo, la denominada crisis energtica a la que se ha sumado un nuevo argumento -proclamado por los defensores de la energa nuclear-, no contribuira al calentamiento global. Sin embargo, durante estos ltimos 25 aos, la energa nuclear no logr demostrar una capacidad econmica y tcnica de reemplazar los combustibles fsiles al no poder superar el 6% de la produccin de energa primaria mundial.[cita requerida] Adems el resurgimiento se detuvo bruscamente debido al Accidente nuclear de Fukushima I.El debate se centra en tres aspectos fundamentales: La seguridad de las centrales nucleares, los residuos radiactivos generados y la proliferacin de armamento nuclear.

CUESTIONARIO IV1. Definir masa atmica, nmero de masa, masa, radiactividad, isotopo, radioistopo.La masa es la propiedad fundamental de la materia, se concibe a la masa de una muestra como la cantidad de materia que contiene.La masa atmica se expresa por medio de nmero enteros llamados nmeros de masa. El numero de masa del oxigeno se define como el numero entero mas vecino de 15.99 es decir 16.El Ncleo atmico. Es la Porcin central del tomo, alrededor de la cual se distribuyen los electrones. Istopo. Un mismo tipo de tomo puede tener en su ncleo distinto nmero de masa. A cada variedad se le llama istopo. Por ejemplo 12 C y 14 C son istopos de carbono. Los istopos tiene la misma capacidad para combinarse.Radiactividad es la propiedad de ciertos cuerpos dotados con tomos que, al desintegrarse de forma espontnea, generan radiaciones. Radioistopo es el istopo de un elemento que presenta radiactividad. Esto quiere decir que el istopo en cuestin resulta radiactivo.2. Explicar lo que es media vida, radiacin de fondo, desintegracin radiactiva, condicin crtica, reaccin en cadena, terminacin de cadena, ramificacin de cadena.La vida media es el promedio de vida de un ncleo o de una partcula subatmica libre antes de desintegrarse.Radiacin de fondo, radiacin natural emitida por materiales del suelo, tierra, agua, material de construccin, sustancias radiactivas del cuerpo, especialmente el potasio 40 (40K), y los rayos csmicos del espacio exterior.Desintegracin radiactiva, actividad que es el nmero de desintegraciones que se producen por unidad de tiempo. Un ncleo inestable se va a desintegrar en ncleos que a su vez son inestables y as sucesivamente hasta llagar a uno estable.Una reaccin en cadena es una secuencia de reacciones en las que un producto o subproducto reactivo produce reacciones adicionales.Condicin crtica es aquella en que una reaccin en cadena se prosigue a una velocidad constante, sin acelerar ni disminuir.

El proceso de aadir eslabones a una cadena se llama alargamiento de la cadena. Si el extremo de una cadena se enlaza con el principio, forma un ciclo, y la cadena termina. Esta es una de las formas de terminacin de cadena.Si se aade ms de un eslabn a un eslabn determinado, se desarrollan varios brazos de la cadena, y esto se denomina ramificacin de la cadena.3. Determine el proceso de una fisin atmica o nuclearLa fisin es una reaccin nuclear, lo que significa que tiene lugar en el ncleo atmico. La fisin ocurre cuando un ncleo pesado se divide en dos o ms ncleos pequeos, adems de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del ncleo como partculas alfa (ncleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energa).4. De qu factores depende el efecto de la radiactividad sobre la vida?Los efectos que la radiacin produce en los organismos se han clasificado en cuatro grupos: los que producen cncer, las mutaciones genticas, los efectos en los embriones durante el embarazo y las quemaduras por exposiciones excesivas. Los primeros dos grupos generalmente suceden cuando las dosis recibidas son pequeas, pero prolongadas. El tercero, en una etapa de la vida en que el organismo es especialmente sensible por estarse reproduciendo sus clulas a ritmo acelerado. El cuarto sucede en accidentes o en las explosiones nucleares. Se han hecho muchos estudios sobre cmo cada uno de estos casos se presenta bajo diversas circunstancias.5. Definir y caracterizar las unidades relativas a la radiactividad.Un Becquerel (Bq) es la actividad de una fuente radiactiva en la que se desintegra un ncleo por segundo en un dado instante. El Curie (Ci) es la unidad antigua de medida de radiactividad, definida como la actividad de in gramo del istopo Ra-226, su equivalencia es: 1Ci = 3,7 1010Bq.Se emplean frecuentemente los mltiplos o submltiplos de estas unidades, como el kilobecquerel (KBq), o el milicurie (mCi), microcurie (mCi), etc.Un coulomb representa la unidad de carga elctrica y equivalente a 1019electrones. Al atravesar la materia la radiacin genera cargas elctricas.6. Explicar los efectos de la radiacin sobre un organismo humano.Los efectos varan segn la intensidad de la radiacin y su localizacin (no es lo mismo una exposicin a cuerpo entero que una sola zona), el enfermo puede llegar a morir en el plazo de unas horas a varias semanas. Y en cualquier caso, si no sobreviene el fallecimiento en los meses siguientes, el paciente logra recuperarse, sus expectativas de vida habrn quedado sensiblemente reducidas.Los efectos nocivos de la radioactividad son acumulativos. Esto significa que se van sumando hasta que una exposicin mnima continua se convierte en peligrosa despus de cierto tiempo. Exposiciones a cantidades no muy altas de radioactividad por tiempo prolongado pueden resultar en efectos nefastos y fatales para el ser humano. Pueden expresarse de forma aguda 8pronta) o de forma cronica (tardada) cuando uno es vctima de enfermedad por radiacin.7. Definir la precipitacin radiactiva.Cada o deposicin de partculas radiactivas desde la atmsfera, procedentes de una explosin o accidente nuclear. Supone un peligro e radiacin residual, llamada as, ya que "cae" desde la atmsfera en la que se ha difundido durante la explosin o accidente.8. Determinar cules son los puntos de vista opuestos en relacin con la energa nuclear.Medio de controlar los neutrones: el control del nmero de neutrones se efectan por medio de barras absorbentes de neutrones que contienen cobalto o boro y que pueden introducirse ms o menos profundamente en el reactor.Una manera de extraer la energa calorfica producida: la energa obtenida en los procesos del reactor se ha de transferir a un lquido circulante, por ejemplo a metal sodio fundido, el calor de este lquido se utiliza para convertir el agua en vapor (en un transformador de calor o condensador) que impulsa turbinas para producir electricidad.Una manera de contener y eliminar los desechos son los cartuchos de uranio revestidos de acero inoxidable. Una vez que se han acumulado impurezas, la reaccin en cadena ms lenta se ha convertido en desechos, los cuales est ms concentrados, ms radiactivos, por consiguiente ms peligrosos.Un procedimiento alternativo posible consiste en producir una especie de cemento que incorpore la materia de desecho radiactivo, este cemento caliente se inyecta luego en grietas subterrneas de roca biolgicamente estable, en donde se endurece y se convierte en parte de la estructura slida de la corteza de la Tierra. Un conjunto de general de procedimientos de seguridad para protegerse contra las liberaciones accidentales de material radiactivo.9. Explicar todos los elementos que requiere un reactor nuclear que produce energa.Elcombustible nucleares un material con capacidad de fisionarse lo suficiente como para llegar a la masa crtica, es decir, para mantener una reaccin nuclear en cadena. Se coloca de manera que se pueda extraer rpidamente el calor que produce esta reaccin nuclear encadenada.En las centrales nucleares se utiliza combustible slido. Los combustibles nucleares varan dependiendo del tipo de reactor pero generalmente se utilizan derivados deluranio.Los haces de barras de control proporcionan un medio rpido para controlar la reaccin nuclear. Permiten realizar cambios rpidos de potencia del reactor y su parada eventual en caso de emergencia. Estn fabricadas con materiales absorbentes de neutrones (carburo de boro o aleaciones de plata, indio y cadmio, entre otros) y suelen tener las mismas dimensiones que los elementos de combustible. La reactividad del ncleo aumenta o disminuye subiendo o bajando lasbarras de control, es decir, modificando la presencia de material absorbente de neutrones contenido en ellas en el ncleo.Moderador, los neutrones resultantes de una reaccin de fisin tienen una elevadaenerga cintica(adquieren mucha velocidad). Cuanta ms alta sea su velocidad es menos probable que fisionen otrostomosde modo que conviene reducir esta velocidad para incentivar nuevas reacciones en cadena. Esto se consigue mediante choques elsticos de los neutrones con los ncleos del elemento que hace de moderador.Entre los moderadores ms utilizados estn el agua ligera, el agua pesada y el grafito.Refrigerante, para poder aprovechar laenerga calorficaque desprenden las reacciones nucleares de fisin se utiliza un refrigerante. La funcin del refrigerante es absorver dicho calor y transportarlo.El refrigerante debe ser anticorrosivo, con una gran capacidad calorfica y no debe absorber neutrones.Los refrigerantes ms usuales son gases, como el anhdrido carbnico y el helio, y lquidos como el agua ligera y el agua pesada. Incluso hay algunos compuestos orgnicos y metales lquidos como el sodio, que tambin se utilicen para esta funcin.Reflector en una reaccin nuclear en cadena, un cierto nmero de neutrones tiende a escapar de la regin donde sta se produce. Esta fuga de neutrones puede minimizarse con la existencia de un medio reflector que les vuelva a dirigir dentro de la regin de reaccin. De esta forma se consigue aumentar la eficiencia del reactor. El medio reflector que rodea al ncleo debe tener una baja seccin eficaz de captura para no reducir el nmero de neutrones y que se reflejen el mayor nmero posible de ellos.La eleccin del material depende del tipo de reactor. Si tenemos un reactor trmico, el reflector puede ser el moderador, pero si tenemos un reactor rpido el material del reflector debe tener una masa atmica grande para que los neutrones se reflejen en el ncleo con su velocidad original (dispersin in-elstica).Blindaje, cuando el reactor est en operacin, se genera gran cantidad de radiacin. Es necesaria una proteccin para aislar a los trabajadores de la instalacin de las radiaciones ocasionadas por los productos de fisin.Por ello, se coloca un blindaje biolgico alrededor del reactor para interceptar estas emisiones.Los materiales ms usados para construir este blindaje son el hormign, el agua y el plomo.