LA ENERGIA NUCLEAR Y SUS USOS

En el siglo XIX, los combustibles fósiles -carbón, petróleo y gas- fueron los grandes protagonistas del impulso industrial. Aún en la actualidad, estos recursos proveen casi el 90% de la energíaEMPLEADA en el mundo. La certidumbre de que la existencia de carbón, gas y petróleo era limitada llevó a la búsqueda de fuentes de energía renovables. La gran fuerza liberada por el átomo, trágicamente experimentada por Estados Unidos sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945, hizo pensar en el aprovechamiento de la energía nuclear con fines pacíficos.

Fue así cómo, en el marco de la guerra fría, las potencias mundiales, además de incrementar su arsenal atómico, se esforzaron por desarrollar la energía nuclear con fines pacíficos, en especial a través de la construcción de centrales atómicas. Diversos accidentes, como el ocurrido en 1979 en la central nuclear de Three Mile Island, en Estados Unidos, pusieron en evidencia que el uso de la energía atómica era realmente peligroso para la humanidad. Entre otros motivos, porque el almacenamiento definitivo de residuos que permanecen miles de años altamente radioactivos plantea problemas por ahora irresolubles.

LA ENERGÍA ATÓMICA

Radiactividad natural: Descubierta accidentalmente por Henri Becquerel, en 1896, y estudiada en profundidad por Pierre y Marie Curie (fig. izquierda), a quienes se debe el nombre, la radiactividad natural es el fenómeno según el cual determinados materiales, como, por ejemplo, las sales de uranio, emiten radiaciones espontáneamente.

Las radiaciones emitidas son de tres tipos que se denominan alfa, beta y gamma, y tienen las siguientes características:

Las radiaciones alfa son poco penetrantes, ya que son detenidas por una hoja de papel y se desvían en presencia de campos magnéticos y eléctricos intensos. Están formadas por partículas cuya masa es de 4 u y cuya carga, positiva, es igual a dos veces la carga del electrón.

Las radiaciones beta son más penetrantes que las radiaciones alfa, aunque son detenidas por una lámina metálica. En realidad consisten en un flujo de electrones.

Las radiaciones gamma son muy penetrantes para detenerlas se precisa una pared gruesa de plomo o cemento. Son radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia y, por lo tanto, muy energéticas.

Fuerzas nucleares

Como ya sabes, entre cargas eléctricas del mismo signo existen fuerzas eléctricas de repulsión. Si esto es así, ¿cómo es posible que los protones permanezcan unidos en un volumen tan reducido como el que tiene el núcleo?

Los protones y los neutrones se mantienen unidos en los núcleos debido a la acción de otro tipo de fuerzas distinto de las fuerzas eléctricas y de las fuerzas gravitatorias. Estas fuerzas, a las que llamaremos fuerzas nucleares, son de atracción y mucho más intensas que las fuerzas eléctricas.

Las fuerzas nucleares son de corto alcance, ya que se anulan cuando las distancias son superiores a unos pocos femtómetros (1 femtómetro =metros). A partir de esta distancia predominarán las fuerzas eléctricas, que tenderán a separar a los protones.

Estabilidad nuclear

Según la proporción entre protones y neutrones de un núcleo, éste es estable o no. Actualmente se conocen más de 300 núcleos estables. La radiactividad tiene su origen en la estabilidad nuclear. Si el núcleo es estable, el elemento no es radiactivo; pero cuando la relación entre los componentes del núcleo no es la adecuada, éste emite partículas y radiaciones electromagnéticas hasta alcanzar la estabilidad.
Se llaman isótopos radiactivos o radioisótopos todos aquellos isótopos que emiten radiaciones. Muchos elementos químicos tienen isótopos radiactivos cuyos núcleos emiten radiaciones y partículas de forma espontánea, a la vez que se transforman en núcleos de otros elementos. Así, por ejemplo, uno de los isótopos del carbono, el carbono- 14, es radiactivo y se transforma, espontáneamente, en un núcleo de nitrógeno.

Es posible conseguir que un núcleo estable se transforme en un radioisótopo. Si a un núcleo estable llega una partícula con suficiente energía, el núcleo puede desestabilizarse y volverse radiactivo para recuperar la estabilidad. Cuando esto sucede, se habla de radiactividad artificial, en oposición a la radiactividad espontánea o radiactividad natural.

Período de semidesintegración

Toda desintegración natural es un proceso aleatorio, es decir, no se puede predecir exactamente cuándo un núcleo determinado va a desintegrarse. Ahora bien, es posible calcular la probabilidad de que un núcleo se desintegre en un tiempo determinado. Con este fin se asocia a cada sustancia radiactiva una magnitud característica llamada período de semidesintegración.

El período de semidesintegración, de una sustancia radiactiva es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los núcleos presentes en una muestra de dicha sustancia. Es decir, si tenemos una masa m de una sustancia y al cabo de 14 días tenemos la mitad (m/2) de esa sustancia (la otra mitad se ha desintegrado), diremos que su período de semidesintegración es de 14 días.

El período de semidesintegración varía para las distintas sustancias radiactivas desde millones de años a fracciones de segundo Sin embargo, cualquier sustancia radiactiva evoluciona en el tiempo ajustándose a una curva como la que se representa en la figura siguiente: