Diego Fernando Revelo Jurado.

10-01

Poder de penetración de las radiaciones.

Cada tipo de emisión radioactiva tiene distinto poder de penetración en la materia y distinto poder de

ionización (capacidad de arrancar electrones de los átomos o moléculas con las que colisiona).

Pueden causar graves daños en los seres vivos y, por tanto, al utilizar sustancias radioactivas en el

laboratorio hay que tomar un gran número de precauciones.

Radiación alfa está formada por partículas pesadas integradas por dos protones y dos neutrones

(como el núcleo del helio) emitidas por la desintegración de átomos de elementos pesados (uranio,

radio, radón, plutonio...). Debido a su masa no puede recorrer más que un par de centímetros en el

aire, y no puede atravesar una hoja de papel, ni la epidermis.

Por el contrario, si se introduce en el cuerpo una sustancia emisora de radiación alfa, por ejemplo en

los pulmones, ésta libera toda su energía hacia las células circundantes, proporcionando una dosis

interna al tejido sensible (que en este caso no está protegido por la epidermis).

Radiación beta está compuesta por partículas de masa similar a las de los electrones, lo que le

confiere un mayor poder de penetración. No obstante, la radiación beta se detiene en algunos metros

de aire o unos centímetros de agua, y es detenida por una lámina de aluminio, el cristal de una

ventana, una prenda de ropa o el tejido subcutáneo.

No obstante, puede dañar la piel desnuda y si entraran en el cuerpo partículas emisoras de beta,

irradiarían los tejidos internos.

Radiación gamma es de carácter electromagnético, muy energética, y con un poder de penetración

considerable. En el aire llega muy lejos, y para detenerla se hace preciso utilizar barreras de

materiales densos, como el plomo o el hormigón.

Desde el momento en el que la radiación gamma entra en una sustancia, su intensidad empieza a

disminuir debido a que en su camino va chocando con distintos átomos. En el caso de los seres vivos,

de esa interacción con las células pueden derivarse daños en la piel o en los tejidos internos.

Efectos biológicos de las radiaciones.

Efectos inmediatos:Calor.

Al expandirse la bola de fuego el aire circundante absorbe energía y la irradia en forma de una luz

cegadora y un intensísimo calor.

Presión.

La rápida expansión de la bola de fuego genera una onda de choque como cualquier explosión, pero

de una potencia muy superior. Se produce una región de altísima presión que ejerce gran fuerza

sobre las capas de aire vecinas, las que comienzan a expandirse a gran velocidad. Una vez que el

frente de la onda ha pasado, y debido a la diferencia de presiones, se generan vientos huracanados

de gran velocidad. Son estos dos factores, la onda de choque y el viento que la sigue, la causa del

daño ocasionado a personas y construcciones.

Radiación.

Las reacciones nucleares que ocurren durante la explosión de una bomba producen diferentes tipos

de partículas energéticas y de radiaciones.

Pulso electromagnético.

La intensa actividad de los rayos gamma genera, mediante inducción, una corriente de alto voltaje

sobre sistemas telefónicos, de comunicaciones, de cómputo, antena y en general para cualquier

circuito que contenga componentes electrónicos, vías férreas, tuberías etc. En contraste con los tres

efectos inmediatos ya descritos, el pulso electromagnético no causa ni la destrucción física de

viviendas ni daño directo a los seres vivos. Los efectos del pulso llegan a miles de kilómetros de

distancia de la explosión.

Efectos tardíos:

Lluvia ácida.

Se llama lluvia radiactiva a la caída sobre la superficie terrestre del material radiactivo producido por

una explosión nuclear.

Incendios extendidos.

Como consecuencia del daño inmediato causado por la onda de presión y el calor, se producirán

incendios aislados que podrían incorporarse a uno más generalizado.

Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes en los humanos.Los efectos de la radiactividad en los seres vivos pueden ser inmediatos o tardíos, según la dosis.

Aun cuando las personas no sean afectadas por los factores destructivos térmicos y mecánicos,

pueden serlo por los niveles elevados de radiación, ya sea con la muerte inmediata por el síndrome

de irradiación agudo, o posterior, dependiendo de las dosis de radiación recibidas.

Aplicaciones de los radioisótopos.

CON FINES BELICOS.

Los 2 isotopos que se usan para fabricar armas de destrucción masiva como las bombas nucleares

son el Uranio enriquecido (Uranio-235) y el Plutonio-239 que tienen a emitir gran cantidad de calor en

procesos de Fisión y explotar fácilmente. Claro ejemplo, son las bombas lanzadas de Nagasaki y

Hiroshima.

CON FINES AGRÍCOLAS:

Los radioisótopos constituyen la herramienta por excelencia en todas las ocasiones en que sea necesario colocar una etiqueta a una molécula cuyo destino final se tenga interés en conocer, sea en procesos físicos, químicos o biológicos. Su aplicación en agricultura tiene los siguientes objetivos:

• Obtener cultivos de alto rendimiento y ricos en proteínas.

• Producir variedades de cultivos resistentes a las enfermedades.

• Seleccionar genotipos de plantas con alta producción y alta eficiencia de uso del agua.

• Determinar la eficiencia de absorción de los fertilizantes por los cultivos.

• Combatir las plagas de insectos.

• Evitar las pérdidas de pos-cosecha.

• Mejorar la productividad y sanidad de los animales domésticos.

• Prolongar el periodo de conservación de los alimentos.

La radiación de semillas se emplea para producir mutaciones en sus genes. Por selección de mutantes se han conseguido nuevas variedades de cultivos agrícolas de alto rendimiento y mejor adaptadas al medio.

Las radiaciones de los isótopos radiactivos son ionizantes y aplicadas a las células vivas no alteran los principios inmediatos, pero al ionizar el ADN inhiben o modifican su capacidad de duplicación, en esta propiedad se basa la aplicación de "Mejora de las variedades de cultivos agrícolas por selección de mutantes".

La mejora en el rendimiento de las cosechas se ha conseguido por ejemplo introduciendo nuevas variedades de cultivos agrícolas conseguidas por mutaciones inducidas por las radiaciones.

La irradiación de semillas produce mutaciones en sus genes, la mayoría no aportan nada positivo,

pero una pequeña fracción de ellas da lugar a variantes genéticas de interés, creándose así

variedades de cultivos de alto rendimiento, bien adaptadas al medio y con mayor resistencia en las

enfermedades. Se han producido ya más de mil quinientas variedades mejoradas, de las cuales el

90% se han conseguido gracias a la radiación. Entre los éxitos que han reportado mayores beneficios

económicos, citaremos; un mutante de algodón que se consigue en 1983 y se aplica en Pakistán que

duplica la producción de las cosechas; un mutante de arroz que en se consigue en China en 1985

que madura en sólo veinticinco días y tiene mayor cantidad de proteína que las variedades

tradicionales, la nueva variedad del sorgo resistente a las plagas, planta que ha mejorado mucho con

esta técnica. En la CE se emplean solamente la cebada, maíz y trigo modificados genéticamente.

Solo en producción de cebada para la fabricación de cerveza se reporta un aumento en la producción

de 6 millones de t. empleando la misma superficie de tierra cultivada. El trigo duro se emplea en Italia

para la producción del 60% de las pasta.

Las técnicas nucleares en el mejoramiento de plantas son utilizadas para inducir mutaciones. Desde

el descubrimiento de los rayos X hasta el uso de las radiaciones ionizantes como los rayos gamma y

los neutrones, se han establecido metodologías para inducir variación, las cuales se emplean en el

mejoramiento de cultivos importantes como el arroz, trigo, cebada y algodón, que son propagados por

semillas. Técnicas de inducción de mutaciones, en combinación con cultivo de tejidos y métodos

moleculares, permiten disponer de una metodología para mejorar plantas propagadas

vegetativamente como musacáceas, papa, yuca y piña.

CON FINES ENERGETICOS.

Plutonio-238/Americio-244/Uranio-235/... se usan en generadores termonucleares para generar electricidad en Centrales Nucleares o submarinos Nucleares o vehículos lunares.

CON FINES MEDICINALES.

La medicina, utiliza estos isótopos en ámbitos específicos sobre todo terapias cancerígenas. Se emplean isótopos como el iridio , cobalto o tecnecio. Con las radiaciones obtenidas de los radioisótopos se combaten enfermedades como la osteoporosis, y mejoran la hora de visualizar glándulas y obtener imágenes. Incluso, con ellos también conseguimos inyecciones, como para los tumores cancerígenos que se producen en la vejiga. Las aplicaciones médicas de los radioisótopos son las más investigadas y empleadas, ya que, hoy en día constituyen un avance muy efectivo y útil para mejorar la salud de las personas.

En el área del diagnóstico médico (“radiodiagnóstico”), los radioisótopos se utilizan principalmente en la detección de diferentes tipos de cáncer. Si se inyecta una pequeña cantidad de un radioisótopo en el cuerpo humano (“radiofármaco”), puede seguirse su recorrido por el organismo, por medio de la radiación que emite. Algunos radioisótopos tienen afinidad por ciertos tejidos u órganos del cuerpo humano; por ejemplo, el yodo-131 se deposita principalmente en la tiroides (glándula localizada en la parte frontal del cuello). Los radioisótopos se acumulan en mayor cantidad en los tumores cancerosos y por lo tanto emiten más radiación en estas zonas; esto permite a los médicos identificar un tumor y determinar qué tanto se ha diseminado por el cuerpo (“metástasis”). La detección de la radiación gamma emitida por el radioisótopo desde el interior del cuerpo se hace por medio de una cámara especial y esta técnica se denomina “gammagrafía”. En el radiodiagnóstico dos de los radioisótopos más utilizados son el tecnecio-99 y el yodo-131.

Por otra parte, en el área del tratamiento médico (“radioterapia”), la radiación gamma generada por

los radioisótopos se utiliza para destruir tumores cancerosos. Como también expliqué en el

rollo“Isótopos y radiactividad”, la radiación intensa destruye las células de los seres vivos; en la

radioterapia la radiación proveniente de un radioisótopo destruye las células que forman el tumor

canceroso. Existen dos variantes de este procedimiento: la “teleterapia” y la “braquiterapia”.

En la teleterapia el tumor es “bombardeado” con radiación gamma desde cierta distancia utilizando un

aparato especial que contiene un radioisótopo determinado como fuente de radiación. En la

teleterapia el radioisótopo más utilizado es el cobalto-60.

Desafortunadamente la radioterapia (teleterapia y braquiterapia) no sólo afecta al tumor canceroso

sino también (en menor medida) a otros tejidos y órganos sanos, por lo que la radioterapia tiene

algunos efectos secundarios perjudiciales: fatiga, náuseas, vómitos, caída del cabello, daños en la

piel, inmunodeficiencia, etc. Sin embargo, la radiación misma no duele; ni siquiera se siente. Las

mujeres embarazadas no deben someterse a radiodiagnóstico ya que la radiación puede causar

malformaciones al feto o puede matarlo.

COMO TRAZADORES ISOTÓPICOS:

Una de las aplicaciones más interesantes de los radioisótopos como trazadores corresponde al estudio del aprovechamiento de los fertilizantes en las plantas. La importancia de este conocimiento es tanto económica como ecológica. Para los países en vías de desarrollo, la compra de fertilizantes significa un desembolso anual de grandes sumas de dinero —generalmente divisas— pues muchos de los fertilizantes son importados. Además, el uso excesivo o inadecuado de un fertilizante puede dañar al medio ambiente. Lo ideal es conocer, con precisión, la cantidad de fertilizante que se debe aplicar a cada tipo de cultivo y en qué forma, para lograr un máximo aprovechamiento.

La técnica de trazadores radiactivos consiste en incorporar al fertilizante un radioisótopo (por lo general fósforo-32), aplicar el fertilizante y, posteriormente, detectar la radiación emitida por el fósforo-32 para seguirlo en su camino metabólico dentro del vegetal. Estas observaciones permiten determinar qué cantidad de fertilizante llega a la planta y cuánto se desperdicia en el terreno. El uso de radioisótopos es la única manera para saber cuál es fósforo proveniente del fertilizante y distinguirlo del que la planta absorbe naturalmente del suelo donde crece.

Entre los logros de la técnica del fósforo-32 como trazador se puede mencionar un estudio en que participaron varios países en vías de desarrollo. El trabajo demostró que el fertilizante fosfatado, ya fuera depositado directamente sobre la superficie del suelo, o mezclado con éste, suministraba a las plantas de arroz más del doble de fósforo que si se depositaba a 10 cm de profundidad entre las filas de plantas. Resultados como éste han permitido ahorrar grandes cantidades de fertilizante sin disminuir la productividad de cultivos esenciales para la alimentación de millones de personas.

Los estudios hidrológicos comprenden, entre otros, la medición de la cantidad de agua caída en

forma de lluvia y nieve, las características de los depósitos acuíferos subterráneos, la determinación

del flujo de los ríos y arroyos, la medición de pérdidas de agua de presas, canales o lagos, y la

comprensión de la dinámica de lagos y reservas. En estas investigaciones los análisis isotópicos

prestan una ayuda insustituible por la información que brindan de los isótopos presentes

naturalmente en el agua y acerca del uso de elementos radiactivos agregados a aquella para un fin

específico.

OTRAS APLICACIONES DE LOS RADIOISOTOPOS.

Biomedicina: se pueden determinar pequeñísimas concentraciones de enzimas, hormonas,

drogas, venenos, etc., mediante la técnica de radinmunoanálisis (RIA), que hace uso de la

especificidad de las reacciones antígeno-anticuerpo.

Cronología: se pueden fechar acontecimientos geológicos e históricos, mediante el estudio de los

radio nucleídos que actúan como relojes atómicos.

Farmacología: se puede estudiar el metabolismo de los fármacos, antes de autorizar su uso

público, y de los metabolitos y reacciones secundarias a que dan lugar.

Hidrología: se pueden medir caudales de ríos y de alimentación de turbinas, o fugas en pantanos,

dinámica de sedimentos, etc.

Minería: se puede medir la radiactividad natural del uranio, torio y potasio en los sondeos de

prospección, lo que da información respecto a los minerales asociados a estos radioelementos.

Irradiación de alimentos: En este caso, la aplicación de los isótopos se realiza con el fin de retardar

bacterias, en los alimentos o reducir su descomposición. Eso se suele hacer con rayos gamma.

Además son utilizados en el estudio de la efectividad de los nutrientes sobre distintos cultivos. Para

esto se hace uso de fertilizantes marcados con radioisótopos, los que se ponen en las plantaciones

en tiempos y lugares diferentes: así, es posible determinar qué cantidad de nutrientes capta una

planta y en qué época del año se debe aplicar el fertilizante para obtener una mayor productividad.

Para ello se suele utilizar el Cobalto 60. Este radioisótopos esteriliza los alimentos, y con ello destruye

microorganismos u organismos más grandes como insectos.

Arte: Restauración de objetos artísticos, verificación de objetos artísticos o históricos, etc.

La fisión: es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre

cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos

como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como

partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

La fusión nuclear: es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y forman

un núcleo más pesado.1 Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que

permite a la materia entrar en un estado plasmático.

La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (en este elemento y en el níquel ocurre la mayor

energía de enlace nuclear por nucleón) libera energía en general. Por el contrario, la fusión de núcleos

más pesados que el hierro absorbe energía. En el proceso inverso, la fisión nuclear, estos fenómenos

suceden en sentidos opuestos.

FUSIÓN Y FISIÓN NUCLEAR.

SEMEJANZAS. DIFERENCIAS.

• Tanto la fusión nuclear como la fisión nuclear

utilizan la energía almacenada en las partículas

atómicas en el proceso de producción de

energía,

• Tanto la fisión como la fusión nuclear usan el

núcleo atómico, para unirlo o para separarlo.

• En la fisión nuclear el átomo se fisura y rompe o

sea se divide o se parte. En la fusión es lo

contrario se fusiona o se junta el átomo con otros

átomos.

• Algunos elementos con los cuales se suele producir

fisiones nucleares son: el uranio, el estroncio y el kriptón.

• Algunos elementos con los cuales se suele provocar

fusiones son: el hidrógeno y el helio.