RADIACIÓN
La Radiación puede ser definida simplemente como la emisión de partículas subatómicas que contienen energía cinética, a través del espacio. Ahora bién, la Radiación es producto de una Reacción Nuclear que se produce cuando dos nucleones (partículas que conforman un núcleo atómico) o un nucleón con un núcleo atómico interactúan para formar otro núcleo atómico mediante la emisión de partículas Alfa, Beta, Gamma, aunque también por captura de electrones.
En particular, la Radiación Alfa comprende la emisión al medio de átomos de Helio-4, la Radiación Beta que puede ser B+, que corresponde a la emisión de Positrones o Electrónes con carga positiva, o B- la cual comprende una emisión de Electrones con carga negativa, y la Radiación Gamma que implica la emisión de fotones de alta energía, forman parte fundamental de aquellos núcleos atómicos que presentan un número no adecuado de neutrones y protones para su estabilidad.
Los átomos inestables decaen (pierden energía) durante el tiempo emitiendo al entorno generalmente partículas Alfa, Beta y Gamma (radioactividad), hasta que logran su estabilidad transformándose en otros átomos con distintos números de protones y neutrones, en consecuencia, finalmente conforman otros elementos químicos.
De lo anterior, hay que destacar que actualmente la industria nuclear se preocupa de sobremanera en impedir que la radioactividad y los productos resultantes de la fisión, resultantes del choque de un neutrón con un núcleo de Uranio o Plutonio, interactúen con el medio procurando mantenerlos debidamente confinados en las estructuras de blindaje que poseen todos los reactores en funcionamiento del mundo.
PRODUCTOS DE FISIÓN
Los Productos de Fisión[1] son fragmentos de masa atómica que se forman al momento de producirse la fisión de un núcleo, que implica que las masas de los dos fragmentos resultantes de esta división son totalmente distintos, es decir, dicha reacción es asimétrica. Por el contrario, una fisión simétrica es un evento raro, por ende, casi siempre todas las reacciones de fisión son asimétricas como consecuencia de la acción de los neutrones térmicos incidentes que tienen un menor rendimiento de fisión (fission Yield) que un neutrón rápido, el cual tiene un mayor rendimiento de fisión contribuyendo de esta manera a que la fisión sea simétrica.
Algunos de los PF tienen vidas medias significativas, como es el caso del 90Sr (Estroncio) y el 137Cs (Cesio) que poseen una vida media que bordea los 30 años, y otros como el 93Zr (Circonio), 129I (Yodo) y el 135Cs (Cesio) en donde la vida media puede implicar cifras por sobre el 1 millón de años. Al momento de formarse cada Producto de Fisión (FP) estos poseen un exceso de neutrones, lo que hace que el isótopo sea inestable, en consecuencia, cada FP decae o se degrada emitiendo rayos Beta y/o Gamma por un tiempo determinado (radiactividad). Esta radiactividad es la que provoca las mayores preocupaciones de la industria nuclear, lo que conlleva necesariamente al uso de algún blindaje adecuado para evitar que los FP escapen al medioambiente, así como también, utilizar algún fluido refrigerante que controle las altas temperaturas producidas por los FP.
Cuando termina el proceso de almacenamiento del combustible utilizado en el reactor nuclear, si es que se decide reprocesar el combustible, los FP se pueden separar del Uranio y el Plutonio mediante la absorción de estos dos últimos elementos para dejar finalmente a los FP en una solución química que permita capturarlos y almacenarlos debidamente a fin de mitigar la contaminación radiactiva. Si es que no se decide reprocesar el combustible nuclear los FP, que comprenden conjuntamente con los Elementos Transuránicos los residuos nucleares denominados High Level Waste (HLW), pueden (y deben) ser almacenados en contenedores blindados y refrigerados para posteriormente al cabo de 40 años, los desechos sean nuevamente encapsulados y cargados en barricas blindadas para su confinamiento permanente, sea este superficial o bajo tierra.
Cabe destacar, que los FP predominantes en esta categoría son el 90Sr (Estroncio), 137Cs (Cesio) y el 90I (Yodo; producto del decaimiento de 129I)[2], y que este tipo de desecho radiactivo es principalmente generado en la industria nucleoeléctrica por la utilización de Plutonio o Uranio como combustible.
Actualmente, la industria nuclear genera una cantidad baja de residuos altamente radiactivos, en particular HLW, en comparación a otros tipos de desechos nucleares menos tóxicos, cantidad que bordea alrededor los 10.000 m3 por cada año[3] lo que representa un porcentaje muy bajo del total de desechos radiactivos de alta y baja toxicidad[4]. Es importante señalar que los otros tipos de desechos radiactivos son: Low Level Waste (LLW), Intermediate Level Waste y Mine and mill tailings.
A nuestro juicio, los FP podrían ser categorizados o clasificados en función de los siguientes atributos:
- Tipo de Decaimiento: si presentan un decaimiento a través de radiación alfa, beta y/o gamma
- Tiempo de Vida Media: si decaen y se estabilizan en minutos, días, semanas, meses, años, etc.
- Efectos en la salud: si provocan alguna tipología específica de enfermedad o trastorno a la salud
- Aplicaciones: si pueden ser utilizados en diversas aplicaciones
Existen FP que son más benignos que otros, en particular, los más benignos suelen ser el 137Cs (Cesio), pues si este FP penetra el cuerpo se distribuye uniformemente en los tejidos y permanece durante un tiempo muy corto en el organismo, eliminándose a través de la orina; sin embargo, no elimina el riesgo de contraer cáncer y en caso de tener una exposición directa a elevadas dosis puede provocar quemaduras e incluso la muerte, lo que es un caso extremadamente raro dado los procesos actuales de manejo de este isotopo.
El 99Tc (Tecnecio), con una proporción menor a otros FP, es un isótopo que al entrar al organismo se concentra en la glándula tiroides y en el tracto gastrointestinal, sin embargo, dentro de un mes aproximadamente abandona el cuerpo por medio de las secreciones. Ya en los isótopos más complejos, el 129I (Yodo) al entrar en el cuerpo, se concentra en la glándula tiroides y al mismo tiempo una cantidad de este elemento es secretado por la orina. Con una vida media de 100 días, este isotopo conlleva un riesgo elevado de contraer cáncer de tiroides u otro problema en aquella glándula, si es que la exposición ha sido importante y por un tiempo prolongado.
Dentro de los isotopos más complejos, se encuentra el 90Sr (Estroncio), el cual una vez dentro del organismo se aloja en diversas partes del cuerpo, principalmente en los huesos con una proporción del 20-30% (debido a que posee una estructura atómica similar al Calcio, lo que ayuda a que el cuerpo pueda asimilarlo de mejor forma), y en el torrente sanguíneo con una proporción de un 1%; el resto es secretado sin mayores problemas. El riesgo de contraer cáncer a los huesos o leucemia con este isotopo es extremadamente alto[5].
[1] Símbolos químicos expresados en Inglés
[2] “Introducción to Nuclear Engineering”, Cap. 3 y 4, Lamarsh and Baratta
[3] http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Nuclear-Wastes/Radioactive-Waste-Management/#ManageHLW
[4] Según www.world-nuclear.org, en países como Reino Unido los desechos categorizados como HLW comprenden menos del 0,1% del total de residuos radiactivos
[5] http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/