Núcleo de un reactor nuclear, aunque asombrosamente bello, el resplandor que se aprecia, es producto de altísimas dosis de radiación. Crédito: Wikipedia.

En entradas anteriores abordamos distintos aspectos de la radioactividad, generalidades, radioactividad natural y el fall out de las detonaciones atmosféricas durante el pasado siglo. Esta entrada nos introducirá en el funcionamiento de una central nuclear y en aspectos relacionados con ella.

Antes sin embargo, una advertencia, en esta entrada no hallarás propaganda ni pronuclear, ni antinuclear,  sino simplemente una explicación objetiva sobre cómo funciona una central nuclear, qué tipos hay, y otros aspectos, ciñéndose lo más posible a la realidad. También has de saber que trataré el tema del ciclo del combustible nuclear en la gestión de residuos. Es decir, dónde se localizan las minas de Uranio, qué productos aparecen como residuos de la fisión, tratamientos, etc. Aquí nos limitaremos básicamente a analizar el funcionamiento de una central nuclear.

Vamos a analizar la situación de las centrales nucleares en España y el resto del mundo. Y también el por qué del uso de la energía nuclear.

En España existen 9 reactores nucleares en funcionamiento, con una potencia nominal de 7886 megavatios eléctricos (MWe). Representan el 23% de toda la electricidad generada en España, y los tres de Catalunya producen el 85% de toda la electricidad consumida en Catalunya. En 1975 el gobierno español planifica una generación de 35.000 MWe para 1992. Sin embargo, en 1984 existe un fuerte sentimiento antinuclear en la sociedad española, debida principalmente al accidente del 1966 en Palomares (tema aún tabú y que trataré extensamente en la próxima entrada) y del movimiento mundial debido al accidente de 1979 en Three Mile Island (Pennsylvania, también será tratado en la próxima entrada) que desencadena que el Gobierno de entonces imponga lo que se llama “moratoria nuclear”. Mediante esta moratoria nuclear se decide no sobrepasar el limite de 10 reactores funcionando simultáneamente, y no construir ninguna central nuclear nueva más. Quedaron en España tres reactores cuya construcción estaba completamente terminada que nunca se encendieron, que son: Lemonitz (Bilbao), Valdecaballeros (Badajoz) y Trillo II (Guadalajara). Además, se detuvo la construcción de otros 4 reactores. Ciertamente, da un poco de miedo acercarse a cualquiera de éstas, porque uno ve en medio de una zona nada poblada, una central nuclear completamente vacía.

Otro cosa que se decidió en la moratoria nuclear fue detener las centrales nucleares cuando terminaran su vida útil. Sin embargo, esto no se ha cumplido, principalmente por dos razones. La primera y más importante es que con la tecnología que existe hoy en día es ciertamente posible alargarles la vida sin aumentar el riesgo intrínseco de la central (no me atrevo a poner “sin riesgo”). La otra razón es que no tenemos hoy por hoy medios para cubrir la demanda de electricidad sin estas centrales.

En Europa hay 155 reactores nucleares en funcionamiento y en el mundo unos 440 (aunque probablemente mientras escribo estas líneas se termina alguno). Suponen el 16% de la electricidad generada a nivel mundial. En el 2005 había en el mundo 24 nuevos reactores en construcción y 40 planificándose, la mayoría de ellos en Asia.

Y ahora un poquitito de historia. La industria nuclear tiene en los países de Occidente muchos años de historia. Esto es por muchas razones. Tratemos de analizar algunas (esta parte de la entrada puede parecer poco objetiva o falta de información, pero trato de limitarme sólo a las ideas y hechos mas contrastadas).

Situémonos: 1945, término de la Segunda Guerra Mundial, con Europa completamente devastada. Los americanos zanjan la guerra con Japón mediante el uso expeditivo de la energía atómica, y ningún país que quiera tener peso en el nuevo mundo puede prescindir de poseer armamento nuclear. Los primeros son los rusos (entonces, soviéticos), que usan los primeros reactores nucleares para fisionar uranio y obtener plutonio, proceso MUCHO más barato que enriquecer uranio. Sin embargo, otro residuo del proceso es agua muy, muy caliente, usada para refrigerar el núcleo del reactor, y a alguien se le ocurre usar este agua caliente para generar electricidad. Esto plantea a los lideres políticos europeos la posibilidad de utilizar esta energía para reconstruir Europa y obtener simultáneamente armamento nuclear. La cuadratura del círculo, vamos.

Debemos pensar que un solo gramo de uranio produce 1.66·10¹² Julios, algo así como 77.000 Kg de carbón, 41.000 Kg de gas natural o 45.000 Kg de petróleo. De hecho, en la detonación de Hiroshima sólo se fisionó un gramo de Uranio-235. De ahí frases que se acuñaron entonces, como “la energía nuclear es barata” (en un contexto donde los residuos nucleares eran tranquilamente arrojados a los ríos o los mares). Esto produjo que otros paises, principalmente Francia y el Reino Unido, y más tarde Alemania e Italia, construyeran también centrales nucleares en sus territorios (Alemania e Italia lo hicieron más tarde porque no se les permitió hasta que tuvieron programas nucleares de los que no pudieran obtener armamento). En España, por ejemplo, la central de Vandellós fue financiada casi completamente por los franceses, para obtener todo el plutonio resultante, asi como electricidad (el 33% de la producida).

Centrémonos ahora en cómo funciona una central nuclear. Como vosotros sabéis (o deberíais saber, si no, éste es el momento de leer las anteriores entradas), es teóricamente posible (y en la practica también) crear una reacción en cadena que libera mucha energía usando material fisionable. A partir de ahí, todo sigue el mismo principio: Usamos esa energía para calentar agua, que mueve unas turbinas (gigantes), que generan electricidad. Es siempre el mismo principio.

Sin embargo, igual que en la industria térmica, hace falta un horno. Pues aquí al horno lo llamamos reactor, debido a que es ahí donde se produce la reacción. El reactor es un sarcófago (suele tener un espesor de 6 a 8 m de hormigón armado), donde se introducen las barras de uranio (hablaremos de cómo son estas barras cuando tratemos el tema de los residuos).  Las barras no están en contacto directo con el agua, sino que estan cubiertas por una capa de algún metal que confina el combustible quemado. Estas barras liberan muchos neutrones y gran cantidad de energía, que calienta el agua. Esta agua forma parte del circuito primario, que a su vez calienta el circuito secundario, donde el agua caliente hace mover las turbinas. Este circuito secundario se refrigera con un tercer circuito no confinado, es decir, agua del mar o de un río. Este es el esquema básico de toda central nuclear, y entre ellas sólo cambian ciertos aspectos técnicos que veremos a continuación.

Esquema de una central nuclear. Crédito: Wikipedia.

1. Bloque del reactor
2. Torre de refrigeración
3. Reactor
4. Barras de control
5. Soporte de presión
6. Generador de vapor
7. Fuel
8. Turbina
9. Generador
10. Transformador
11. Condensador
12. Partículas de gas
13. Líquido
14. Aire
15. Aire (húmedo)
16. Río
17. Circuito de refrigeración
18. Circuito primario
19. Circuito secundario
20. Bomba de vapor de agua

Como podéis ver el sistema es francamente sencillo. Es como quemar carbón para calentar agua y mover unas turbinas. El circuito primario esta aislado, porque queda contaminado. Los neutrones liberados colisionan con el hidrógeno del agua formando tritio (H-3) y deuterio (H-2). El secundario también está confinado, por si hubiera una fuga del primario, y el tercero está abierto. Encima del reactor existen unas barras de grafito cuya función es absorber los neutrones y detener la reacción en caso de accidente. Información gratuita: En Chernobyl tardaron tanto en dejarlas caer que el calor del núcleo fundió los orificios del metal por donde tenían que pasar las barras impidiendo que éstas aislaran el combustible y produciendo que se derritieran los seis metros de hormigón armado del sarcófago.

El numero de barras de combustible cambia dependiendo de la central pero, para haceros una idea, en Vandellós I había más de 74.000 barras. El desgaste no se produce en todas las barras por igual, sino que las barras del medio se consumen más rápido y las exteriores menos, por eso cada 18 meses se detienen las centrales nucleares para reordenar las barras de combustible y cambiar las gastadas, poniendo las nuevas en el centro y las viejas en los extremos.

Pastillas de Uranio-235 y barra donde se insertan. Crédito: Wikipedia.

Aunque no quiero entretenerme en el tema del combustible, quiero que os hagáis una idea real con esta fotografía. Sorprenden tres cosas: en primer lugar, ¡el “loco” que lo sostiene sólo usa un guante! Pues sí, el Uranio-235 emite radiación alfa (de la que hablamos con anterioridad en la serie, con lo que conoces su limitadísimo poder de penetración; probablemente usa el guante por higiene, pero no creo ni que lo necesite. En segundo lugar, sorprende el tamaño de las pastillas y las barras, pues sí, tienen este tamaño, si veis las barras más grandes en algún otro lugar es porque se rodean de acero para transmitir mejor el calor. Finalmente, sorprende que el combustible no sea verde, pues no lo es. Antes de convertirlo en una pastilla es de color amarillento (cuando es yellow coke), pero nunca verde, luego de este color oscuro. Muy probablemente la leyenda de que es verde provenga del resplandor azulado (azulado, que no verdoso, pero en fin) que se puede observar en las piscinas donde se almacenan las barras gastadas, como en la foto del principio^[1].

Ahora vamos a ver los tipos de centrales nucleares y qué los diferencia entre ellos. Las centrales nucleares se diferencian entre ellas por el moderador, por el combustible y por el tipo de refrigeración. El moderador es una sustancia con mucha capacidad para absorber neutrones, que retrasa o frena la reacción en cadena, así nos permite controlarla en función de la demanda de electricidad. El boro, por ejemplo, o la propia agua del circuito primario, pueden ser moderadores. La idea es básicamente evitar que los neutrones sean absorbidos por el combustible y detener así la reacción en cadena, o controlarla.

También puede depender del tipo de combustibles, que hay muchos: uranio empobrecido, plutonio, uranio enriquecido… El más común es el uranio enriquecido. Finalmente se diferencian (y ésta es la clasificación más típica) en función de cómo es el refrigerador. A continuación podemos ver una clasificación general y una tabla resumen.

• LWR – Light Water Reactors (Reactores de agua ligera): utilizan como refrigerante y moderador agua. Como combustible, uranio enriquecido. Los más utilizados son los PWR (Pressure Water Reactor o reactores de agua a presión) y los BWR (Boiling Water Reactor o reactores de agua en ebullición): 264 PWR y 94 BWR en funcionamiento en el mundo en 2007.
• CANDU – Canada Deuterium Uranium (Canadá deuterio uranio): Utilizan como moderador y refrigerante agua pesada (compuesta por dos átomos de deuterio y uno de oxígeno). Como combustible utilizan uranio natural: 43 en funcionamiento en 2007.
• FBR – Fast Breeder Reactors (reactores rápidos realimentados): utilizan neutrones rápidos en lugar de térmicos para la consecución de la fisión (Que los neutrones sean rápidos o térmicos depende de la energía que tengan). Como combustible utiliza plutonio y como refrigerante sodio líquido. Este reactor no necesita moderador: 4 operativos en 2007.
• AGR – Advanced Gas-cooled Reactor (reactor avanzado refrigerado por gas): usa uranio como combustible. Como refrigerante utiliza CO₂ y como moderador, grafito: 18 en funcionamiento en 2007.
• RBMK – Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny (reactor de canales de alta potencia): su principal función es la producción de plutonio, y como subproducto genera energía eléctrica. Utiliza grafito como moderador y agua como refrigerante. Uranio enriquecido como combustible. Puede recargarse en marcha. Tiene un coeficiente de reactividad positivo. El reactor de Chernóbil era de este tipo. Existían 12 en funcionamiento en 2007.

En esta tabla sólo están las principales centrales nucleares. Hay muchas muchas posibilidades, y cuál elegir depende de dos factores: de la tecnología disponible y de la eficiencia que se requiera, pues no es igual de eficiente una central con uranio empobrecido y plutonio que una de uranio enriquecido. ¿Por qué se construyen las menos eficientes? Bien, veréis, al terminar la guerra fría había un stock de 65.000 armas atómicas. Una central que use uranio empobrecido y Plutonio es un buen método para desmantelar un armamento que sólo está llenándose de polvo en los almacenes (actualmente quedan unas 20.000).

Centrales nucleares en España. Crédito: Wikipedia.

Vamos a ver las centrales nucleares que hay en España.

• - Zorita PWR / W – 160 MWe (07/1968)
• – Garoña BWR / GE – 460 MWe (03/1971)
• – Vandellós 1 GCR / Francia – 500 MWe (05/1972)

Segunda Generacion:

• Almaraz 1 PWR / W 930 MWe (07/1981)
• Ascó 1 PWR / W 930 MWe (12/1983)
• Almaraz 2 PWR / W 930 MWe (01/1984)
• Cofrentes BWR / GE 975 MWe (12/1984)
• Ascó 2 PWR / W 930 MWe (10/1985)
• Lemóniz 1 PWR / W 930 MWe (moratoria)
• Lemóniz 2 PWR / W 930 MWe (moratoria)

Tercera generación:

• Vandellós 2 PWR / W 982 MWe (01/1988)
• Trillo 1 PWR / KWU 1.041 MWe (05/1988)
• Valdecaballeros 1 BWR / GE 975 MWe (moratoria)
• Valdecaballeros 2 BWR / GE 975 MWe (moratoria)
• Trillo 2 PWR / KWU 1.041 MWe (moratoria)

Es importante tratar de ser críticos. Como hemos visto, la energía nuclear sale francamente rentable, obviando los accidentes nucleares y la gestión de los residuos. En España, quien gestiona las centrales nucleares es el CSN (Consejo de Seguridad Nuclear). En principio, son propiedad del estado, aunque en la practica no lo son. La gestión de los residuos no corresponde a los propietarios sino a una empresa pública, ENRESA, que se encarga de TODOS los residuos nucleares (no solo de centrales, sino de hospitales, industria, investigación, etc.). Esto es así porque como las centrales no son de las empresas privadas, sino del estado (que cede derechos de explotación a ciertas empresas), los residuos no pertenecen a la empresa privada. Con esto se consiguen dos cosas: primero, que las empresas no hagan lo que quieran con los residuos, y luego que una empresa ejecute una tarea con una fuerte oposición pública. A ver qué empresa explotaría una central nuclear sabiendo que será propietario de unos residuos que NO se pueden eliminar y que son para siempre.

Por si fui poco claro:

Espero que no hayan sido demasiados datos para una sola entrada, quedáos con los que os gusten. Y sobre todo evitad entrar en el debate de la energía nuclear hasta entender los otros dos factores condicionantes, a saber, accidentes y residuos.

Finalmente os invito a visitar páginas al respecto para tener vuestra propia opinión, sin embargo evitad paginas que no se basen en hechos corroborados, o bien de empresas o instituciones que tengan intereses en la energía nuclear en uno u otro sentido. No os puedo recomendar ninguna, pero si buscáis bien, las encontrareis fiables. Una pista, una página que ponga cosas como “envenenamiento radioactivo”, “100% fiable”, “más barato que cualquier otra energía” o “invierno nuclear”, son de esas páginas que NO has de creer. En la próxima entrada hablaremos sobre los siguientes accidentes nucleares, Mayak, Satelite SNAP-9A, Palomares, Three Mile Island, Goiania y Chernobyl.

Quiero agradecer especialmente esta entrada a Macluskey, por sus sugerencias y su labor como corrector ortográfico. También a Pedro por crear el Tamiz y ser el editor de todos los artículos.

En la quinta entrega de la serie hablaremos sobre la cara oscura de la radioactividad: los accidentes nucleares.

1. Nota del editor: Hemos hablado de este asunto en El Tamiz hace tiempo: http://eltamiz.com/2008/02/05/falacias-las-sustancias-radiactivas-brillan/

James Chadwick: Descubridor del neutrón. Crédito: Wikipedia.

Como viene siendo costumbre primero añadiremos un detallito histórico y alguna característica general más sobre la radioactividad. Añadir también una advertencia: aquí no hallaréis propaganda política a favor o en contra del uso de la energía nuclear con finalidades civiles, sin embargo sí pretendo proporcionar una herramienta útil y objetiva para tener vuestro propio criterio.

Si un hecho fue importante para comprender la radioactividad (que ya se conocía) fue sin duda el descubrimiento del neutrón. En 1932 James Chadwick descubrió el neutrón (partícula que ya había sido teorizada anteriormente por Santiago Antúnez Mayolo) aunque es cierto que simultáneamente también fue descubierta por Hans Falkenhagen, que no quiso compartir el premio Nobel de Chadwick. El descubrimiento del neutrón, y su diferencia másica con el protón, es muy importante en el desenlace de las posteriores teorías atómicas, sin embargo no voy a extenderme mas explicándola cuando ya existe un artículo publicado en *el Tamiz* sobre el neutrón. (Probablemente me extenderé cuando escriba la entrada “Historia de la Radioactividad”).

Como deberíais saber (si no, lee los artículos anteriores de esta serie), los isótopos radioactivos se desintegran estocásticamente, lo que significa que si tenemos un solo átomo de Cesio-137, es imposible saber con certeza si se desintegrará hoy, mañana o dentro de 150 años. Aunque, y aquí está la clave, sí conocemos cual es la probabilidad que se desintegre en un lapso de tiempo. Permitidme ser mas claro; si tenemos un millón de átomos radioactivos, podemos (midiendo la actividad), saber cuántos se desintegran por minuto (ya que esto sí que es constante con un error minúsculo) y por lo tanto podemos calcular cuánto tardará nuestra muestra en reducirse a la mitad. A este tiempo (el tiempo que tarda una muestra radioactiva en reducir su masa a la mitad) lo llamamos periodo de semidesintegración.

Pero ¿qué significa exactamente? Otra vez con un ejemplo más claro lo veremos mejor. El Cesio-137 es un isótopo del cesio cuyo periodo de semidesintegración es de 30 años. Si tenemos una muestra con 150 átomos de Cesio-137, dentro de 30 años quedará la mitad. Pero, ¡ojo! esto no quiere decir que en 30 años más no quede nada, sino que en 30 años más quedara la mitad de la mitad (ya que pasados 30 años, tenemos otra muestra pero con 75 átomos). ¿Lo veis? Para considerar que una muestra radioactiva ha desaparecido del todo esperamos (por convenio) 10 lapsos de tiempo. Esto quiere decir 300 años para una muestra radioactiva de Cs. ¿Sólo 10 veces el periodo de semidesintegración? Vale, a los matemáticos, ¿que porcentaje de la muestra inicial representa eso? Menos del 0.02% de la muestra original. Ya que es la actividad/masa de la muestra dividida por 2¹⁰, es decir, 1024. (Es lo mismo hacerlo con masa que con actividad, existe una equivalencia directa).

Como sabréis por entradas anteriores, un átomo muy pesado puede ser fácilmente inestable. La manera mas sencilla de desestabilizarse es reduciendo drásticamente su peso atómico, y para ello el camino mas rápido es la fisión. El átomo se parte en dos trozos grandes y varias partículas subatómicas, entre ellas varios neutrones. Existen varios elementos fácilmente fisionables, el Uranio-235 o el Plutonio-239 son los dos ejemplos más famosos.

Esquema de una reacción en cadena del Uranio-235. Crédito: Wikipedia.

Imaginad lo siguiente: tenemos un difícil equilibrio entre las fuerzas en el núcleo de nuestro uranio-235, que pueden en cualquier momento terminar de desestabilizarse y explotar en dos, cuando llega a toda leche y con una inercia brutal un neutrón que impacta contra el núcleo. Este impacto añade al núcleo suficiente engría como para romper la estabilidad, partiéndose y liberando mas neutrones a toda leche. Pero ¿qué pasaría si estos neutrones impactaran contra otra molécula de Uranio-235 cada uno, y los netrones liberados por estos a su vez impactaran contra otros? Esto es, amigos, lo que pensó Leo Szilar en 1933 cuando patentó la bomba atómica.  En este momento convulso de la historia, los alemanes dejaron de vender uranio de las minas de Chequia a los países extranjeros; la bomba era viable, el hombre podía usar la energía del átomo y pasar de la teoria a la realidad. Colaboraron hombres tan celebres como Oppenheimer, Bohr, Fermi, Hahn o el mismísimo Einstein, para hacer realidad lo que en ese momento era el sueño de muchos y que mas tarde sería la pesadilla de otros muchos.^[1]

Sin embargo, y como veremos en la entrada sobre centrales nucleares, no es tan sencillo conseguir que el neutrón colisione precisamente contra un átomo de Uranio-235. Lo más probable es que colisionara contra un átomo de Uranio-238 o Silicio o cualquier otro material infinitamente mas abundante que el Uranio-235. Para asegurarse que el neutrón colisiona contra un átomo de Uranio-235 hay que aumentar su densidad (incrementando por lo tanto la probabilidad de que colisione con el Uranio-235) hasta el punto que se pueda producir una reacción en cadena. En el combustible nuclear la concentración suele ser de alrededor del 3%. Mientras que en las bombas atómicas la concentración es significativamente mas elevada (del orden del 20%). Pensad que es importante que se produzca una reacción en cadena a gran escala, y que todo el combustible sea consumido. Bien, a este concepto de “la concentración mínima del isotopo necesaria para producir la reacción en cadena”, se lo conoce como masa crítica.

En la naturaleza el 99,3% del uranio que existe es Uranio-238 (el 0,7% restante es de Uranio-235) y como veremos en las siguientes entradas, es relativamente complicado pasar de una concentración del 0,7% a una superior al 20% empleada en las bombas atómicas. Sin embargo todos estos contratiempos se superaron en 12 años.

Tras un único ensayo positivo, Enola gay, un bombardero B-29 de los Estados Unidos de América, despego desde Tinian con destino a Japón, su carga era un bomba experimental de la que todos hablaban pero nadie conocía exactamente su alcance. Como en definitiva era otra prueba mas, a Paul Tibetts (El piloto del avión) le acompañaron 5 bombarderos mas, con tres finalidades, escoltarle, decidir que ciudad de las seleccionadas tenia mejor visibilidad para poder tomar las fotografías de la explosión y tomar estas fotografías. La misión fue un éxito mucho mayor al esperado. Como comenté no solo el Uranio-235 es fisionable sino también el Plutonio-239, así que la siguiente “prueba” fue con Plutonio (De ahí que los americanos usaran la segunda bomba de Plutonio, en lugar de una de Uranio, que tan buenos resultados dio). Nagasaki sería completamente arrasada unos días después de desaparecer Hiroshima de la faz de la Tierra^[2] . En este punto de la historia, termina la segunda guerra mundial y comienza lo que más tarde se conocería como la guerra fría, que a pesar de ser “fría” contaminó todo nuestro planeta, hecho que se conoce como el fall out.

Esquema de una bomba termonuclear. Crédito Wikipedia.

Después de descubrir la capacidad de destrucción de las bombas nucleares las principales potencias del mundo se pusieron a crearlas. En un principio solo EE.UU., la U.R.S.S., Francia y el Reino Unido disponían de ellas, pero mas tarde la India, China o Israel entre otros empezaron los ensayos de explosiones nucleares.

Cuando nosotros fisionamos Uranio (Torio, Plutonio u otro combustible) en una central nuclear, el Uranio se encuentra confinado, y simplemente se calienta para hervir agua, luego una vez agotado el combustible, las barras se extraen y se depositan en un cementerio nuclear temporal. Sin embargo, una explosión nuclear explotará diseminando por toda la atmósfera cientos de tipos distintos de isotopos radioactivos. La mayoría tiene una un tiempo de vida corto, y a los segundos o a los meses, ya han desaparecido. Sin embargo otros, tardan bastante más, décadas o cientos de años. Durante la historia de la humanidad se han detonado unas 1500 bombas atómicas (mas o menos 30 de ellas en la atmósfera), liberando ingentes cantidades de Cesio-137 y Estroncio-90 (Cuando el Uranio se divide en dos, normalmente lo hace en Cesio-137 y Estroncio-90). Durante la década de los 60-70 se detonaron tantas bombas que saltó la alarma, en varios países nórdicos, los niveles de Cs-137 eran realmente preocupantes.

La tecnología evoluciona rápidamente; el 1 de Noviembre de 1952, los americanos prueban con éxito a “Mike”, la primera bomba termonuclear de la Historia. Fue detonada en las Islas Marshall, bajo el proyecto Manhattan. Información gratuita: ¿Cómo funciona una bomba termonuclear? La idea es la siguiente: si la bomba, en lugar de fisionar material muy pesado,  fusiona material muy ligero, isotopos del Hidrógeno, por ejemplo, la energía liberada sería mucho, pero mucho mayor. Sin embargo y aunque la reacción es muy energética, hace falta una gran cantidad de energía inicial (gracias a Dios, imaginad si no el Hidrógeno fusionándose por ahí, libremente). Para conseguir esa energía se usa una bomba de fisión, que proporciona suficiente energía para iniciar la fusión.

Pensad que entre los años ’60-70 (No hace tanto) estuvo a punto a puntito de estallar una guerra nuclear entre EE.UU. y la U.R.S.S., ambos con un arsenal nuclear imponente. La detonación mas grande (y mas contaminante) de la historia fue efectuada por los soviéticos, la famosa “Tsar bomb”. La bomba de Hiroshima tenia una potencia de 0,02 megatones, ¡La Tsar bomb 50 MT, 2.500 veces mas potente que Little Boy! En realidad, trataron de crearla de 100 megatones, pero los científicos del momento desaconsejaron al entonces primer ministro soviético, Nikita Khrushchev, una bomba de tanta potencia por la excesiva contaminación que produciría. La onda expansiva dio tres vueltas a la tierra, causo daños a mas de 1000 Km de distancia y su luz se pudo ver desde Finlandia a mas de 2000 Km. Hay multitud de vídeos en la red sobre la explosión, pero os cuelgo aquí uno muy corto que creo que es suficientemente claro. Cuando miréis el video, tened presente que la parte inferior de la seta mide 10Km, si, si, 10Km!!.

Creo que se puede comprender mejor cómo se dispersa la contaminación en una explosión termonuclear con un ejemplo. Así que vamos a ver que pasó en las islas Bikini con el famoso test de la operación Castle Bravo. El 1 de Marzo de 1954, los Estados Unidos empezaron la operación “castillo bravo” cuyo objetivo era comenzar a probar las bombas termonucleares. Para ello escogieron un pequeño archipiélago en el pacifico, las Islas Bikini.  Desalojaron la isla donde se produjo la explosión que en principio tendría que ser de 15 megatones. Sin embargo, un barco pesquero estaba a varios kilómetros. Uno de los pescadores del pesquero murió seis meses mas tarde por las  quemaduras producidas por la radiación, y se tuvieron que evacuar las poblaciones de Rongelap y Rongeik a 170 y 260 Km respectivamente.

El cómo se mueve la nube radiactiva depende únicamente del viento. De la misma forma, el dónde se deposita la radiación después de un accidente nuclear o una explosión nuclear (como veremos mas adelante, en la mayoría de accidentes, no se produce una explosión, sino que simplemente se libera material radioactivo), depende únicamente de si llueve o no, ya que en las zonas donde haya lluvia se depositará mas y donde no llueva se depositará menos. Aquí os dejo una imagen donde se puede ver como se desplazó la radiación por el archipiélago.

Finalmente y para finalizar esta entrada, dos cosas. En primer lugar, no he podido hablar de la contaminación emitida por todas estas explosiones, ya que depende mucho de la zona. Sin embargo es importante que sepáis que aunque realmente estáis aún expuestos a la contaminación que se liberó durante la década de los ’60-’70, no representa mas del 1% de la radiación que recibiréis en vuestra vida (recordemos que el 80% era de origen natural). En  segundo lugar, las muertes causadas por los tests nucleares se estiman en 23. Es importante relativizar todo, no quiero que os llevéis la impresión de que el cáncer de cualquier amigo puede ser causado por estas detonaciones.  Lo que sí me interesa es remarcar la capacidad de estas explosiones en zonas altamente pobladas. Y el hecho que ni los tratados de no proliferación de armamento nuclear, ni los tratados cuyo objetivo era detener los ensayos nucleares han conseguido que ningún país que poseía armamento nuclear se desarmara. EE.UU., Francia, Rusia, varios paises de la ex-Unión Soviética, Reino Unido, Israel, India, China o el Pakistán son países con armamento nuclear.

En la siguiente entrega de la serie hablaremos acerca de usos civiles de la radioactividad: el átomo al servicio de la sociedad.

1. Nota del editor: También hemos hablado en El Tamiz sobre el proyecto nuclear nazi.
2. Nota del editor: Las bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki

En Oklo se encuentra el reactor conocido más antiguo del mundo: tiene 2 millones de años de antiguedad. Estuvo funcionando durante cientos de años.

En la anterior entrada de la serie traté de explicar qué era la radioactividad propiamente dicha (como producto de la desintegración radioactiva). Recordaréis, por ejemplo, que dejé fuera la fusión y los rayos X, por no ser radiación cuyo origen sea directamente la desintegración nuclear. Muy bien, en esta entrada trataré de explicar en primer lugar un par más de generalidades acerca de la radioactividad (Incluyendo los rayos X), y seguiré con el origen de la radioactividad natural que uno puede detectar (con los instrumentos adecuados) en nuestro planeta, haciendo especial hincapié en las “cadenas de desintegración radioactiva”.

Dos advertencias. Es bastante aconsejable leerse la primera entrada, puesto que intervienen conceptos que, si bien no son complejos, pueden resultarte desconocidos. Olvida las ideas que evocas al pensar en radioactividad y reescríbelas con esta serie. En segundo lugar NUNCA trataré de abordar en esta serie el tema de si la energí­a nuclear es viable, posible o medioambientalmente dañina. No sólo no lo haré por la complejidad del debate (complejísimo sin duda) sino simplemente porque no es la finalidad de la serie. Aunque sí ofrezco herramientas para decidir por uno mismo la viabilidad del uso de la energía nuclear con finalidades civiles (no sé exactamente si esa es mi intención), o mejor dicho una pequeña porción de la información necesaria para tomar esa decisión.

Para comprender cosas de ahora en adelante es importante que comprendáis el concepto de actividad. Hay muchas unidades para describir la actividad, pero yo usaré los becquerels. Un Bq es una desintegración radioactiva, ya sea α (Alfa), β (Beta) o γ (gamma) por segundo. La actividad es una medida independiente de la energía que emite la radiación, simplemente nos da una medida de el número de átomos que se desintegran cada segundo.

Recordad que en el exterior de nuestro cuerpo –como vimos en la entrada anterior– el orden de peligrosidad es γ, β, α, y que en el interior es el mismo, pero invertido. Así, cuando afirmo que una fuente tiene una actividad de 80 Bq, me refiero a que se produce la desintegración de 80 átomos en la muestra cada segundo, pero eso no basta. Si esa fuente es Uranio-235, se estará produciendo la emisión de 80 α cada segundo. Lógicamente si dijésemos que hemos ingerido un alimento con una actividad de 10 Bq, hace falta complementarlo: ¿de qué tipo de radiación hablamos?. Pese a sus limitaciones, los Bq son muy útiles para hacernos una idea de la velocidad de desintegración de una muestra.

Ahora describiré los rayos X. Si os acordáis de la primera entrada, había un tipo de radiación que emitía rayos X al producirse, la captura electrónica. En ella, el núcleo capta un electrón y emite energía. Pues bien, el núcleo capta ese electrón de las capas mas internas de la corteza del átomo. El resultado es que queda un “hueco” de muy poca energía libre. Y eso es extremadamente suculento para los electrones mas alejados del núcleo, es un lugar privilegiado. Así que, rápidamente, un electrón cercano “cae” desde el nivel de energía superior y ocupa la vacante, emitiendo un fotón. Pero claro, el lugar en el que estaba el electrón queda ahora libre, con lo que lo ocupará otro electrón de un nivel superior, creando una cascada de fotones, denominados rayos X, cuya energía es característica de cada isótopo^[1].

En las desintegraciones radioactivas se puede dar la emisión de rayos X de una segunda manera. Cuando se produce una desintegración radioactiva  β, se emite un electrón disparado a toda velocidad. Este electrón puede que antes de colisionar con algo, pase cerca de un núcleo, se sienta atraído por su carga positiva y se desvíe, frenándose. Como se frena, pierde energía, y emite la energía que ha perdido como un fotón^[2] . Así que normalmente la radiación β va acompañada de rayos X de distintas energías, dependiendo si el electrón se frenó mucho o poco (pasó más o menos cerca del núcleo).

Hogar de Poe. Crédito: Wikipedia.

Bien, ya tenéis las herramientas para comprender los artículos venideros. ¿Qué pensarías si te dijera que sólo el carbono-14 del que estás formado tiene una actividad de 1.700 Bq, ¿qué pensarías de mi? Probablemente que estoy mintiendo, pero estarías equivocado. Aunque tu actividad no es de 1.700 sino mucho mayor. El potasio-40 que te forma tiene una actividad de 4.400 Bq. (que con el carbono suman 6.100 Bq), pero  además en tu cuerpo hay Radio, Torio, Uranio, Tritio (Hidrógeno-3), con actividad. Sí, eres radioactivo. Pero no te alarmes, no sólo tu eres radioactivo, un plátano cualquiera tiene una actividad de 170 Bq por kilo. Las paredes, el aire, el suelo, tu esposo/a, tus hijos, etc. todo es radioactivo. Esto es un hecho y no se puede cambiar. ¿Por qué es todo radioactivo? Porque en el Universo siempre ha habido y siempre habrá radioactividad. ¿De donde viene esta actividad? Esto es lo que os explicaré en este artículo. A toda la radioactividad que no es de origen humano la llamamos radioactividad natural.

La radioactividad natural proviene de muchos sitios distintos:

- Radiación cósmica: ¡del espacio exterior se colisionan con la Tierra entre 2-3 partículas por cm² y segundo!! Esta radiación está formada por todo tipo de partículas que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. La mayoría son protones y partículas α que provienen del Sol, pero los cinturones de Van Allen y el campo magnético terrestre nos protegen, desviándolas. Cuando estas partículas entran en el la Tierra interaccionan con la materia chocando contra ella, produciendo lo que se conoce como productos de espalación.

- Productos de espalación: Cuando la radiación que proviene del espacio interacciona con la atmósfera y produce una serie de reacciones nucleares. Si tenemos un neutrón “a toda leche”, que colisiona con un núcleo de Nitrógeno-14 de la atmósfera, es probable que forme carbono-14 + un protón. Este protón también saldrá a gran velocidad e interaccionará con otra partícula, creando una cascada de reacciones nucleares que pueden llegar a formar 10¹¹ nuevas partículas. Los productos de espalación son muy importantes debido a que se forman a un ritmo constante y en una proporción constante, y esto permite datar cualquier sedimento o elemento terrestre.

Un ejemplo es el mítico carbono-14: como su proporción en la atmósfera ha sido constante mientras ha habido seres vivos, y éstos forman sus estructuras con carbono, podemos saber con precisión que edad tiene un fósil. Imaginad una situación hipotética: hace entre 150 y 75 millones de años, durante el Cretácico estuvo viviendo Poe (un pequeño mamífero cuyos descendientes darían lugar a las orcas comunes actuales). Poe estaba constituido por dos isótopos del carbono, el 14 y el 12. Sin embargo, sus células no podían distinguirlos y lo usaban indistintamente para componer su estructura. La proporción de Carbono-14/Carbono-12  ha sido constante a lo largo de la historia, así que la conocemos. Un martes lluvioso, un derrumbe de lodo en el lago de la imagen dejó a Poe en el fondo, recubierto completamente por lodo. Murió ahogado. El cadáver de Poe permaneció allí sin posibilidad de ser descompuesto correctamente durante unos 150-75 millones de años, en el transcurso de los cuales se fosilizó.

Un miércoles de Mayo, Isabelina, que es ambientóloga (actualmente se dedica a la ecopaleontología) decidió datar el fósil de Poe. Mientras Poe estaba fosilizándose, el carbono que formaba su cuerpo no cambió, ya que al no estar vivo no tenia nuevas fuentes de carbono; sin embargo los átomos de C-14, con el paso de los siglos, se fueron desintegrando, alterando la proporción de Carbono-14/Carbono-12 inicial. Como Isabelina conoce con exactitud la velocidad a la que el Carbono-14 se desintegra, pudo calcular cuanto hace que Poe murió gracias al el carbono-14 que aún quedaba en Poe. El único inconveniente de esto es que los productos de espalación nos permiten datar muchas cosas, pero sólo las anteriores a la segunda mitad del s. XX. ¿Por qué solo hasta la segunda mitad? Decídmelo vosotros o esperad a una de las próximas entradas.

- Radionúcleos primordiales sin cadena: Hace mas tiempo del que soy capaz de imaginar, se crearon en el Universo los primeros átomos, y algunos de ellos ya eran inestables, como el tritio.  Estos elementos ligeros se unieron y formaron estrellas “limpias” (ninguna contenía elementos pesados, simplemente porque no los había). A medida que se consumían, creaban elementos mas pesados y al morir explosionaban y los repartían por el espacio. Entonces se formaron todos los elementos pesados (incluyendo los radioactivos). La mayoría de isótopos radioactivos que conocemos provienen de entonces, y apenas se forman nuevos a nuestro alrededor. A medida que se vayan desintegrando irán desapareciendo. De estos elementos primordiales distinguimos dos grandes grupos — los que llamamos “sin cadena” y los que llamamos “con cadena”. Los llamados sin cadena son elementos que una vez se desintegran se convierten en un elemento estable. Un ejemplo es el potasio-40.

Las explosiones de las primeras estrellas diseminaron los primeros elementos pesados del universo, permitiendo la aparición de planetas y nuevas estrellas. Crédito: Wikipedia

- Radionúcleos primordiales con cadena: Como comenté, no todos lo elementos creados durante el periodo de nucleosíntesis cuando se desintegran dan lugar a un isotopo estable; algunos de ellos lo hacen dando lugar a otro isótopo inestable que a su vez da lugar a otro inestable que a su vez da lugar a otro inestable, etc., hasta que llegan a un isótopo estable del plomo. Son elementos muy pesados y se desintegran mediante partículas alfa. Existen 4 cadenas. Y solo pueden existir 4 cadenas ( a ver esto es fácil pero complicado de explicar, dadme una oportunidad). Como se desintegran por α (que, como recordaréis, constan de dos protones y dos neutrones), las únicas combinaciones posibles son 4n, 4n +1, 4n+2 y 4n+3, ya que si pusiéramos otro n (las n hacen referencias a nucleones y no neutrones), regresaríamos a la primera cadena. ¿Lo veis?

Lo ejemplificaré: tenemos un elemento X-300 que tiene 300 nucleones; al desintegrarse libera 4n (una α) y da lugar a Y-296. Solo pueden existir tres cadenas mas la de X-299, X-298 y X-297 ya que X-296 es producto de la cadena de X-300. En la realidad, las cuatro cadenas que existen son la del torio-323, el neptunio-237, el uranio-235 y el uranio-238. Sin embargo, la cadena del Neptunio-237 ya no existe (aunque podemos sintetizarlo en un laboratorio), debido a que se desintegra a un ritmo mayor que la edad de la Tierra, y hace miles de años que se desintegró todo.

¿Por qué son importantes las cadenas de desintegración? Por muchas razones, pero básicamente porque nos permiten trazar los movimientos de masas de agua, las corrientes marinas, los acuíferos subterráneos, etc. ¿Cómo? Es bastante complicado y no creo ser capaz de explicarlo en unas pocas lineas. Lo sabréis cuando escriba el articulo de la serie sobre usos de la radioactividad, de modo que paciencia. Sin embargo, aparte de todos los usos que tienen las cadenas, existe un gran inconveniente: el radón. El radón es el elemento radioactivo del que mas radiación recibimos durante nuestra vida (el 80%) y está por todas partes de forma continua.

El radón es un gas noble pesado cuyos isótopos inestables provienen de las cadenas del torio y el uranio-235. Es un gas inerte, con lo cual no interacciona con nada, y como el uranio y el torio del planeta se desintegran constantemente, está en continua formación, sale del suelo, del mar, de los ríos, de entre las baldosas de tu casa, entra por la ventana, de cualquier taza de váter, ¡de todas partes!^[3] Como está en el ambiente lo inhalamos, en nuestros pulmones se desintegra y produce polonio (que, como no es un gas, se queda en el pulmón); este polonio también es radioactivo así que se vuelve a desintegrar dando lugar al astato —>bismuto—->polonio—–>relurio—-> plomo (estable). Con cada desintegración nos hemos “comido” una α mayoritariamente, aunque también puede que alguna que otra β. Y todo porque tuvimos la mala suerte que ese átomo se desintegró precisamente en nuestros pulmones. Continuamente estamos inhalando radón radioactivo, la mayoría de las veces lo volvemos a exhalar antes de que tenga tiempo de desintegrarse, y alguna que otra vez se desintegra en nuestro interior. Por cierto, para mas inri, el plomo en que termina la cadena pasa a la sangre (recuerdo al personal que es tóxico). Información gratuita: El astato es el elemento químico menos presente en la corteza terrestre, nunca hay mas de 25g (un cucharón) simultáneamente.

Lo importante de este artículo , en mi opinión, es darse cuenta de que la radioactividad no es un invento del hombre, la radioactividad es la cosa mas natural del mundo, y está constantemente a nuestro alrededor. Nuestro mundo es radioactivo. Os he puesto la foto de la localización de Oklo, porque allí durante cientos de años existio de forma natural un reactor nuclear (como los que nostros construimos) debido a la alta concentracioón en Uranio-235. Lógicamente algo natural no significa que no sea peligroso, nada más lejos de la realidad. La radioactividad en altas concentraciones es muy peligrosa y es el hombre quien la convierte en peligrosa al concentrarla.

Una cosa es tener una radiacion que siempre ha estado allí, y otra muy distinta es tener esa radiacion concentrada cientos de miles de veces. No es lo mismo. Era mi intención hablar sobre la radioactividad de origen huamano en este articulo, pero creo que se está alargando un poco, así que lo dejo para el próximo. En el próximo episodio: Como el hombre ha conseguido domar la radioactividad. Léelo en Radioactividad III

1. Nota del editor: Aunque tradicionalmente se hayan producido los rayos X de este modo, cualquier fotón con la frecuencia adecuada constituye rayos X, no es la fuente lo que define los rayos X
2. Nota del editor: cualquier carga eléctrica con aceleración emite fotones de este tipo, tanto más energéticos cuanto mayor es la aceleración
3. Nota del editor: En los EE.UU. son muy comunes los detectores de radón en las casas, pero no he visto muchos en España

Señal de riesgo por radiación Ionizante. Crédito: Wikipedia.

• El origen de la radioactividad natural y otras generalidades.

• El funcionamiento de las centrales nucleares y el ciclo del combustible.

• Algunos de los accidentes nucleares mas importantes (posiblemente serán: Detonación Bravo, MAYAK, satelite SNAP-9A, Palomares, Three Mile Island y Chernobil).

• Residuos radioactivos y cómo gestionarlos.

• Usos de la radioactividad.

• Historia de la radioactividad (No es seguro).

No sé aún cuantas entradas ocupará ni como lo dividiré. En esta primera entrada me centraré en tratar de explicar qué es la radiactividad y por qué se produce. Antes de leer esto, un par de aclaraciones: no es el objetivo de esta entrada explicar muy profundamente determinados fenómenos que se producen durante las desintegraciones radioactivas de los elementos, sino dar una visión general. Tampoco es el objetivo de esta serie dar argumentaciones a favor o en contra del uso de la energía nuclear con finalidades civiles.

La principal finalidad de esta entrada es que el público comprenda que la radioactividad es un fenómeno natural y que continuamente estamos expuestos a radiación; cuando te comes una patata de un supermercado, ésta ha sido irradiada previamente, igual que un yogur. Cuando estás en un hotel con un detector de humo, allí hay una fuente de radioactividad, igual que cuando conduces por una carretera en ella se usó una fuente radioactiva para saber su espesor.

Al igual que pasa con ciertas moléculas, no todos los átomos son “estables”; así, existen isotópos en los cuales pueden darse, de forma estocástica, fenómenos físicos que permiten al átomo tener un menor nivel energético. Como casi todo, el núcleo del átomo también tiende al menor nivel energético posible. Es algo similar a lo que pasa cuando tenemos un electrón excitado en un átomo, tiende a pasar a un estado de menor energía liberando en el proceso un fotón. Pues en el caso de la radioactividad liberarán un fotón, un electrón, núcleos de Helio, etc… simplemente para tender a un menor estado energético.

Es importante tener presente que de los 1700 isótopos que se conocen sólo 260 son estables. El isótopo mas estable que existe es el Hierro-56, debido a que su núcleo tiene la mas alta energía de enlace por nucleón^[1]. Es un elemento tremendamente especial, ya que es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión.

Dicho mal y rápido, podemos partir o unir todos los demás núcleos para obtener energía salvo del Hierro. Información gratuita: El elemento mas ligero sin isotópos estables es el Tecnecio.

Estabilidad de los isótopos dependiendo de su número másico y su número atómico. Crédito: Wikipedia.

Pero volvamos a la estabilidad: si ponemos en un gráfico todos los isotopos que existen dependiendo de su número atómico y su número másico, obtenemos esta gráfica. En ella podemos comprobar que la mayor estabilidad no se produce cuando el numero de protones y neutrones es similar, sino que cuanto mas pesado es el átomo mas neutrones hacen falta para contrarrestar las fuerzas repulsoras de tanta carga positiva; sin embargo, existe una tendencia y los que se alejan de esta tendencia son más inestables, los que están en el centro son más estables.

Hablemos de los procesos que permiten al átomo aumentar la energía de enlace por nucleón de su núcleo. Hablaremos de dos tipos:

Desintegración radioactiva estructural: Es aquella en la que el átomo varía su estructura interna para ser más estable. Dentro de ella hay varios tipos:

• Desintegración radioactiva alfa: En la desintegración alfa, un elemento pesado ( el Uranio-238, por ejemplo) libera un núcleo de helio  para ser más ligero y estar más cerca de la estabilidad, dando como resultado un isotopo con un número atómico dos veces menor y uno másico cuatro veces menor (en nuestro ejemplo anterior, obtendríamos Torio-234 + He-4).

• Desintegración Beta+: Se trata de un tipo de desintegración en la que un protón del núcleo atómico se convertirá en neutrón, como consecuencia se libera un positrón (que se lleva la carga positiva y parte de la energía) y un neutrino. Es altamente probable que el positrón colisione con algún electrón cercano, anulándose ambos y liberándose dos fotones con la energía de un electrón cada uno. Ejemplo: Potasio-40 —-> Argón-40.

• Desintegración Beta-: Similar al proceso anterior salvo que sucede al revés, un neutrón se convierte en protón liberando un electrón (que se lleva la carga negativa) y un antineutrino (el antineutrino aparece por la necesidad de conservación del movimiento lineal). Ejemplo: Cobalto-60 —> Níquel-60.

• -Captura electrónica: En la captura electrónica, un protón del núcleo captura un eletrón de las capas mas internas para convertirse en neutrón (necesita anular las cargas). Se libera un neutrino. Luego también veremos que se liberan fotones con energías características de cada elemento, que provienen de la recolocación de los electrones en la corteza del átomo. Daos cuenta de que la captura electrónica y la desintegración Beta+ son producen el mismo efecto en el núcleo, por esta razón las llamaremos competitivas. Ejemplo: Hierro-55 ——> Manganeso-55.

• Fisión: En esta desintegración radioactiva, un átomo se divide en dos átomos más o menos la mitad de pequeños, liberando dos neutrones con cantidad de energía. Como en las anteriores desintegraciones, el cuándo se producirá es una cosa que depende totalmente del azar. Sin embargo, se puede provocar si un netutrón colisiona con un átomo. Y puesto que la reacción libera dos neutrones, esto permite las reacciones en cadena (ya que cada átomo puede activar a dos más, que a su vez activaran a dos más cada uno).

Desintegración radioactiva no estructural: Existe otro tipo de fenómeno que resulta de la emisión de radiación por parte del núcleo de un átomo. Se trata de la desintegración radioactiva no estructural: en muchas de las reaciones de desintegración radioactiva estructural, es muy posible que uno de los nucleones quede en un estado excitado (similar a los electrones en los orbitales atómicos, excepto que con mucha mas energía). Este nucleón, para volver a un estado no excitado de energía, libera un fotón muy energético que es lo que se conoce como radiación gamma.

No explico la fusión porque no es un proceso de desintegración radioactiva. El objetivo de esta primera entrada es que conozcáis los mecanismos a través de los cuales los isotopos consiguen ser más estables. Es importante tener presente que es más probable que los elementos mas pesados se desintegren según el proceso alfa que el beta, ya que al perder 4 nucleones se avanza mas rápidamente hacia la estabilidad.

Radiaciones ionizantes y no ionizantes. Crédito Wikipedia.

Ahora trataré de explicar su peligrosidad. Para entender por qué la radiación es peligrosa, debemos comprender como interacciona con la materia. Hay dos tipos de radiación: la no ionizante y la ionizante. La radiación ionizante es la peligrosa porque interactúa con la materia, la no ionizante, digamos que es “invisible” a la materia ya que como mucho puede excitar algún electrón de las capas mas externas de los átomos.

Pero, ¿qué significa “ionizar”? Muy bien, imaginaos un electrón “a toda leche” aproximándose a una placa de Tungsteno; el electrón ira rebotando en todo lo que encuentre por el camino hasta perder toda su “inercia” (energía) y detenerse completamente. Pero si es radiación ionizante, es decir si tiene la suficiente “inercia”, cada vez que choque contra otro electrón para frenarse lo arrancará de su órbita, dejando un ión donde antes existía un átomo neutro. Un solo electrón puede producir cientos de miles de ionizaciones antes de frenarse.

Ahora imaginemos que, en lugar de tener una placa de Tungsteno en un laboratorio, estamos nosotros con nuestras preciosas tiroides expuestas al Yodo-131 (El Yodo en general se acumula en las tiroides). El Yodo-131 es un emisor Beta, esto significa que libera electrones a saco en nuestras tiroides. Cuando estos electrones impacten continuamente contra nuestras células ionizaran átomos que forman proteínas, cadenas de nucleotidos, etc. rompiéndolos y muy probablemente terminaremos con cáncer de tiroides.

Ahora que comprendemos los mecanismos por los cuales la radiación ionizante nos daña, trataremos de razonar cual y por qué es las más dañina. ¿Que radiación suele ser la que tiene mayor “inercia”? La radiación alfa (tranquilos, vuestra intuición no os falla, la gamma es la mas peligrosa). Sin embargo, al ser núcleos de Helio se trata de una partícula muy, muy grande (comparada con un electrón) que interacionará rápidamente con toda la materia causando muchas ionizaciones en muy poco espacio. Si ponemos una hoja de papel entre nosotros y una fuente emisora alfa estaremos 100% protegidos, porque el papel frenara toda la radiación que no haya frenado ya el aire.

Eso sí, la radiación alfa es muy muy peligrosa cuando la ingerimos o nos vemos contaminados con ella, ya que produce mucho daño en una zona súper-localizada. La radiación beta es un poco más peligrosa, pues al ser una partícula mas pequeña es más difícil que colisione contra algo y por lo tanto que se frene antes de chocar contra nuestro cuerpo. Este mismo echo es el responsable de que no sólo nos dañe la piel, sino que algunos electrones lleguen hasta los pulmones, corazón, etc…

Así pues, la radiación gamma es la mas peligrosa de todas, puesto que al ser un fotón, por muy energético que sea tiene una baja probabilidad de interactuar con la materia, por lo tanto el daño que haga estará muy repartido, y esto es malo para nosotros porque nos va a costar “blindarnos” de sus efectos. Como comenté antes, con un papel es suficiente par detener la radiación alfa; para la Beta necesitaremos 1-5cm de aluminio, y para la gamma varios centímetros de plomo.

También es importante destacar que, al igual que comenté antes, su peligrosidad depende de si la fuente esta en nuestro cuerpo o fuera de él. Invirtiéndose el orden de peligrosidad en caso de estar contaminados (se entiende por irradiado haber estado expuesto a radiación y por contaminado tener una fuente dentro del cuerpo).

Soy plenamente consciente que esta entrada hay muchas cosas que tratan por encima, como por ejemplo, ¿cómo puede un protón convertirse en neutrón? (ya que no tienen ni la misma masa ni la misma carga), pero tenéis que ser conscientes que ese tema es de otro campo de la física (Física de partículas) y que no es el objetivo de esta entrada explicarlo. Os puedo recomendar que os leáis Cuántica sin fórmulas del profesor Pedro, puesto que el efecto túnel es la clave teórica para explicar muchas de estas desintegraciones y porqué se producen al azar, pero como he repetido la idea es transmitir conocimientos generales de la radioactividad. Tenéis a vuestra disposición los comentarios y el foro para preguntar y felizmente responderé a las preguntas de las cuales conozca las respuestas. Si te ha gustado esta entrada y tienes mas sed de conocimiento, lee la siguiente entrada, Radioactividad (II): Un mundo radioactivo.

1. Este hecho es fundamental para entender las supernovas, y fue mencionado en http://eltamiz.com/2007/12/06/la-vida-privada-de-las-estrellas-supernovas-de-tipo-ii/

Esta entrada trata de reflejar el seguido de acontecimientos históricos que permitieron a la comunidad científica percatarse del incremento de la temperatura terrestre debido a la acción humana; no es mi intención ni describir el efecto invernadero, ni presentar soluciones a este fenómeno del que tanto oímos hablar últimamente. Primero, y aunque creo que ya lo hizo Pedro, me gustaría diferenciar claramente un par de conceptos. Se entiende por Cambio Climático unas variaciones en la temperatura terrestre compuesta por momentos cálidos y glaciaciones. Éstas son naturales y se han producido durante toda la historia. Entendemos por calentamiento global el hecho que en la Tierra la temperatura media esté aumentando de forma acelerada a causa de la modificación humana de su atmósfera.

Crédito: Wikipedia. Cómo imaginaba Arrhenius las estepas siberianas en un futuro.

El mismo año en que Einstein celebreó su 29 aniversario (1908),  la editorial Hirschel publishing house publicaba un tostón de artículo de 1026 páginas donde un tal Steve August Arrhenius acuñó por primera vez el término efecto invernadero. Arrhenius proponía que no sólo el vapor de agua provocaba el efecto invernadero (fenómeno comprobado) sino que el anhídrido carbónico también producía el mismo efecto. Sin embargo, sus cálculos y suposiciones eran un poco distintos de las actuales.

Entre otras cosas, suponía que la mayor parte del CO₂ de origen antropocéntrico sería absorbido por los océanos (esto no es así, absorben más o menos una tercera parte del que actualmente liberamos). Sin embargo, Arrhenius veía con buenos ojos el calentamiento global: él imaginaba todo Siberia como un inmenso campo de cultivo, las playas alemanas cálidas como las españolas y un mundo con un clima estupendo. Sin embargo, no tuvo demasiada repercusión, a nadie le importaba lo que sucediera en un futuro lejano, el mundo se estaba preparando para la primera guerra mundial. Arrhenius se estaba adelantando 50 años.

Crédito: Wikipedia. Guy Stewart Callendar.

Su publicación pasó 35 años en la estanteria de alguna biblioteca hasta que Callendar retomó su teoría y la adaptó a los conocimientos de aquel entonces. Realizó las correciones en lo referente a la absorción de CO₂ por parte de los océanos, y estimó que la temperatura del planeta aumentaría 0.03ºC por año. Hoy sabemos que durante la segunda mitad del s. XX lo hizo 0.05ºC: ciertamente, Callendar no estaba tan equivocado. De todas maneras, este físico especialista en vapor actuaba por intuición, nadie sabía hasta que punto el CO₂ podía absorber la radiación solar.

La solución llegaría 5 años mas tarde con la aparición de la espectrofotometría de infrarrojos, que permitiría cerciorarse de la capacidad del dióxido de carbono de absorber radiación infrarroja, contribuyendo así al efecto invernadero.

Unos añitos mas tarde (15), la organización meteorológica mundial empezó a plantearse estudiar la veracidad de las locas teorías de Arrhenius y propuso empezar a estudiar los niveles de CO₂ en la atmósfera. Sin embargo, tuvo que ser un científico independiente quien empezara tan ardua tarea. Charles Keeling y su equipo empezaron a medir los niveles de CO₂ de la atmósfera en dos lugares distantes del planeta: Mauna Loa y la Antártida, dando como resultado el ya demasiado mítico gráfico del incremento exponencial de CO₂. El mundo disponia ya en 1958 de la prueba que necesitaba. ¿A qué esperaba?

Nos encontramos en la década de los ’60, un mundo convulso, dos superpotencias luchan por determinar qué sistema económico perdurará y cuál cederá. No había transcurrido mucho tiempo desde la muerte de Stalin, y el gobierno de la U.R.S.S. estaba mas decidido que nunca a demostrar que su sistema era más eficiente y mejor. (Incluso mandó al primer hombre al espacio Yuri Gagarin para ganar la carrera espacial al capitalismo).  Como podéis entender, ésta no es la mejor época para plantearse que la quema del petróleo (base de la energia y por ende del crecimiento económico) era perjudicial para las generaciones futuras.

Fue en 1974 cuando la OMM decidió por fin crear un grupo de expertos sobre el calentamiento global (aún no era llamado IPCC, era algo mas pequeño y mucho menos ruidoso) para que evaluaran las consecuencias del ya aceptado calentamiento global. Sus conclusiones eran como poco alarmantes, pero debían ser debatidas.

Y es en ese punto donde debemos poner el contador a cero. En el año 1985 en Villach (Austria) se reunen las Naciones Unidas y el Consejo Internacional Para el Medio Ambiente, que concluyen que el calentamiento global comportará para finales del siglo XXI un incremento del nivel del mar de entre 20 y 120 cm y un aumento de la temperatura media del planeta de entre 1.5 y 4.5ºC. Esto provocaría un revuelo internacional que empezó con la creación del IPCC (Panel Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático, que por cierto el 31 de Agosto cumplió los 20 años) y culminó con la redacción del protocolo de Kioto en 1997. Lógicamente, por el medio sucedieron factores igualmente importantes, como el Protocolo de Montreal (1987) o la Cumbre de la Tierra (1992).

Crédito : Wikipedia. Logotipo del UNFCCC

El protocolo de Kioto es un pólemico tratado, que busca estabilizar y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de los principales países que los producen. Y digo polémico porque no entró en vigor hasta el año 2004, cuando fue ratificado por Rusia (para entrar en vigor era necesario que lo firmaran suficientes paises como para representar mas de la mitad de las emisiones mundiales). Entre otras cosas, incluye tasas de emisión para los países de más de 100 gases de efecto invernadero. Lamentablemente, no está siendo respetado por la mayoría de países que lo ratificaron.

Las reuniones en que el IPCC expuso (y seguirá haciéndolo) sus conclusiones, se denominan UNFCCC (Convención Macro de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático). Concretamente, se celebró la tercera en Montreal donde también acudieron China, los EE.UU. e India. Y se empezó a negociar un nuevo tratado de Kioto. Desgraciadamente, no se llegó muy lejos. Otro intento se produjo en Diciembre de 2007, aunque la necesidad de pacto de la Unión Europea propició un mal acuerdo.

Y en este punto nos encontramos. Si bien es cierto que se han conseguido grandes logros con las reuniones intergubernamentales (no olvidemos que Costa Rica e Islandia acordaron ser 100% renovables en 2012, y están muy cerca de lograrlo), tampoco se llegó a un compromiso importante con los grandes emisores (China, los EE.UU. e India). Aunque cada vez existe una mayor conciencia ambiental (imprescindible), queda un gran recorrido por hacer y mucha historia por escribir. Entre todos podemos determinar como seguirá este artículo alguien dentro de 50 años.