6. Usos De La Energía Atómica
Bélicos
Armamento nuclear: Con relación a los armamentos nucleares debe quedar en claro que todos los países que poseen este tipo de armas las desarrollaron antes de construir reactores nucleares para generación eléctrica, por lo tanto el riesgo de proliferación de armamento nuclear persistirá independientemente de la cantidad de plantas nucleares que se construyan para generación eléctrica. Por otro lado se están llevando a cabo grandes esfuerzos, a nivel mundial, para fortalecer las salvaguardias, incluyendo nuevos tipos de control y métodos de verificación para detectar cualquier posibilidad de actividades nucleares bélicas no declaradas. Afortunadamente existe, en casi todos los países, una tendencia generalizada a disminuir el arsenal nuclear. 185 países ratificaron la extensión indefinida del Tratado de No Proliferación Nuclear y las Naciones Unidas ha declarado un cese total de ensayos de armamento nuclear. Si, como parece la tendencia, el desarme continúa, la asociación: "energía nuclear – armamentos nucleares" será cada vez más débil.
Armas Nucleares De Fisión
Una pequeña esfera, del tamaño de una pelota de golf, de un material fisil puro, como el uranio 235, no mantendría una reacción en cadena. Escaparían demasiados neutrones de la reacción en cadena a través de su superficie que es demasiado grande respecto a su volumen. Sin embargo, en el caso de una masa de uranio 235 del tamaño de una pelota de béisbol, el número de neutrones perdidos en la superficie se compensaría por el número de neutrones generados por las reacciones internas de fisión. La cantidad mínima de material fisil con una forma dada necesaria para mantener la reacción en cadena se llama masa crítica. Al aumentar el tamaño de la esfera producimos una configuración supercrítica en la que las sucesivas generaciones de fisiones aumentan con mucha rapidez, con lo que se puede llegar a una posible explosión, como resultado de la liberación en extremo rápida de una gran cantidad de energía. Por lo tanto, en una bomba atómica, se debe ensamblar y mantener en contacto una masa de material fisil mayor que la crítica durante una millonésima de segundo. Esto permite que la reacción en cadena se propague antes de la explosión. Un contenedor, hecho de algún material pesado, rodea el material fisil y evita su explosión prematura. El contenedor también reduce el número de neutrones que se escapan.
Si se dividiese cada átomo de 0,5 kilogramos de uranio, la energía producida equivaldría a la potencia explosiva de 9,9 kilotones de TNT. En este hipotético caso la eficiencia de la reacción sería del 100%. Pero 0,5 kilos de uranio es poco para alcanzar la masa crítica.
Armas Termonucleares O De Fusión
Antes de que se fabricara la primera bomba atómica los científicos ya se dieron cuenta de que en teoría era posible una reacción nuclear diferente de la fisión, como fuente de energía nuclear. En vez de aprovechar la energía que se produce en una reacción en cadena en el material fisil, las armas nucleares podrían utilizar la energía liberada en la fusión de los elementos más ligeros. Esta reacción es la opuesta a la fisión, ya que consiste en la fusión de dos núcleos de isótopos de algún átomo ligero como el hidrógeno. Por esta razón, las bombas de fusión nuclear se llaman muchas veces bombas de hidrógeno o bombas H. De los tres isótopos de hidrógeno, los dos más pesados, deuterio y tritio, son los que se combinan con más facilidad para formar helio. Aunque la liberación de energía por reacción nuclear durante la fusión es menor que en la fisión, la cantidad de átomos en 0,5 kilogramos de un material ligero es mucho mayor. La energía que liberan 0,5 kilogramos de un isótopo de hidrógeno es equivalente a 29 kilotones de TNT, es decir, tres veces más que la misma cantidad de uranio. Pero esta estimación presupone la fusión de todos los átomos de hidrógeno. La fusión se produce sólo a temperaturas de varios millones de grados y su velocidad sufre un incremento espectacular con la temperatura. Estas reacciones se llaman, por tanto, reacciones termonucleares (inducidas por calor). Hablando en términos estrictos, la palabra termonuclear denota que los núcleos tienen un rango (o distribución) de energías característico para cada temperatura. Este hecho es importante, al posibilitar las reacciones de fusión rápidas mediante un incremento de la temperatura.
El desarrollo de las bombas de hidrógeno era imposible antes de que se perfeccionaran las bombas A, dado que sólo éstas podían proporcionar la tremenda cantidad de calor necesaria para iniciar la fusión de los átomos de hidrógeno. Los científicos atómicos consideraban las bombas A como el detonador del dispositivo termonuclear proyectado.
Bombas Nucleares
La primera bomba atómica empleada en tiempos de guerra fue lanzada por Estados Unidos el 6 de agosto de 1945. Produjo una explosión que devastó la ciudad japonesa de Hiroshima y mató a decenas de miles de personas en menos de un minuto. La bomba era del tipo cañón de fisión y provocó una explosión nuclear al disparar un fragmento de material fisil hacia otro de la misma clase. En este caso la materia era el uranio. Este tipo de bomba es similar a un cañón en que una pequeña parte de uranio es disparada hacia un fragmento mayor que es el objetivo. Al impactar, las dos piezas se unen un instante con lo que se llega a la masa supercrítica (es decir a una masa superior a la que hace falta para mantener una reacción nuclear en cadena). La rápida liberación de grandes cantidades de energía en un volumen limitado provoca la explosión. En el caso del artefacto lanzado sobre Hiroshima, la masa de uranio era del tamaño de una manzana y produjo una explosión tan potente como 20 kilotoneladas de TNT.
Las armas nucleares son las más poderosas y destructivas que existen. Las modernas, que pueden tener una potencia equivalente a varios millones de toneladas de TNT, suelen tener de unas 8 a 40 veces la potencia de las que devastaron Hiroshima y Nagasaki en 1945. Los artefactos que se muestran son bombas nucleares y se utilizan en los ejercicios periódicos de las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos.
Hiroshima
A primeras horas del 6 de agosto de 1945, la ciudad industrial y portuaria de Hiroshima, en la isla de Hondo, la mayor del archipiélago japonés, comenzaba a animarse. La ciudad se había liberado hasta entonces de las calcinantes bombas incendiarias de los B-29 estadounidenses que habían devastado Tokio y otros centros urbanos, pero sus habitantes no se sentían a salvo, pues Hiroshima constituía un importante enclave militar y albergaba depósitos de armamento. En previsión de ataques incendiarios, la población se había reducido, mediante la evacuación de 400,000 a 245,000 personas.
Poco después de las 7:00 horas sonó la alarma aérea cuando un avión meteorológico estadounidense sobrevoló la ciudad. La aparición de estos aviones era un acontecimiento habitual y la mayoría de los habitantes no se molestó en buscar refugio. A las 7:32 sonó la señal que ponía fin a la alarma. Inmediatamente después de las 8:00 los operadores de radar japoneses detectaron tres aviones más que se aproximaban a Hiroshima a gran altura, pero supusieron que eran aviones de reconocimiento y no dieron una segunda alarma.
Segundos después de las 8:15, dos de los aviones efectuaron evoluciones descendentes muy cerradas, en direcciones opuestas. Al girar, un avión dejó caer tres paracaídas de los que pendía equipo para registrar la explosión; el otro lanzó una bomba atómica preparada para detonar a 560 m de altura sobre la ciudad.
La bomba estalló en un brillante destello, seguido de una bola de fuego tan intensa que redujo a cenizas a miles de personas cerca del centro de Hiroshima y produjo quemaduras a otras situadas en un radio de hasta 4 Km. de distancia. Luego sobrevino el estampido equivalente al impacto del viento a 800 km/h, que asoló prácticamente todo en un radio de más de 3 Km. Los fragmentos desgajados de madera, ladrillo, tejas y cristal se convirtieron en proyectiles mortales; las columnas de piedra de un hospital situado directamente debajo de la explosión quedaron hundidas en el suelo. Las conducciones de agua se hicieron añicos y los incendios provocados por los millares de estufas de carbón vegetal volcadas todavía encendidas para la cocción del desayuno, acabaron la obra que había iniciado el calor y el estampido. Todos los edificios situados dentro de los 13 km2 del epicentro quedaron destruidos. La ciudad de Hiroshima quedó arrasada, las consecuencias no acabarían de conocerse sino años después.
Enormes gotas de humedad condensada de la nube en forma de hongo que se alzaba a 15,000 m sobre la ciudad descendían en forma de llovizna negra y grasienta. Finalmente, cuantos se habían dirigido hacia los ríos y parques huyendo de las llamas se vieron atrapados por el gran "viento de fuego" que barrió el centro de la ciudad, desgajando árboles y provocando enormes olas en los ríos, que ahogaron a muchos de los que habían buscado refugio en el agua.
Por lo menos unas 78,000 personas y quizá más, resultaron muertas o fatalmente heridas en Hiroshima. otras tantas sufrieron heridas, y todas sus viviendas quedaron dañadas o destruidas. La guarnición militar de la ciudad quedó arrasada. Sólo quedaron vivos un puñado de médicos; la mayoría de los hospitales y depósitos de medicina estaban destruidos. Los habitantes de las ciudades cercanas describieron a los quemados, vivos y muertos, como seres que no parecían humanos, que exhibían carne viva y ennegrecida, que no tenían pelo y mostraban los rasgos faciales desdibujados.
El día siguiente al bombardeo, el mando supremo japonés envió a Hiroshima al general Seizo Arisue, quien describió así las consecuencias de la bomba: "Cuando nuestro avión sobrevoló Hiroshima sólo quedaba un único árbol, negro y muerto, como si un cuervo estuviera posado sobre la ciudad. No había nada más que ese árbol. Cuando aterrizamos en el aeropuerto toda la hierba era roja, como si la hubieran tostado. Ya no había ningún incendio. Todo se había quemado simultáneamente… la ciudad misma había sido borrada en su totalidad.".
Arisue no había oído hablar de la bomba atómica, pero un físico nuclear japonés que llegó a la ciudad el 8 de agosto adivinó la causa de la destrucción. El Consejo Supremo de Guerra japonés se reunió el nueve de agosto para tratar de la rendición, pero ya era tarde para impedir otro desastre. A las 11:02 AM de ese día una segunda bomba atómica estallaba sobre la ciudad de Nagasaki.
La responsabilidad por la decisión de usar la bomba atómica, descrita por Winstong Churchill como "el segundo advenimiento con ira", ha sido discutida exhaustivamente por los historiadores. La decisión final la adoptó el presidente Truman, que había ocupado el cargo al morir Roosevelt el 12 de abril de 1945. Siendo vicepresidente, Truman no había sido informado del supersecreto Proyecto Manhattan que creó la bomba ; como presidente, solo él podía autorizar su empleo.
En el verano de 1945, con Alemania derrotada y Japón como única amenaza para los Aliados, los consejeros de Truman en el Comité Interino redactaron un informe instando a que se usara la bomba. Recomendaban que el objetivo fuera al mismo tiempo una instalación militar y un gran centro de población susceptible del máximo efecto destructor.
El Comité, al igual que Truman, creía que la bomba evitaría la invasión masiva de las islas japonesas que, según las predicciones, hubiera costado más de un millón de muertos estadounidenses. Otro factor que influyó en el presidente y sus consejeros fue el creciente temor a la Unión Soviética. Los soviéticos se habían apoderado ya de Europa Oriental y habían expresado su interés en participar en la invasión y en la ocupación de Japón.
La era nuclear pudo haber nacido en Alemania nazi si Adolfo Hitler hubiera prestado más atención al trabajo de sus científicos. En diciembre de 1938, en el instituto de Química Káiser Guillermo II, de Berlín Otto Hahn y Fritz Strassmann, después de seis años de investigación, lograban escindir el átomo de uranio, proceso hasta entonces considerado contrario a la ley natural. Su trabajo implicaba la posibilidad de una reacción en cadena controlada y la liberación de una inmensa cantidad de energía. Por el mundo científico se extendió rápidamente la noticia de este hallazgo, el gran físico danés Niels Bohr se enteró por dos colegas que habían huido de los nazis. A principios de 1939, Bohr marchó a Estados Unidos y comunicó sus conocimientos a los científicos estadounidenses. Los más notables eran dos físicos refugiados, el italiano Enrico Fermi y el húngaro Leo Szilard. Pero los esfuerzos para convencer al gobierno estadounidense de las posibilidades militares del átomo rindieron escaso fruto, hasta que Szilard logró persuadir a Albert Einstein, el científico más famoso de Estados Unidos y también judío refugiado, para que firmara una carta dirigida al presidente Roosevelt en el mes de Octubre de 1939 y, aprovechando su prestigio, lo convenciera.
Aunque Roosevelt estaba en teoría convencido, durante los dos años siguientes el avance de la investigación atómica patrocinado por el gobierno fue lento e irregular. Aún así, el proceso había comenzado y el 1939 la cuestión a la que se enfrentaban los científicos no era la de construir armas atómicas, sino como conseguirlo antes que los nazis. Por fin, el 6 de Diciembre de 1941, un día antes del ataque japonés a Pearl Harbor, Vannevar Bush, jefe del Departamento de Investigación y Desarrollo Científico de Estados Unidos, lograba la aprobación presidencial de un plan de acción total el ámbito de la investigación atómica. El programa científico, militar, industria que siguió fue característico de Estados Unidos, con su relativa invulnerabilidad ante un ataque, su enorme capacidad industrial y su fe en la ciencia y la tecnología.
Los genios científicos eran algo corriente en el proyecto Manhattan: Oppenheimer, Lawrence, Arthur y Karl Compton, entre los originarios de Estados Unidos; Szilard, Fermi, Bohr, James Franck y Edward Teller, entre los refugiados europeos. Trabajaron en un ambiente de urgencia, tensión y secreto. Las diversas fases del proyecto, especialmente en los Álamos, estaban rígidamente independizadas. Pocos científicos sabían lo que hacían sus colegas. Todos y todo tenían un nombre en clave: Fermi era "Henry Farmer", la bomba era "la bestia" o simplemente "ello" y el programa atómico británico (iniciado en 1941 y coordinado por su equivalente en estados Unidos) era "la Dirección de Aleaciones para Tubos"
El 16 de julio de 1945, en un escondido paraje de la base aérea da Álamo gordo , en Nuevo México, un lugar al que Oppenheimer hacía llamar "Trinity", se probó la primera bomba de plutonio. Conocida en clave como "Fat Man", la bomba supero todas las predicciones que se habían hecho en cuanto a destrucción y potencia. (La bomba de U-235 no se probó nunca por que los científicos confiaban que funcionaría bien).
Junto con el proyecto atómico, Truman había heredado un memorándum secreto redactado por Roosevelt y Churchill el 19 de Septiembre de 1944, que establecía que "cuando estuviera por fin disponible una bomba, podía, después de maduras consideraciones, quizá emplearse contra los japoneses, quienes debían ser advertidos de que este bombardeo se repetiría hasta que se rindieran". El documento no destacaba el posible uso de armas atómicas contra los nazis, aunque faltaban ocho meses para la derrota de Alemania, no hay pruebas de que ambos estadistas consideraran siquiera la posibilidad.
En septiembre de 1944, Estados Unidos y Gran Bretaña estaban preocupados por la falta de cooperación de la Unión Soviética, y el acuerdo Roosevelt – Churchill señalaba específicamente que no se transmitiría ninguna información atómica a los rusos. De hecho se ha argumentado que la bomba atómica de Japón no fue la última acción de la Segunda Guerra Mundial, sino la primera (como advertencia a la Unión Soviética) de la Guerra Fría.
En la Confederación de Postdam, Truman recibió un informe detallado sobre el éxito de la prueba realizada en Trinity. El 26 de julio, Estados Unidos, Gran Bretaña, y la República de China formularon conjuntamente la proclamación de Postdam. El documento instaba a los japoneses a la rendición incondicional o el exponerse a una "rápida y total destrucción". Aunque la declaración prometía que los japoneses no serían "esclavizados como raza ni destruidos como nación", no mencionaba la bomba atómica ni otra cuestión vital: la continuidad de la venerada dinastía imperial. Una primera versión de la proclamación mencionaba el posible mantenimiento del Emperador, pero el párrafo se había eliminado por que el secretario de estado consideró que sonaba demasiado a apaciguamiento.
Al recibir el ultimátum de Postdam, el gobierno japonés, dividido entre el orgullo y la desesperación, llegó a un "compromiso" fatal: el 28 de julio, el primer ministro japonés Kantaro Suzuki restó importancia públicamente a los términos aliados, sin rechazarlos. Los japoneses querían ganar tiempo, pero Estados Unidos interpretó la respuesta como una negativa total y se puso en marcha la maquinaria para el lanzamiento de la bomba.
El 23 de julio, Stimson, que se hallaba en Postdam con Truman, había sido informado de que "Little Boy", la bomba de U-235 utilizada en Hiroshima, estaría lista hacia el 1 de agosto y que "Fat Man" (la bomba de Nagasaki) estaría dispuesta probablemente el 6 de agosto. La unidad especial de la fuerza aérea destinada a lanzar la bomba, esperaba órdenes en la isla Tinian, en las Marianas. Durante un año, el Grupo 509 había sufrido un riguroso entrenamiento secreto para bombardeo visual en día despejado, por que Groves pensaba que el bombardeo por radar no ofrecía garantías. Los aviones empleados eran superfortalezas B-29 modificados, desprovistos de la mayoría de su armamento para ganar velocidad y poder acomodar una única bomba de 4,500 a 5,800 Kg. de peso.
El 25 de julio se transmitió una orden preparada por Groves y el jefe de Estado Mayor, George c. Marshall al general Carl A. Spaatz, general jefe de las Fuerzas Aéreas Estratégicas de Estados Unidos: "El grupo mixto 509, de la Vigésima Fuerza Aérea, lanzara la primera bomba especial tan pronto como las condiciones meteorológico permitan el bombardeo visual a partir del 3 de agosto, sobre uno de los objetivos aprobados: Hiroshima, Kokura, Nigata y Nagasaki… Nuevas bombas se lanzaran sobre los objetivos mencionados tan pronto como sean entregadas por el personal del proyecto…". El 7 de Agosto, Truman envió una segunda orden a Spaatz para "continuar las operaciones según lo previsto, salvo instrucciones en contra".
En esta forma la decisión de utilizar más bombas quedaba a la discreción de los militares, entre los que prevalecía la opinión de que se necesitarían por lo menos dos: una para convencer a Japón de la potencia del artefacto, y otra para demostrar que Estados Unidos disponía de más.
Incluso después de Nagasaki, el Emperador tuvo que enfrentarse con sus altos consejeros militares y sufrir una breve revuelta en su nombre de los miembros de la Guardia Imperial, antes de poder aceptar los términos de rendición de los Aliados. El 15 de agosto, el Emperador pronunció por radio un discurso sin precedentes, dirigiéndose a la nación en el lenguaje de la Corte: "Nos sentimos profundamente conscientes de los íntimos sentimientos de vosotros todos, nuestros súbditos. Sin embargo, da acuerdo con el dictado del tiempo y el destino, nos hemos resuelto preparar el camino de una gran paz para todas las generaciones venideras soportando lo insoportable y sufriendo lo insufrible". Tres años y ocho meses después de Pearl Harbor, la nación que había jurado luchar hasta la muerte, capitulaba finalmente. El 2 de septiembre, día de la victoria sobre Japón, se firmó oficialmente la rendición a bordo del acorazado Missouri, en la bahía de Tokio.
En el otoño de 1945 la esperanza de paz en el mundo parecía radicar en las recién creadas Naciones Unidas, pero los delegados que habían firmado su carta el 26 de julio de 1945 no estaban preparados para la era nuclear. En junio de 1946 la propuesta estadounidense de una autoridad para el desarrollo atómico auspiciadas por las Naciones Unidas fue socavada por la insistencia soviética en que Estados Unidos destruyese sus armas almacenadas antes de crear ningún sistema de inspección.
Estados Unidos creó su propio organismo civil para el desarrollo secreto de la energía nuclear, la Comisión de Energía Atómica, y probó una nueva bomba atómica en el atolón de Bikini en el Pacífico. Hacia 1947 los términos "Cortina de Hierro" y "Guerra Fría" eran ya familiares. En 1948 Estados Unidos y la URSS parecieron hallarse al borde de la guerra por causa de Berlín. En 1949 la Unión Soviética hizo estallar su primer artefacto atómico. Hasta el Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares de 1963, que Francia y China se negaron a firmar, el miedo a la contaminación derivada de la lluvia atómica se extendió por el mundo.
Le fuerza explosiva de las "superbombas" llegó a medirse no en toneladas sino en megatones (millones de toneladas de TNT) y los sistemas de transporte y lanzamiento se perfeccionaron cada vez más. Después de la guerra, pocos creían que ninguna nación se atreviese a recurrir de nuevo a las armas atómicas. Pero, al igual que el proceso que condujo a Hiroshima, la carrera nuclear continúa. En palabras de Albert Einstein "cada paso parece una inevitable consecuencia del anterior." . Parece que sólo las víctimas valoran los peligros.
Little boy, la bomba que se lanzó en Hiroshima
Hiroshima, 2 minutos después de la explosión
Agricultura: Los científicos usan la radiación gama del Co 60 u otras fuentes en la investigación agrícola para desarrollar granos resistentes a las enfermedades, o altamente productivos. Las semillas se exponen a la radiación gama para inducir mutaciones. Las plantas más saludables y vigorosas que crecen de semillas irradiadas, se seleccionan y se propagan para obtener variedad nuevas y mejoradas para uso comercial. La preservación de alimentos mediante radiación es otra aplicación benéfica. El alimento se expone a radiación gama o un haz de partículas beta suministradas respectivamente por Co 60 o Cs 137. Se destruyen los microorganismos que pudieran causar deterioro del alimento, pero sólo se eleva ligeramente la temperatura de éste. El alimento no se vuelve radiactivo como resultado de este proceso, pero aumenta notablemente su duración en almacén.
Control de plagas: Se ha usado radiactividad para controlar y en algunas zonas, eliminar al gusano barrenador. Las larvas de este insecto se introducen en las heridas del ganado. La mosca hembra, como una abeja reina, sólo se aparea una vez. Cuando se sueltan gran número de moscas macho esterilizadas con rayos gama en el momento oportuno y en la zona infestada con el gusano barrenador, la mayor parte de las hembras se aparean con machos estériles. Como consecuencia, las moscas no pueden reproducirse lo suficiente para mantener su número. Esta técnica se ha usado para erradicar en algunas zonas la mosca mediterránea de las frutas.
Para un buen cultivo se necesita un suelo con suficientes nutrientes y humedad. Las técnicas nucleares son ideales para medir la eficacia del aprovechamiento de los fertilizantes por los cultivos y para vigilar el contenido de humedad.
En la agricultura moderna, el empleo de fertilizantes es esencial para aumentar al máximo los rendimientos de los cultivos; por ejemplo, es corriente alcanzar en muchos suelos un aumento del rendimiento de los cereales, de un 50 % gracias a una fertilización eficiente. Para brindar alimentos a la población mundial que crece sin cesar, se estima que el consumo de fertilizantes dentro de 20 años ha de ser cuatro o cinco veces superior al actual. Para reducir a un mínimo absoluto la necesidad de fertilizantes y de este modo rebajar los costos de producción de los agricultores y aminorar el daño al medio ambiente, se necesitan estudios que permitan conocer las virtudes relativas de los diferentes procedimientos de fertilización en los que respecta, por ejemplo, a los métodos para aplicar el fertilizante, la oportunidad de su aplicación y los tipos de fertilizantes que han de usarse. El método utilizado para resolver estos problemas exige introducir en el suelo cantidades conocidas de fertilizantes marcados con isótopos, en diversos tiempos y diferentes lugares. Como la planta no distingue entre los elementos provenientes del fertilizante marcado y los del suelo natural, es posible medir la cantidad exacta de nutrientes de fertilizante captados por la planta.
Los resultados de esta investigación se han incorporado a las prácticas agrícolas relativas a los cereales y han permitido aumentar de manera importante la productividad de los cultivos, reducir la aplicación de fertilizantes por ende los costos y han sido favorables para el medio ambiente al reducir considerablemente los fertilizantes residuales en los suelos. Las recomendaciones basadas en los resultados de los experimentos realizados en este campo se han aplicado en los programas de fertilizantes organizados por la FAO en muchos países y han permitido ahorros importantes; un país que utiliza estas técnicas afirma haber ahorrado, contando únicamente los cultivos de maíz, nada menos que 36 millones de dólares de los Estados Unidos al año.
Se han adaptado métodos naturales similares para evaluar los depósitos de fosfato de roca, que resulta barato como alternativa frente a los fertilizantes fosfatados caros y a menudo importados y para descubrir el modo más eficiente de utilización de esos depósitos de fertilizantes con miras a un máximo crecimiento de las plantas.
Aunque el nitrógeno constituye un 80 % de los gases de la atmósfera, son pocas las plantas que pueden aprovecharlo directamente. Sin embargo, gracias a un proceso denominado fijación biológica del nitrógeno, las plantas son capaces de aprovechar el nitrógeno del aire. El proceso más importante es resultado de la simbiosis entre una planta y una bacteria y ha despertado gran interés en los últimos años.
Las legumbres que fijan el nitrógeno pueden suministrar abundantes proteínas para el consumo humano y animal y también aumentar el nitrógeno del suelo. La planta acuática Azolla, por ejemplo, puede obtener de un 80 a un 90 % de su nitrógeno mediante fijación y es muy valiosa para suministrar nitrógeno a los cultivos de arroz con cáscara. Con el fin de obtener los máximos frutos de este proceso biológico único, se utilizan isótopos para descubrir la cantidad de nitrógeno que la planta puede fijar y las formas de aumentar esta fijación. Las técnicas isotópicas constituyen un medio ideal para distinguir el nitrógeno derivado de la atmósfera, el del suelo y del fertilizante aplicado.
Mutaciones: La irradiación aplicada a semillas, después de importantes y rigurosos estudios, permite cambiar la información genética de ciertas variedades de plantas y vegetales de consumo humano. El objetivo de la técnica, es la obtención de nuevas variedades de especies con características particulares que permitan el aumento de su resistencia y productividad.
Conservación de alimentos: En el mundo mueren cada año miles de personas como producto del hambre, por lo tanto, cada vez existe mayor preocupación por procurar un adecuado almacenamiento y mantención de los alimentos. Las radiaciones son utilizadas en muchos países para aumentar el período de conservación de muchos alimentos. Es importante señalar, que la técnica de irradiación no genera efectos secundarios en la salud humana, siendo capaz de reducir en forma considerable el número de organismos y microorganismos patógenos presentes en variados alimentos de consumo masivo. La irradiación de alimentos es aplicada en Chile en una planta de irradiación multipropósito ubicada en el Centro de Estudios Nucleares Lo Aguirre, con una demanda que obliga a su funcionamiento interrumpido durante los 365 días del año.
Vacunas: Se han elaborado radio vacunas para combatir enfermedades parasitarias del ganado y que afectan la producción pecuaria en general. Los animales sometidos al tratamiento soportan durante un período más prolongado el peligro de re infección siempre latente en su medio natural.
Medicina Nuclear: Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en medicina como agentes terapéuticos y de diagnóstico.
En el diagnóstico se utilizan radio-fármacos para diversos estudios de: Tiroides, Hígado, Riñón, Metabolismo, Circulación sanguínea, Corazón, Pulmón, Trato gastrointestinales.
En terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Con frecuencia se utilizan tratamientos en base a irradiaciones con rayos gamma provenientes de fuentes de Cobalto-60, así como también, esferas internas radiactivas, agujas e hilos de Cobalto radiactivo. Combinando el tratamiento con una adecuada y prematura detección del cáncer, se obtienen terapias con exitosos resultados.
Radioterapia y quimioterapia: Durante muchos años se ha empleado el radio en tratamientos del cáncer. Hoy se usan exclusivamente el Co 60 y el Cs 137 en la radioterapia. La eficacia de esta terapia depende del hecho, que las células malignas, que crecen o se dividen rápidamente, son más susceptibles a los daños por radiación que las células normales. El cobalto 60 emite tanto partículas beta, como rayos gamma. Se enfoca la radiación hacia la zona donde se localiza el tumor, pero es muy difícil limitar la exposición sólo a las células malignas. Muchos pacientes sufren malestares ocasionados por la radiación después de este tipo de tratamiento.
En 1963, en Costa Rica, se hizo una campaña para recoger dinero, para comprar la llamada bomba de cobalto, que aún está al servicio para curar el cáncer.
Se puede emplear el yodo 131 para el tratamiento del hipertiroidismo. La dosis terapéutica es mayor que la que emplea en el diagnóstico. La glándula tiroides concentra selectivamente al Y 131. La sección de la glándula que es hiperactiva quedará expuesta a una gran dosis del isótopo y será la que se destruya específicamente. A Bárbara Bush, primera dama en Estados Unidos, se le aplicó este tratamiento en 1989. El mal funcionamiento de la glándula tiroides desarrolla el bocio en las personas y causa muchos trastornos en el metabolismo.
Diagnóstico: Se emplean los trazadores radiactivos normalmente en el diagnóstico médico. Al respecto de cómo se debe detectar la radiactividad fuera del cuerpo, generalmente se escogen isótopos radiactivos (radionúclidos) emisores de rayos gama. También, el radionúclido debe ser efectivo a bajas concentraciones y debe tener una semivida corta para reducir la posibilidad de daños al paciente.
Se emplea el yodo radiactivo (I 131) para determinar la función tiroidea, que es donde el organismo concentra al yodo. En este proceso, se ingiere una pequeña cantidad de yoduro radiactivo de sodio o de potasio. Se enfoca un detector a la glándula tiroides y se mide la cantidad de yodo en la glándula. Este cuadro se puede comparar con el de una tiroides normal para detectar cualquier diferencia.
Los médicos pueden examinar la eficiencia cardiaca en el bombeo y verificar la evidencia de una obstrucción en las arterias coronarias mediante el barrido nuclear. El radionúclido Tl 201, al inyectarse en el flujo sanguíneo, se aloja en el tejido sano del corazón. El talio 201 emite radiación gama, que se detecta mediante un dispositivo especial llamado cámara de centelleo. Los datos obtenidos se traducen simultáneamente en cifras mediante una computadora. Con esta técnica se puede observar si el tejido cardiaco ha muerto, después de un ataque al corazón y si la sangre fluye libremente a través de los conductores coronarios.
Una de las últimas aplicaciones de la química nuclear es el uso de la tomografía de emisión de positrones en la medida de procesos dinámicos en el organismo, como el uso de oxígeno o el flujo sanguíneo. Para esta aplicación, se fabrica un compuesto que contiene un núclido emisor de positrones, como C 11, O 15 o N 13. Se inyecta el compuesto en el organismo y se coloca al paciente en un instrumento que detecta las emisiones de positrones. Una computadora produce una imagen tridimensional de la zona.
Los barridos de emisión de positrones se han empleado para localizar las zonas del cerebro relacionadas con los ataques epilépticos. El cerebro emplea la glucosa a velocidad distinta del tejido normal.
Radioinmunoanálisis: Se trata de un método y procedimiento de gran sensibilidad utilizado para realizar mediciones de hormonas, enzimas, virus de la hepatitis, ciertas proteínas del suero, fármacos y variadas sustancias.
El procedimiento consiste en tomar muestras de sangre del paciente, donde con posterioridad se añadirá algún radioisótopo específico, el cual permite obtener mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de interés.
Radio fármacos: Se administra al paciente un cierto tipo de fármaco radiactivo que permite estudiar, mediante imágenes bidimensionales (centelleo grafía) o tridimensionales (tomografía), el estado de diversos órganos del cuerpo humano.
De este modo se puede examinar el funcionamiento de la tiroides, el pulmón, el hígado y el riñón, así como el volumen y circulación sanguíneos. También, se utilizan radio fármacos como el Cromo – 51 para la exploración del bazo, el Selenio – 75 para el estudio del páncreas y el Cobalto – 57 para el diagnóstico de la anemia.
Trazadores isotópicos
Los compuestos que contienen un radionúclido se dice que son trazadores o señaladores. Estos compuestos participan en sus reacciones químicas normales, pero se pueden detectar su ubicación debido a su radiactividad señaladora. Cuando se suministran otros compuestos a plantas o a animales, se pueden rastrear o trazar el movimiento del isótopo a través del organismo, mediante el uso de un contador Geiger o algún otro detector.
Un uso importante de la técnica de rastreo o trazado fue la determinación del mecanismo mediante el cual CO2 se fija en forma de carbohidrato (C6H12O6), durante la fotosíntesis. La ecuación neta de la fotosíntesis es
Se inyectó 14CO2 radioactivo en una colonia de algas verde. Las algas se colocaron en la oscuridad, se extrajeron muestras a determinados intervalos y se separaron los compuestos radiactivos mediante cromatografía en papel para analizarlos. A partir de estos resultados se dilucidaron varias reacciones fotosintéticas independientes de la luz.
Se tienen algunos otros ejemplos en los que se emplearon técnicas de trazadores, como son (1) para determinar la velocidad de ingestión de fósforo por las plantas, con radio fósforo. (2) El flujo de nutrimento en el tracto digestivo con compuestos de bario radioactivo. (3) La acumulación de yodo en la glándula tiroides, con el empleo de yodo radioactivo y (4) la absorción de hierro por la hemoglobina de la sangre, con hierro radioactivo. En química, los usos son ilimitados. El estudio de mecanismos de reacción, la medición de las velocidades de reacciones químicas y la determinación de constantes físicas son sólo algunas de las áreas de aplicación.
Submarino Nuclear
El submarino nuclear KURSK, hundido en aguas árticas el sábado 12 de agosto, hasta 107 m de profundidad, llevaba 118 tripulantes a bordo, de los cuales, 106 eran marinos y 12 oficiales.
Horas antes del anuncio de aceptación de la ayuda exterior, al 5to día del siniestro y en medio de fuertes críticas de la opinión pública rusa ante la resistencia oficial al ofrecimiento de varios países, un equipo de rescate británico salió de Escocia a bordo de un mini-submarino de la clase LRS con todo lo necesario para el rescate.
Tras fracasar éste intento, la Armada rusa propuso otras alternativas de rescate con cápsulas o batíscafos, de transporte, pero dallaron al intentar acceder a la nave. El fracaso del batíscafo "Bester" se une al del "Priz", que después de 4 intentos no puso engancharse a la escotilla del KURSK. A causa de esto, la Armada rusa propuso utilizar 2 pontones flotantes para elevar el submarino a una profundidad de 30 a 50 m y así facilitar las tareas de salvamento, pero las condiciones metereológicas no permitieron llevarlo a cabo.
Otro de los problemas que hizo que los tripulantes no pudieran acceder a un compartimiento más seguro fue que el submarino tardó en hundirse nada más que 30 segundos.
El KURSK llevaba 2 reactores nucleares que pudieron haber producido una fuga radiactiva con peligro de contaminación del medioambiente, pero las autoridades aseguraron que la tripulación y los sistemas de seguridad del sumergible habían desconectado éstos reactores, como también negaron la existencia de armas nucleares a bordo, aunque el KURSK puede llevar 24 misiles tipo Granit con un eventual poder destructivo de 500 kilotones cada cohete. Esto equivale a 500000 toneladas de TNT, lo que pudo haber producido esa gran explosión.
Distintas versiones mencionaron como causa del siniestro desde el choque contra una mina de la 2da Guerra Mundial, la explosión de uno de los torpedos, la entrada de agua por los tubos de salida de los proyectiles o la colisión contra un objeto desconocido.
También existe la posibilidad de que el KURSK fuera alcanzado por un misil procedente de uno de los barcos con los que participaba en unas maniobras en el mar de Barents.
Incendio en una planta nuclear
El 11 de marzo de 1997, a pocos kilómetros de la aldea de Tokai, en la prefectura de Ibarikai, cerca de Tokio, a las 10 AM, las alarmas de incendio de la planta de procesamiento nuclear de desperdicios de baja radiactividad de la estatal Corporación de Desarrollo Nuclear, propiedad de Donen, empezaron a sonar.
Cuatro minutos más tarde, debido al desconcierto de los operarios, un metro cúbico de agua fue lanzado por las rociaderas del techo sobre los tambores que contenían asfalto, material utilizado en la vitrificación de desechos nucleares de desechos nucleares líquidos.
Después de 24’ de ser controlado el fuego, se dio la alarma de evacuación de personal, y una hora más tarde se decidió desalojar al personal de otras secciones adyacentes. Con todo eso, algunos operarios fueron expuestos a niveles bajos de radiactividad.
A las 8:04 PM, una explosión en la misma planta donde ocurrió el incendio, despedazó parte de los muros de la tabiquería del edificio de cuatro pisos. Rompió 29 de 40 ventanas, y desperdigó restos de cristal trizado a más de 30 m del lugar. Esta vez, los monitores ubicados en el exterior, señalaron un incremento anormal de radiactividad, aunque en niveles supuestamente permitidos. 37 de 112 operarios que se encontraban en la planta y sus alrededores, fueron expuestos a la radiactividad.
Aunque no se determinó la causa exacta del fuego que desencadenó la explosión, se sabe que el asfalto combustiona a una temperatura superior a los 250°C y que el comportamiento de los químicos de la planta es altamente variable dependiendo del calor.
Si en los 4’ que los trabajadores esperaban recibir órdenes de los encargados de la corporación, la explosión hubiera alcanzado otros sectores de la planta, podría haberse generado un desastre de magnitud suficiente como para causar la muerte inmediata de todas las personas en un radio de 100 Km, incluyendo a los residentes de Tokio.
Las sirenas de Tokai, sonaron 8 horas más tarde, alrededor de las 6 AM del día siguiente, porque los ejecutivos de Donen no consideraron apropiado alertar al pueblo en la oscuridad, ya que eso "habría causado un pánico innecesario", declararon.
El gobernador de Ibaraki, criticó las falencias comunicativas de la corporación y cuestionó el deterioro natural de la planta que ha servido de lugar de reprocesamiento de combustible nuclear por 16 años, la única del país. El presidente de Donen, debió acudió a Tokai para disculparse públicamente por los errores y perjuicios causados.
Un tercio de los 33.000 habitantes de Tokai viven de trabajos relacionados con la industria nuclear. Por otra parte, la gente entiende que un accidente grave acabaría con sus vidas.
Donen no sólo retuvo información relevante a la comunidad de Tokai, sino que continuó declarando medias verdades, tal como con el reactor Monju, en diciembre de 1995.
En aquella oportunidad, la corporación entregó a las autoridades superiores y a los medios de información una cinta de vídeo editada en que se aminoraba el severo daño sufrido en el sistema de refrigeración del primer reactor japonés de alimentación rápida: Donen se quedaba con las mejores escenas, que en realidad eran las peores. En el caso del estallido en la planta procesadora de Tokai, la corporación estatal negó la existencia de cámaras de vídeo en el interior de la sección de vitrificación. Lo que en un principio era una pequeña explosión se transformó, a la luz de las nuevas imágenes, en un desastre de magnitud, que aún hoy mantiene de baja a la planta.
Las alarmas volvieron a sonar en Tokai a los seis días de la explosión. Esta ves la señal indicaba que el plutonio que se conserva en la sección de combustible nuclear, que había entrado en una reacción en cadena de fisión, había alcanzado el estado crítico. Una explosión de consecuencias masivas podía ocurrir. Todo resultó ser una falsa alarma. Algunos expertos dicen que así como el sistema de alarmas se enciende o se apaga, un día podría ser el turno de un reactor.
Autor:
Marisel Gruber
| Página siguiente |