La Energía nuclear y su utilización para fines pacíficos...

LA UNESCO Y SU PROGRAMA

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LA ENERGIA NUCLEAR Y SU UTILIZACIÓN

PARA FINES PACIFICOS

Por

GERALD WENDT

LA UNESCO Y SU PROGRAMA

Serie de folletos de información que se refieren a aspectos especiales del programa y del trabajo de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura.

Hasta el presente se han publicado los siguientes folletos:

1.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

La Unesco en 1950: sus directivas, sus actividades, 21 págs. Programa de base [adoptado por la Conferencia General de la Unesco en su quinta reunión, Florencia, 19501, 31 págs. La cuestión racial, 11 plígs. La Unesco y el Consejo Económico y Social, 39 págs. La ayuda técnica para el fomento económico; una concepción humana, 59 piigs. El mejoramiento de los manuales de historia, 31 págs. La ensefianza de la geografía al servicio de la comprensión internacional, 38 págs. El derecho a la educación, 64 págs. El acceso a los libros, 26 págs. drtes y letras. 32 págs. La cooperación europea en la investigación nuclear, 26 págs. Las ciencias sociales, 71 págs.

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LA ENERGIA NUCLEAR Y SU UTILIZACION

PARA FINES PACIFICOS

Por GERALD WENDT

UNESCO

Publicado en 1955 por lo Organización de los Naciones Unidus para lo Educación, la Ciencia y la Cultura

19, av. Wéber, París 16 Impreso en los talleres de la Union Typographiqrtc

VilleneuveSaint-Georges (Francia)

PREFACIO

Casi todo nueuo descubrimiento científico puede ser utilizado para el bien o para el mal. Es el hombre quien decide, según sus necesidades del momento y con arreglo a sus conceptos morales y filosóficos. Hoy vivimos en un período de paz en el que 10s pueblos de todo el mundo aspiran a una vida mejor y parece haber llegado ciertamente el momento en que, gracias u los amplios conocimientos obtenidos después de quince años de inuestigaciones, nos esforcemos por poner las formidables energías que encierra el núcleo atómico (11 servicio de la paz y la humanidad. La realización de tal propósito mediante la cooperación internacional fué aprobada por la Asamblea Gene- ral de las Naciones Unidas, en diciembre de 1954, y por la Con- ferencia General de la Unesco, en su octava reunión. El primer gran acontecimiento de este programa lo constituye la Confe- rencia Internacional sobre la Utilización de la Energía Nuclear para Fines Pacíficos, celebrada en Ginebra en agosto de 1955, diez años después de Hiroshima.

Se abre así una nueva era. La ciencia nuclear y la utilización industrial de la energía nuclear quedarán al servicio de todo el mundo. Tan importante es para la humanidad el conocimiento de los nuevos descubrimientos como lo fué, en su momento, aprender a utilizar el carbón y el vapor. La nueva energía estarcí ya en amplia explotación mucho antes de que los libros de texto de los colegios puedan ser escritos de nuevo, y antes de que los niños que los estudian hoy lleguen a su edad adulta. Parece, pues, indispensable y urgente poner al alcance del público una introducción a los nuevos conocimientos y a su utilización en una vida normal y pacífica, especialmente de los educadores, tanto para los maestros en los establecimientos docentes como para quienes enseñan por medio de la palabra escrita.

La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura, encargada como está de realzar el vah de la paz mediante la cooperación internacional en los campos de la educación y de la ciencin, tiene la satisfacción de publicar, con motivo de la Conferencia de Ginebra, este folleto sobre un gran acontecimiento que promete mejorar las condiciones de vida de toda la humanidad en un futuro inmediato.

LUTHER H. EVANS Director General

ÍNDICE

1.

II.

111.

IV.

\‘.

vr.

VII.

LA ENERGíA . . . . . . . . . .

Introducción. ¿Qué es la energía? Combustibles. Alimentos. La energía química.

COMBUSTIBLES NUCLEARES. . . . . . .

Nociones fundamentales. La fisión no es frecuente. Isótopos. Elementos artificiales.

LAS MATERIAS PRIMAS. . . . . . . .

Su descubrimiento. Nuevas fuentes. Extracción. Separación.

RE.QCTORES . . . . . . . . .

El núcleo o alma; el moderador; las barras de control ; el refrigerante; la coraza. La pro- ducción del plutonio. El reactor creador. Tipos especiales.

UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA . . . . . .

La energía es necesaria. La producción de vapor. costo. usos.

RADIOACTIVIDAD . . . . . . . . .

Radioactividad natural. Radioisótopos. La utilidad de las radiaciones. Isótopos puros.

TRAZADORES . . . . . . . . . .

En la industria. En la agricultura. En las investigaciones biológicas. La fotosíntesis.

VIII. PERSPECTIVAS. . . . . . . . . .

Una nueva ciencia. Perspectivas internacionales. La actuación de las Naciones Unidas. Organiza- ción para la Agricultura y la Alimentación. Organización Mundial de la Salud. Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura. Una competición mundial.

GLOSARIO . . . . . . . .

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CAPITULO 1

LA ENERGfA

INTRODUCCIÓN

El solo hecho que hace de la bomba atómica un arma única -si se nos permite empezar por un tema nada agradable a fin de llegar a comprender otro de grandes atractivos- es que encierra una inmensa cantidad de energía en un muy pequeño recipiente del que se libera la fuerza con una terrible velocidad. Esa bomba representa una concentración de energía varios millones de veces mayor que cualquiera de las formas anteriormente conocidas. La cantidad total de energia que contiene una bomba no es mayor ve la que el hombre ha utilizado o conocido bajo otras formas. Varias toneladas de carbón contienen una cantidad semejante de energía ; las descargas eléctricas de las tormentas liberan una cantidad mucho mayor. El calor del sol , que transforma millones de toneladas de agua del mar en nubes, desarrolla una energía inconmensurable- mente mayor. Pero en esos casos la energía está, por así decirlo, «diluída» : en la bomba, la energía yace quedamente en el seno de algunos kilogramos de material «atómico», pero en un instante se libera repentinamente dentro de un espacio muy reducido. Esa es la condición necesaria de toda explosión, y, en este caso, la explosión es la más rápida y poderosa de todas.

Pero esa rápida utilización de la energía concentrada es sólo un caso raro y anormal, aplicado a las destrucciones propias de las guerras. Los explosivos de poca potencia se utilizan para fines pacíficos en las canteras, en la perforación de túneles y excavación de canales, y en dondequiera se necesite la energía concentrada para quebrantar la gran cohesión y solidez de las rocas. Sin embargo, en la vida corriente ni la concentración de energía ni la velocidad de liberación de la misma tienen gran importancia. Lo que interesa es la cantidad, las facilidades existentes para su uso y el costo de la energía. El fuego del hogar o de la chimenea puede arder durante horas para calentar la casa o asar un pollo. El mecanismo de los auto- móviles transmite la energía del carburante a las ruedas, con

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rapidez o sin ella, según lo requiera el tráfico o la prisa del conductor, pero nunca es cuestión de segundos sino de minutos o de horas. En la vida cotidiana de los tiempos de paz la energía se obtiene lentamente y en pequcfias cantidades, extra- yéndola de los carburantes y combustibles, no de los explosivos. Ahí reside el contraste entre la guerra y la paz. Pero en este libro, que es sobre todo pacífico, ya no volveremos más a tratar de la bomba.

La aplicación de la energía nuclear para fines pacíficos requiere la producción de un combustible atómico utilizahle tanto industrialmente corno para las necesidades urbanas, domésticas y rurales. El problema que plantea su utilización no reside ni en la excesiva energía que pueda contener el combustible ni en la velocidad con que se desprenda de éste, sino en el costo de obtención del combustible, en las posibilidades de su producción y uso y en la viabilidad de los procedimientos de su transformación en fuerza utilizable. Estos son los problemas estudiados por los especialistas de la conferencia organizada por las Naciones Unidas sobre la utilización de la energía nuclear, celebrada en Ginebra en agosto de 1955. Las soluciones a esos problemas no son manifiestas sino que requieren cuidadoso estudio por parte de los expertos. En la actualidad, sólo algunos investigadores -relativamente pocos- pueden darnos tales soluciones ; en parte, porque éstas suponen el conocimiento de fenómenos y principios desconocidos hace diez o veinte años y que, por consiguiente, están recogidos en los textos científicos. Pero en parte también debido a que los nuevos conocimientos han sido descubiertos y aplicados en un período de tensión internacional, cuando el secreto era norma generalmente seguida aun entre los hombres de ciencia, de donde resultó que los investigadores e ingenieros de las diferentes naciones desarrollaron sus trabajos en direcciones diversas y se interesaron por distintos aspectos, que es preciso combinar en un todo si queremos formarnos una idea general del problema.

Hay que tener en cuenta además ciertos problemas de orden práctico. Por ejemplo la utilización 0, en su caso, la elimina- ción de los subproductos resultantes del funcionamiento de los reactores nucleares : hoy se conocen centenares de elementos radioactivos, llamados isótopos, que encuentran ya numerosas aplicaciones en medicina, agricultura e industria debido a la emisión de radiaciones que los distingue. Incluso en las limi- tadas cantitades hoy disponibles, las ventajas económicas que supone su utilización en la agricultura y en la industria ascienden ya a muchos millones de dólares, y su aplicación

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en medicina y biología tiene un valor incalculable. El aumento en la producción de dichas substancias acarreará la disminución de su costo ; y ese aumento será notable en cuanto los reactores nucleares inicien sus operaciones de producción de energía para fines pacíficos. Esos subproductos radioactivos pueden resultar quizás tan útiles para la humanidad como la propia energía nuclear ; pero su utilización se halla aún en una fase puramente experimental y es objeto de mil ensayos y tanteos en laboratorios y hospitales de todo el mundo. Para que la radioactividad de los isótopos pueda prestar a la humanidad todos los servicios de que es potencial- mente capaz, es preciso, primero, facilitar el pleno y mutuo conocimiento de las posibilidades que encierran las distintas técnicas de las diferentes ramas de la ciencia: ésa es la misión de la Conferencia de Ginebra.

NO deja de ser significativo que esa conferencia se celebre bajo los auspicios de las Naciones Unidas. Los múltiples y amistosos contactos que las naciones del mundo han mante- nido entre sí durante los diez últimos años han dado solidez a una organización mundial que se encuentra hoy preparada para promover el desarrollo de una nueva fuente de energía de fabulosas posibilidades y de carácter internacional. Su utiliza- ción traerá consigo probablemente, con el transcurso del tiempo, un cambio fundamental y el mejoramiento de las condiciones de vida en todas las partes del mundo. En la historia de la humanidad ha habido otros hallazgos de nuevas fuentes de energía tales como el descubrimiento del fuego y la invención de la máquina de vapor. Pero, como es natural, nunca se habían estudiado previamente sus características y consecuencias ni tal estudio hubiera podido tener un carácter mundial. La Confe- rencia de Ginebra señala pues el principio de una nueva era.

Por ello está justificada la atención pública despertada por las deliberaciones de la Conferencia de Ginebra ya que sus conclusiones pueden afectar a casi todo el mundo. Sin embargo, el lenguaje de tales deliberaciones está lleno de términos científicos, términos nacidos con los estudios atómicos, términos incomprensibles para la mayoría de las personas de cualquier país. Es un lenguaje ése que aun en las popularizaciones de la prensa y de la radio no parece perder su carácter de rompeca- bezas. A pesar de todo, esta nueva forma de energía constituye una fuerza social que no puede dejarse enteramente al cuidado de los hombres de ciencia. Su utilización debe ser regulada por la humanidad y para la humanidad y por ello, en todos los países, las personas a quienes preocupan estos problemas quieren llegar a comprender qué cosa sea la energía nuclear.

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Tal comprensión requiere un esfuerzo, un estudio: pues, en verdad, no hay caminos fáciles para llegar al conocimiento de las cosas.

0 La Unesco, que ha trazado el mapa de las rutas internacionales que conducen al saber, la educación, la ciencia y la cultura, publica ahora este librito que quiere ser una guía para orientar al lector en sus andazas por la región -no ha mucho descubierta- de la energía atómica, región cuyos paisajes son la ciencia toda y cuyos caminos son la educación.

¿QUÉ ES LA ENERGíA?

Todo libro que trate de un tema científico es, en cierto modo y desde un punto de vista práctico, una guía. El autor no puede dar por seguro que el lector posea tales o cuales conocimientos. Muchos lectores no sabrán nada de las tierras extrañas por las que ahora se interesan ; algunos habrán hecho una rápida excursión por ellas y conocerán los lugares más importantes ; otros, que las conocen mejor, quizás deseen consultar el mapa para conocer determinados detalles o los más recientes cambios. Lo mejor sería escribir una guía especial para cada uno de ellos. Un solo libro para todos puede aburrir al viajero experimentado al hablarle de cosas que ya conoce, y, por otra parte, puede desorientar al recién llegado si no aclara los principios fundamentales. Pero como para la mayoría de los lectores la ciencia es como un país nunca visitado, nos parece más útil escribir un libro que pueda servir de guía a esa mayoría. Los lectores ya experi- mentados pueden prescindir de aquellas secciones que ya conozcan, como se hace en general con una guía. En consecuencia, empecemos por el principio.

La energía es cosa difícil de definir. En realidad no es siquiera una «cosa», esto es: no existe en forma tangible, como la que tiene la materia. No ocupa un lugar en el espacio, no pesa, y no proyecta sombra. En una palabra, no es material como lo es otro objeto cualquiera. En cambio constituye el fundamento de toda acción y está relacionada con todo movimiento, con todo fenómeno físico. Dada su condición no existe en forma pura y separada sino que siempre aparece unida a una partícula u objeto material o está contenida en éste. Una pelota lanzada contiene energía en virtud de su movimiento, y si choca con otra pelota y la pone también en movimiento traspasa parte de su energía a la segunda.

La energía se da en muchas formas además de la correspon-

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diente al movimiento visible. El vapor sometido a presión contiene energía en forma de calor. Esto significa que las moléculas de agua que componen el vapor -demasiado pequeñas para ser vistas- se mueven con gran rapidez. Cuando el vapor entra en un cilindro y acciona un pistón pierde presión, se enfría y transforma su energía calórica en la energía mecánica que pone en movimiento la máquina. A su vez, la máquina puede hacer girar una dínamo y poner a los electrones en movimiento, generando así energía eléctrica en forma de corriente. Esta puede, por su parte, utilizarse para accionar un motor, convirtiéndose de nuevo la energía en fuerza mecá- nica. También puede la electricidad pasar a través de un alambre en el que se convierte otra vez en calor ; si la temperatura del alambre se eleva lo suficiente adquiere luminosidad y parte de la energía irradiada se convierte en energía luminosa. La luz parece ser la forma más pura de energía pues no está unida a partículas materiales en el sentido usual de la expresión, sino que está constituída por una corriente de partí- culas etéreas, llamadas fotones, que penetran directamente en los ojos a fin de provocar las sensaciones propias del sentido de la vista.

En el sol se generan inmensas cantidades de luz (energía radiante) que atraviesan el espacio vacío a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo, para llegar a la tierra y transformar su energía en calor en el lugar y momento en que llegan los rayos del sol. Pero las hojas verdes de los árboles -y en esto son únicas las substancias de la tierra- pueden absober la energía de la luz y utilizarla para producir una reacción química. En esa reacción dos gases existentes en la atmósfera -y en las hojas- se ven forzados a descomponerse y, privados de parte del oxígeno que contienen, se combinan y forman productos químicos más complejos que pasan a ser substancias componentes de los vegetales. De esa forma el anhídrido carbónico del aire y el agua existente en la atmósfera y en la tierra que sostiene las plantas se combinan para formar azúcares, almidones y celulosa. Anualmente, la energía solar produce para la humanidad 10.000 millones de toneladas de madera -que es celulosa en su mayor parte- y muchos centenares de millones de toneladas de trigo, arroz y otras plantas alimenticias, que contienen principalmente almidones. Esos productos encierran en sí otra forma de energía, la llamada energía química. No es una energía que se manifieste en movimiento, sino que está contenida en los firmes enlaces que, haciendo uso de la energía solar, la planta ha creado para aprisionar los átomos en las moléculas de celulosa y de

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almidón. La energía química es energía almacenada, algo así como la energía de elasticidad contenida en un resorte que se mantiene replegado gracias a una fuerza externa.

En las formas que hemos descrito la energía puede definirse como la capacidad para realizar un trabajo. La energía puede estar contenida -inmóvil e invisible- en un resorte, en un combustible o en la nieve acumulada en lo alto de la montaña ; pero podemos liberarla para engendrar energía, producir calor o electricidad y llevar a cabo determinado trabajo. Técnica- mente se debe distinguir entre la energía que es la fuerza que realiza el trabajo y la potencia que expresa la cantidad de trabajo que puede realizarse en un tiempo dado ; esto es : la velocidad del trabajo. Un hombre fuerte o una máquina poderosa no realizan más trabajo que un hombre débil o una máquina pequeña, pero lo hacen en menos tiempo. El trabajo total depende de la cantidad de energía disponible ; la velocidad a que se consume esa energía y se realiza el trabajo nos da la medida de la potencia.

COMBUSTIBLES

Como sucede con la energía contenida de un resorte comprimido, la energía química puede liberarse cuando se sueltan los enlaces que mantienen unidas las moléculas. En el caso de las substancias vegetales ello puede hacerse fácilmente mediante la acción del calor. La aplicación de calor eleva la temperatura, lo que equivale a decir que aumenta la moción vibratoria de las moléculas y se rompen los enlaces que mantienen a éstas unidas, formándose como consecuencia gases y carbón vegetal. Cuando tal operación se realiza en contacto con el oxígeno del aire, los gases se combinan químicamente con el oxígeno para formar de nuevo agua y anhídrido carbónico. En otras palabras, si aplicamos un fósforo a un trozo de madera surge un fuego en el que arden las substancias vegetales ; el calor de la llama procede de la energía química almacenada, que, a su vez, tuvo su origen en el sol. Mediante una serie de mediciones cuidadosamente realizadas se puede demostrar que la energía despren- dida en la combustión es exactamente igual a la energía luminosa absorbida por la planta para producir la madera quemada. En suma: los combustibles son depósitos químicos de energía lista a ser utilizada por el hombre.

La madera fué durante una larga época de la historia el combustible universal, usado aun para los ferrocarriles ; en algunas partes de la tierra todavía sigue siéndolo. Pero la

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industria moderna se basa en la utilización del carbón, que es la madera fosilizada de los árboles que hace millones de años crecían en las frondosas ciénagas tropicales, y que con el paso de los siglos fueron quedando enterrados bajo capas de tierra y arena y transformándose lentamente en piedra. El carbón contiene por lo tanto almacenada la energía química procedente de los rayos solares prehistóricos. El carbón es mejor que la madera como combustible industrial porque es más comprimido y concentrado, contiene poca agua y aire y proporciona por lo tanto más energía calórica por kilogramo. Lo mismo puede decirse respecto del petróleo, que es el residuo fósil de plantas y animales marinos que durante un largo período de miles de siglos fueron depositándose y concentrándose en las profundidades de los antiguos mares. Ambos combustibles son de gran valor debido a la energía en ellos contenida y a la facilidad con que pueden ser transpor- tados a todos los lugares donde sea necesaria su utilización, así como a la posibilidad de liberar la energía en ellos contenida exactamente en el lugar, en el momento y en las cantidades en que se precise, llegando hasta poder dosificar en el caso del petróleo su utilización gota a gota en un motor de explosión.

ALIMENTOS

Químicamente considerados, los alimentos son también combustibles que proporcionan al cuerpo de un animal la energía necesaria para sus actividades. Cierto es que también le proporcionan las substancias necesarias para su desarrollo y mantenimiento, pero la mayor proporción de los elementos consu- midos sirven para proporcionar energía. Ese es también un proceso de combustión en el que la substancia alimenticia no arde produciendo llamas de elevada temperatura, como arden los combustibles, sino que, gracias a una maravillosa propiedad del cuerpo, ésa es una combustión lenta -0 mejor dicho, una oxidación- en la que no hay aumento de temperatura. No obstante, los almidones, los azúcares, las grasas y las proteínas se queman dentro del cuerpo no menos que un combustible en los cilindros de un motor. Las complicadas moléculas de las substancias alimenticias quedan reducidas a moléculas más simples ; éstas, al encontrarse con el oxígeno aportado desde los pulmones por la corriente sanguínea, se combinan con él para formar anhídrido carbónico y agua que son eliminados. Durante este proceso los músculos y las células nerviosas del

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cuerpo se apoderan de la energía y la utilizan para realizar su trabajo y mantener el calor corporal.

Con frecuencia vemos los alimentos clasificados según su valor como fuente de energía, medida en calorías. Una caloría es la candidad de energía necesaria para elevar en un grado cen- tígrado la temperatura de un litro de agua. Se estima que el número mínimo de calorías diarias necesario para mantener el cuerpo humano en buenas condiciones de salud es de unas 3.000. Un kilo de pan proporciona unas 2.700 calorías ; un kilogramo de azúcar, 4.000. Un kilo o kilo y medio de alimento por día, según la proporción en que se encuentren los hidratos de carbono y las grasas, proporciona suficiente energía para el trabajo diario normal, aunque los hombres dedicados a trabajos duros necesitan mayor candidad que la señalada.

LA ENERGíA QUíMICA

La energía almacenada en los alimentos combustibles no está empapada en ellos como el agua en una esponja, sino que es inherente a los mismos, forma parte de su estructura y 10s

hace ser lo que son. Esa energía está localizada en el interior de la última y más pequeña partícula posible de su estructura química : la molécula. Demasiado minúsculas para ser vistas, aun sirviéndose de los más poderosos microscopios, las molé- culas constituyen las unidades de que se compone toda materia. Si destruimos esa unidad destruimos también la substancia, reduciéndola a sus simples componentes, del mismo modo que la combustión en un fuego produce humo y ceniza, anhí- drido carbónico y agua, o que los procesos vitales forman anhídrido carbónico y agua. El hecho de que la energía se libere indica que los productos de la oxidación (anhídrido carbónico y agua) contienen menos energía que la contenida en la substancia originaria. Expresándolo de otra manera: una materia combustible y el oxígeno del aire, cada uno por su parte., contienen más energía que cuando se han transformado, mediante una reacción química de combustión u oxidación, en anhídrido carbónico y agua.

La energía procede de los enlaces que mantenían unidos los átomos en el interior de las moléculas de la substancia combustible. En realidad, esos enlaces están formados por los electrones que giran describiendo una órbita en la superficie de los átomos, de la misma manera en que los planetas giran en torno al sol. La energía necesaria para la combustión y para la vida proviene de la energía de los electrones. Cuando los electrones

exteriores de un átomo de carbono o de hidrógeno encuentran los de un átomo de oxígeno, todos ellos combinan sus órbitas transformándolas en otras más simples y más estables que requieren menos energía para mantenerse a sí mismas. La energía sobrante, que ya no es necesaria, se libera de su «recipiente» y queda en condiciones de ser utilizada, usualmente en forma de calor para realizar trabajo.

Por lo tanto, la energía derivada de los combustibles normales y de los alimentos es tan «atómica» como la que recientemente ha recibido tal denominación. A decir verdad, es esta última la que lleva un nombre erróneo, pues procede no de la superficie del átomo sino, como veremos en el capítulo II, del interior del mismo, de su núcleo, y por lo tanto debe llamarse «nuclear».

Fué su espectacular aparición en Hiroshima, unida al hecho de que hasta entonces pocos habían oído hablar del núcleo atómico, lo que explica el uso de la expresión «energía atómica» -que además tiene un aire misterioso- por los periodistas y locutores de radio. Una nueva ciencia introduce inevitable- mente nuevas palabras en cl lenguaje corriente : así han adquirido carta de ciudadanía «átomo», «electrón» y última- mente «núcleo».

La teoría atómica surgió por primera vez en la química hace ciento cincuenta años. Pero los átomos -0 por mejor decir, los electrones de su superficie- han venido proporcionando energía al hombre desde que la humanidad usó el calor del primer fuego. En relalidad aún antes, pues vienen siendo fuente de energía desde que el más primitivo ser viviente, flotando en el mar hace muchos millones de años, se alimentó con un despojo de planta verde para mantenerse en vida. Toda la energía química es ciertamente «atómica». Por ello, para ser más exactos, en este libro utilizamos el término «nuclear» para nombrar la energía y la potencia que son objeto de nuestro estudio.

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CAPíTULO II

COMBUSTIBLES NUCLEARES

NOCIONES FUNDAMENTALES

Los hechos fundamentales sobre los que se basa la nueva era, que ya ha recibido el nombre de aépoca nuclear», son los siguientes :

1. En la anterior utilización de los combustibles y de la energía química el hombre sólo utilizaba mediante las reacciones químicas apropiadas la energía de los electrones de la superficie del átomo.

2. Todos los átomos se componen, a semejanza del sistema solar, de un núcleo central que contiene la casi totalidad de su materia y su energía en forma extremadamente concentrada, más cierto número de electrones que giran siguiendo órbitas individuales alrededor del núcleo, semejantes a las de los planetas alrededor del sol, dejando vacío un espacio inter- electrónico que ocupa la mayor parte del volumen del átomo.

3. Como el núcleo ocupa solamente una milbillonésima (l/l.OOO.OOO.OOO.OOO.OOO) parte del volumen total del átomo, pero contiene toda la materia o masa, esa «materia» debe ser tan densa que no existe nada comparable en todo cuanto el hombre conoce por experiencia directa. Tan densa debe ser que una cantidad en estado sólido de la misma (sin el espacio vació aludido) no mayor que una gota de agua pesaría 2 millones de toneladas.

4. para mantener esa materia firmemente unida en cada uno de los núcleos se requiere la existencia de una concentra- ción de energía verdaderamente extraordinaria.

5. En ciertos tipos de átomos (sólo algunos de los mayores y más complicados), tales como los de uranio, el impacto sobre el núcleo de un proyectil de velocidad y calibre apropiados, por ejemplo un rayo cósmico, puede destruir los enlaces del núcleo y ocasionar su desintegración en partículas que se ale- jarán del lugar donde se encontraban a una velocidad superior a 10.000 kilómetros por segundo y, por consiguiente, con una inmensa energía. Este fenómeno recibe el nombre de afisión>.

6. Los fragmentos equivalen en su mayor parte a núcleos de átomos más pequeños, los cuales, en su trayectoria, recogen electrones para formar átomos de los elementos químicos corrientes. Sin embargo, algunos de los fragmentos son las par- tículas de materia más pequeñas conocidas, y parecen ser los elementos esenciales de la composición de todos los núcleos. Entre dichos fragmentos se encuentran los neutrones (que no tienen carga eléctrica) y los protones (que tienen una carga eléctrica positiva y constituyen en sí mismos el núcleo de los átomos más pequeños y livianos, los del hidrógeno). Los neutrones salen despedidos a tal velocidad que si chocan con otro núcleo pueden causar su fisión e iniciar así lo que se conoce bajo el nombre de «reacción en cadena».

7. Si se suman y miden las masas de todos los fragmentos que resultan de la fisión, su total será inferior a la masa del núcleo original, lo que indica que ha habido una destrucción de materia. En realidad esta materia perdida se ha convertido en energía, cumpliéndose así la predicción de Albert Einstein en su teoría de la relatividad y en su famosa ecuación E = mc2. Esta es la fórmula matemática utilizada para expresar que la energía obtenible de la destrucción de una determi- nada masa de materia es igual al producto de la masa (expresada en gramos) por la velocidad de la luz elevada al cuadrado (expresada en centímetros por segundo). Como la velocidad de la luz es de 30.000.000.000 de centímetros por segundo, la destrucción de un solo gramo de materia genera casi tanta energía como la que puede obtenerse quemando 20 millones de toneladas de carbón. No obstante, las reacciones de fisión que pueden obtenerse en la actualidad destruyen menos de la milésima parte de la materia del núcleo.

8. Al producirse esa reacción nuclear, una pequeña parte de la energía viene a desprenderse en forma de radiaciones semejantes a las de los rayos X, aunque mucho más poderosas y capaces de pasar a través de gruesos muros de materiales sólidos. Estas radiaciones reciben el nombre de rayos gamma, pueden destruir las células vivas y constituyen uno de los graves peligros de las reacciones nucleares. Todavía son más peligrosos los neutrones lanzados a grandes velocidades, que también pueden atravesar los más sólidos muros.

9. Existe la posibilidad de regular las reacciones nucleares en el interior de reactores construídos especialmente de manera que las reacciones se produzcan sin riesgos ni violencia y liberen la cantidad de energía necesaria en cada instante.

10. Los productos químicos cuyos núcleos pueden experimentar estas reacciones de fisión constituyen un nuevo tipo

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de combustible que puede generar casi tres millones de veces más de energía por kilogramo que la generada por cualquier combustible utilizado actualmente.

LA FISIÓN NO ES FRECUENTE

El espacio de que disponemos en este librito sólo nos permite hacer observaciones r-ápidas sobre los diez puntos mencionados. Todo profesor de ciencias debe desaprobar la formulación de afirmaciones tan importantes como ésas sin la presentación de hechos que las confirmen y sin mencionar siquiera cómo se ha llegado al establecimiento de tales conclusiones, lo que significa que el lector debe aceptar como ciertas las afirmaciones del autor. La autoridad de la ciencia se basa en pruebas que convencen a todos los observadores razonables y competentes y los conduce a expresar su conformidad con las afirmaciones presentadas. Existen pruebas irrefutables de todas las afirmaciones que hasta ahora hemos presentado al lector. Pero esas pruebas deberán buscarse en libros más amplios y, aun mejor, en los laboratorios de física. Todo investigador, todo estudiante debe hacerlo así. Pero nosotros tenemos que limitarnos al examen de las consecuencias que de lo expuesto se derivan y a estudiar otros detalles importantes.

Por ejemplo, un factor importante es el hecho -observado en las investigaciones realizadas para generalizar el uso de la energía nuclear- de que la fisión sea una reacción extremadamente infrecuente. Sólo los núcleos de algunos de los mayores y más pesados átomos pueden fisionarse. Los átomos de hierro, aluminio, calcio, silicio, carbono, oxígeno, nitró- geno e hidrógeno, que forman la mayor parte de los consti- tuyentes de la corteza terrestre, del aire, del mar, no son capaces de fisión. Sus núcleos son estables -se hallan en reposo- y no disponen de un sobrante de energía. Lo cual es verdaderamente afortunado por dos razones : de no ser así no hubiesen persistido durante los cuatro mil millones de años, que es la edad que se calcula a nuestro planeta, sino que habrían desaparecido hace mucho tiempo en explosiones nucleares ; en segundo término, son precisamente los pequeños núcleos los que se producen en la fisión del uranio, reacción de la que escapan incólumes. Vienen a ser, por decirlo así, las cenizas de la fisión de los grandes átomos ; y es posible que sean producto de una fisión. En este hecho reside la garantía vital de que la bomba nuclear no desatará una reacción en cadena que pudiera hacer volar la totalidad del planeta.

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No, la fisión es una reacción especialísima, y los átomos físiles son extremadamente raros.

En realidad sólo existen dos elementos químicos en estado natural que pueden utilizarse para las reacciones de fisión : el uranio y el torio. Sus átomos son los más pesados y complejos de todos los existentes. Ambos son débilmente radioactivos, lo que significa que sus núcleos atómicos, uno por uno en el curso de los siglos, expulsaron pequeños frag mentos (electrones, protones o neutrones) de manera que esos dos elementos se fueron convirtiendo natural y gradualmente en plomo. Parece pues justificada la suposición de que si la tierra hubiese contenido en algún momento de su historia geológica átomos más pesados que los del uranio, habrían sido tan instables que hace ya mucho tiempo que hubieran degenerado en elementos comunes y estables como el plomo.

Esta ligera inestabilidad, así como su radioactividad, sitúan los dos elementos citados aparte de todos los demás ; pero no debe confundirse con la fisión, que es la completa ruptura del núcleo atómico acompañada de una inmensa liberación de energía. Esta reacción no se produce nunca en el torio, y en el uranio sólo 1 átomo entre 140 es capaz de experimentarla: esto es, un O,7 % de átomos de uranio aproximadamente. Ello significa que existen dos variedades de átomos de uranio.

ISÓTOPOS

Esas dos variedades de uranio reciben el nombre de «isótopos», palabra que procede de los dos términos griegos que significan «igual» y «lugar». Como la palabra no tardará mucho en esta nuestra edad nuclear en adquirir carta de ciudadanía, bueno será indicar que está relacionada con la costumbre, corriente entre los químicos, de incluir en un cuadro (llamado Tabla periódica) todos los elementos químicos ; dicho cuadro muestra la relación existente entre las propiedades químicas de los elementos, su peso atómico y la composición nuclear de sus átomos, situándose por lo común un elemento en cada casillero de ese cuadro. Aquí será suficiente decir que después del descubrimiento del radio par la Sra. Curie en 1898, resultó evidente que existen a veces dos o más variedades de un mismo elemento y que la estructura nuclear de esas variedades es diferente, por lo cual el peso de los núcleos también suele diferir. Pero la carga eléctrica positiva neta del núcleo es la misma en todas las variedades de un mismo elemento, así como el número de

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SUS electrones externos. Por lo tanto, esas variedades presentan propiedades químicas idénticas y deben incluirse en el mismo casillero («igual lugar») de la Tabla periódica: son los llamados isótopos.

El mineral de uranio existente en la naturaleza contiene siempre una mezcla de las dos variedades del elemento, dos isótopos. Ambos tienen 92 electrones externos y 92 cargas positivas en su núcleo. Pero el peso de esos núcleos, y por consiguiente de los átomos, es diferente en los isótopos. Uno de ellos pesa 238 unidades (se toma como unidad de peso atómico el peso de un átomo simple de hidrógeno), el otro pesa solamente 235 unidades. El uranio natural contiene el 99,3 % del isótopo más pesado y sólo un 0,7 % del más liviano, llamado uranio-235, o, si utilizamos las abreviaturas químicas corrientes, U-235. Sólo el U-235 es físil y puede ser utilizado directamente como combustible nuclear. La primera operación que debe realizarse para preparar un combustible nuclear a base del uranio es la de separar ambos isótopos a fin de obtener U-235 puro.

E n general los diferentes elementos químicos pueden separarse fácilmente unos de otros gracias a los efectos que sobre ellos producen los distintos reactivos químicos. Así, el uranio se separa de todos los demás elementos que se hallan mezclados con él en el mineral y queda en estado puro. Pero no es posible separar los dos isótopos del uranio sirviéndose de un procedimiento químico, ya que ambos son idénticos químicamente. En cuanto a-sus propiedades físicas, se hallan tan próximas las de uno y otro, que también resulta extremadamente difícil -aunque no imposible- separarlos valiéndose de procidi- mientos físicos. La principal diferencia existente entre las dos variedades de átomos reside en el peso de los mismos : una dif.erencia de 3 unidades en 238, es decir ligeramente superior a un 1 %. La separación de los isótopos se produce gracias a esa diferencia.

I

Pero no exactamente en razón de su peso. Si hablamos con propiedad diremos que el peso es la medida de la fuerza de gravedad que actúa sobre una masa. Sería pues mejor hablar de la masa de los átomos, no de su peso, aunque la diferencia existente en las masas respectivas es idéntica a la que existe en el peso. Pero la masa, y no el peso, es la que determina la velocidad y amplitud del movimiento vibratorio de las moléculas de todo gas. Ambas son superiores cuando el gas está sometido a una temperatura elevada, pero a cualquier temperatura las moléculas y átomos de menor masa vibran a mayor velocidad. Este es el factor utilizado para separar los

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dos isótopos del uranio. Para ello se hace pasar una cantidad de fluoruro de uranio, que es un gas en cuya composición entran ambos isótopos, a través de una especie de filtro que contiene millones de poros microscópicos. Es evidente que la masa menor y la más violenta agitación de los átomos de U-235 facilitan el paso de este isótopo, a diferencia del U-238 de una masa mayor. Por lo tanto, en el gas que ha atravesado el tabique poroso habrá una mayor concentración de U-235 (0, como dicen los técnicos, «el gas se ha enriquecido»). Este gas enriquecido se hace pasar de nuevo por el filtro para enriquecerlo más, repitiéndose luego la opecarión miles de veces hasta conseguir finalmente un gas en el que el U-235 se halla en forma casi pura. Este proceso, que dura meses enteros, se denomina separación o fraccionamiento por difusión.

Para lograr esta separación se necesitan instalaciones de difu- sión gaseosa de extraordinaria amplitud y costo pero esenciales para la obtención de combustibles nucleares, ya que el U-235 es la única substancia natural capaz de producir la fisión directa que iniciará la reacción nuclear en cadena. Todo, por lo tanto, depende de ese isótopo.

ELEMENTOS ARTIFICIALES

De no haber existido otros elementos susceptibles de fisión aparte del U-235, el porvenir de la producción de la fuerza nuclear hubiera sido muy limitado debido al elevado costo y escasa productividad del U-235 por sí solo. Pero ya durante la primera fase de estas investigaciones se descubrió que el U-235 puede utilizarse para producir otros tipos de átomos que no existen en estado natural, pero que son susceptibles de fisión. Diremos de paso que la obtención artificial de estos nuevos elementos supone la realización del sueño de los antiguos alqui- mistas de transformar unos cuerpos en otros, el hierro en oro por ejemplo. La obtención de nuevos elementos, que antes parecía imposible, es ahora una operación corriente en la ingeniería nuclear. Gracias a las reacciones nucleares en cadena se han creado artificialmente gran cantidad de elementos nuevos, y centenares de nuevos isótopos. Dos de ellos, el nuevo elemento plutonio y el nuevo isótopo de uranio, el U-233, son también físiles y por lo tanto importantes combustibles nucleares.

El proceso de su fabricación no es sencillo. Se necesita en primer término la fisión espontánea de un átomo de U-235 en un horno nuclear o «reactor». Cuando un mícleo de U-235 se

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REACCIÓN DE FISIÓN EN CADENA

? NEUTRÓN

\

\

FRAGMENTO

NEUTRÓN PERDIDO NEUTRÓN PERDIDO

PRODUCCION DE PLUTONIO-239

NEUTRÓN Pu 239 0 94P 145n

MEDIA VIDA 4,Sl x IO9 AÑOS MEDIA VIDA 23 MN. MEDIA VIDA 2,3 DíAS MEDIA VIDA 24.100 AÑOS

PRODUCCI6N DE URANIO-233

NEUTRÓN

MEDIA VIDA 139 x 10” AÑOS , MEDIA VIDA 23 MN. MEDIA VIDA 27,4 DíAS MEDIA VIDA 1,6 x 10’ AÑOS

desintegra proyecta varios neutrones a gran velocidad, que son las partículas activas en las reacciones nucleares. Uno o más de uno de ellos choca contra otros núcleos de U-235, produciendo nuevas fisiones y manteniendo así la reacción en cadena. Pero si uno de los neutrones choca con un núcleo de U-238 (que no es físil) a una velocidad apropiada, se produce un tipo distinto de reacción nuclear: el neutrón se incorpora al núcleo del U-238. Como el neutrón tiene una masa de uno, nos encontramos ante un nuevo isótopo de uranio, el U-239. Este, sin embargo, no es estable: a los pocos minutos su núcleo proyecta un electrón y se convierte en un nuevo elemento que ha recibido el nombre de neptunio. Este es también radioactivo, y a los pocos días su núcleo expele otro electrón, transformándose en un nuevo tercer elemento, llamado plutonio, que es relativamente estable, pues sólo se desintegra radioactivamente al cabo de muchos miles de años. Este proceso, que no deja de ser complicado, es sin embargo automático : los neutrones del U-235 producen plutonio al entrar en contacto con los U-238, acumulándose en consecuencia el plutonio en el reactor. El plutonio es físil, y, como el U-235, es un combustible nuclear importante.

Siguiendo un procedimiento similar, los neutrones del U-235 pueden transformar el elemento natural torio en uranio-233, otro isótopo físil. De este modo, el torio, que existe en la naturaleza en grandes cantidades, es también aprovechable como combustible nuclear, aunque hasta ahora su utilización no se ha realizado en la práctica.

Una de las circunstancias más sorprendentes y afortunadas de estos fenómenos es que la fisión del U-235 no libera un neutrón solo, sino dos o tres. El primero es necesario para mantener la reacción en cadena de la que se deriva la fuerza aprovechable; los otros quedan disponibles para la producción del plutonio a base del U-238. Como son varios, resulta posible mantener en actividad un reactor nuclear en el que la pro- ducción del plutonio sea superior a la consumición del U-235. Es decir, un reactor en el que se produce más combustible que el que se consume. Ello significa también que todo el uranio del mundo, y no sólo el 0,7 % de U-235, resulta utilizable para la producción de combustible nuclear. Esos son los factores que hacen posible la iniciación de una era en la que los combustibles nucleares sean la base de un gran desarrollo industrial.

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CAPITULO III

LAS MATERIAS PRIMAS

SU DESCUBRIMIENTO

Como todas las materias utilizadas por el hombre, los combustibles nucleares se extraen de la tierra. En lo que se dife- rencian de los demás es en que estos combustibles tienen que sufrir un largo proceso de transformación química antes de poder ser utilizados. Los minerales que contienen uranio y torio son escasos y se encuentran en yacimientos repartidos por toda la superficie terrestre, en lugares muy alejados entre sí. Antes del descubrimiento de la fisión nuclear esos minerales tenían escasas aplicaciones : el uranio se utilizaba principalmente para dar un matiz fluorescente amarillo-verdoso un tanto exótico a la cristalería y a la cerámica. El torio se utilizó para hacer c<camisas» incandescentes que producían una luz blanca pura al recibir el calor de la llama del gas, en los días en que ése era el combustible usado tanto para el alumbrado como para la calefacción y la cocina. No existían por lo tanto reservas de tales substancias cuando de improviso se descubrió que ambas eran útiles como fuente de energía : al iniciarse las investigaciones nucleares sólo se disponía de pequeñas cantidades de uranio puro, y lo mismo sucede en la actualidad con el torio.

Sin embargo, el uranio se había extraído ya como un producto secundario en la obtención del radio que se necesitaba para aplicaciones médicas, principalmente para el tratamiento del cáncer. La débil radioactividad natural de los átomos de uranio los transforma lentamente en plomo, pero en ese proceso pasan por una fase -el átomo del radio- en que son intensamente radioactivos, persistiendo en ese estado durante algunos miles de años antes de transformarse finalmente en plomo. El radio se encuentra en, muy pequeñas cantidades, solamente en los minerales de uranio : aproximadamente en la proporción de una parte por cada tres millones ; esto es, un gramo de radio en cada tres toneladas de uranio. Pero como el radio valía entonces más de 100 dólares por gramo,

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el mineral de uranio de alta concentración tenía también un gran valor, aunque el uranio en sí no lo tuviese.

Debido a esta circunstancia los más ricos yacimientos de uranio estaban ya descubiertos y en explotación a comienzos del presente siglo, dispuestos a recibir un rápido desarrollo en cuanto el uranio adquirió el gran valor que tiene hoy día. Tres de esos yacimientos eran excepcionales por darse en ellos la pechblenda en la que el uranio aparece combinado con el oxígeno en forma de un óxido negro, que tiene un alto porcentaje de uranio. El primer yacimiento se encontraba en las antiguas minas de Joachimsthal situadas en Bohemia (Che- coeslovaquia), en las que se ha venido trabajando durante 800 años, primero en la extracción del estaño, después de la plata, el cobalto, el níquel, y, por último (después del descubrimiento [1898] del radio contenido en el mineral, debido a la Sra. Curie), del uranio. El segundo gran yacimiento se descubrió en 1915 en la famosa mina de Shinkolobwe del Congo Belga. Finalmente, en 1930 se descubrió otro gran yacimiento de uranio en las proximidades del lago Great Bear, cerca del círculo Artico, en el noroeste del Canadá. Tanto el mineral del Congo como el del Canadá son lo suficientemente ricos para que valga la pena transportarlos en vapore8 fluviales a más de dos mil kilómetros, hasta llegar a un puerto de mar 0 a un ferrocarril.

NUEVAS FUENTES

Otra fuente importante de uranio la forman algunos minerales más complejos, como la carnotita, que se encuentra sólo en pequeñas concentraciones escondidas -muy apartadas entre sí- en los vastos estratos de areniscas que cubren la alta y árida meseta del Colorado en los Estados Unidos de América. Esos minerales su utilizaban también para la obtención del radio, siendo de ellos de los que en realidad se extrajo la mayor parte de las existencias mundiales de esa substancia, antes de que se desarrollara la explotación de los ricos yacimientos del Congo Belga. Recientemente, cuando se intensificó la demanda de uranio, la búsqueda de las bolsas de carnotita se extendió a los 340.000 kilómetros cuadrados que mide la meseta, encontrándose gran número de ellas, muchas pequeñas, que contenían un mineral que se hallaba muy próximo al límite de mínima productividad : un kilogramo de uranio por cada tonelada de mineral. A pesar de ello, el total de uranio así localizado es muy elevado. Se han encontrado yacimientos

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DISTRIBUCI6N GEOGRAFICA

DE LOS MINERALES

DE HIERRO Y TORIO

u l MINERAL PRIMARIO DE URANIO - pethblendo, uroninito o MINERAL SECUNDARIO DE URANIO - cornotito, outunito @ DEPÓSITOS DE MINERAL DE URANIO SIN CONTENIDO I TORIO - monacito CONOCIDO 0 TORIO - torianito

+ DEPÓSITOS PRINCIPALES

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semejantes en otras partes de los Estados Unidos y en muchos lugares del mundo. Dos de los más prometedores se encuentran en Rum Jungle en el Northern Territory de Australia y en Radium Hill en Australia meridional.

Una tercera fuente de uranio la constituyen ciertas rocas que, una vez trituradas para extraer de ellas otros minerales que hacen posible económicamente la extracción del uranio, son sometidas a un tratamiento para que rindan la escasa concentración que en ellas hay de dicho mineral. En este caso, el uranio es, en realidad, un producto secundario ; buenos ejemplos son las minas de oro de la Unión Sudafri- cana y las canteras de roca fosfatada del sudeste de los Estados Unidos. En ambos casos el uranio contenido en la roca es escaso, pero el costo de la extracción, dadas las circunstancias, es tan bajo que explica las grandes cantidades de uranio producidas en ambos lugares.

Seguramente se descubrirán todavía otros minerales de uranio, ya que se trata de un elemento ampliamente disemi- nado por toda la tierra, calculándose que sus existencias representan unas 1/250.000 de las substancias que forman la corteza terrestre. En ese caso, las existencias de uranio serían tan importantes como las de plomo o zinc y cien veces mayores que las de plata. Además, existe una tonelada de uranio por cada kilómetro cúbico de agua del mar. Sin embargo, cuando la proporción de uranio es inferior al 0,l %, la extracción del metal resulta excesivamente onerosa. Pero la amplia forma en que se halla distribuído indica que seguirán encontrándose yacimientos de más alta concentra- ción en cantidades y lugares inesperados.

El resultado final es que de todos los yacimientos conocidos y utilizables de uranio puede obtenerse una energía de 25 a 50 veces superior a la correspondiente a todas las minas de carbón del mundo. Por consiguiente, es perfectamente lógico considerar el uranio como un combustible mundial que puede reemplazar el carbón.

Los minerales de torio también pueden llegar a ser fuente importante de combustibles nucleares, aunque hasta ahora no se haya utilizado ninguno de ellos. Este metal es mucho más escaso que el uranio y sus depósitos no se encuentran tan ampliamente diseminados, aunque el número de ellos conocido es bastante grande. En las costas de Travancor, próximo al extremo meridional de la península india, hay una extensa zona de arenas monacíticas, que en la actualidad representan la más rica fuente mundial de torio, donde se encuentra funcionando ya una instalación que puede tratar anualmente

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1.500 toneladas de arena para extraer de ella el torio. Tam- bién existen yacimientos más reducidos de monacita en Brasil.

EXTRACCIÓN

Los minerales de uranio contienen sólo de uno a cinco kilogramos de metal por cada tonelada de mineral. Para extraer esta pequeña proporción de uranio, por lo general distribuída por todo el mineral en partículas microscópicas, hay que comenzar por triturar primero una tonalada de roca en grandes trozos y luego pulverizarla. Se encuentra entonces ya lista para el proceso químico que, en el caso de la carnotita, supone la calcinación del mineral mezclado con sal a una temperatura aproximada de 550” ; luego, el lavado con agua, al que siguen varios y repetidos tratamientos con ácidos, con calor y, finalmente, el secado. Después de este proceso, que dura varios días, el mineral ha quedado reducido a unos kilogramos de un polvo negro grisáceo: el óxido de uranio en bruto.

La fase siguiente del tratamiento sirve para purificar el uranio eliminando todo vestigio de otros metales, algunos de los cuales acompañan al uranio persistentemente a través de la mayor parte de los procesos químicos. Sin embargo, la repe- tición de ciertos tratamientos especiales a base de ácido llegan a hacer desaparecer esas impurezas resultando un óxido de uranio puro de color marrón. Entonces debe eliminarse el oxígeno sustituyéndolo con flúor, de donde resulta el fluoruro de uranio, un polvo granuloso conocido con el nombre de <sal verde,.

La sal verde es, pues, la materia prima de la cual se obtiene el verdadero uranio, que es un metal denso, duro, brillante, un 50 % más pesado que el plomo (casi 19 gramos por centímetro cúbico). Tiene un aspecto muy semejante al del níquel, pero se deslustra con un orín gris cuando se expone al aire. Luego se lamina en largas barras que se cortan en lingotes de diez centímetros de largo, que pesan cerca de dos kilogramos cada uno. Esos lingotes se encierran en unos recipientes de aluminio estrechamente ajustados para protegerlos contra la acción del aire. En esta forma el uranio se encuentra, al fin, preparado para su uso en el reactor nuclear.

SEPARACIÓN

Sin embargo, los lingotes están compuestos de uranio natural, que es una mezcla de los dos isótopos U-238 y U-235. Para

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separarlos a fin de obtener U-235 puro, es preciso iniciar el proceso con la sal verde mencionada anteriormente. Sometida a tratamiento con flúor adicional, se transforma en hexafluoruro de uranio, así llamado porque sus moléculas contienen seis átomos de flúor por cada átomo de uranio. Este es el único cuerpo compuesto de uranio que puede adquirir estado gaseoso, condición necesaria para que los dos isótopos de uranio puedan separarse mediante el proceso de difusión gaseosa que hemos visto descrito en el capítulo anterior. A una temperatura normal, el hexafluoruro de uranio es un cuerpo sólido muy corrosivo, pero a una temperatura elevada se evapora, convir- tiéndose en un gas pesado. Conservándolo a una temperatura elevada se puede producir su difusión lenta y repetidamente a través de las paredes porosas de muchos kilómetros de tuho. Después de permanecer en este estado durante varios meses en la planta de difusión gaseosa, sale convertido en hexafluoruro de U-235 puro, el cual finalmente se reduce a su forma metálica.

El uranio-235 es el combustible nuclear fundamental, por ser el único material físil que se ha encontrado en la naturaleza. Puede servir directamente para la producción de energía o puede utilizarse en las reacciones de fisión para convertir el uranio-238 en plutonio. Este es el segundo combustible nuclear físil. Sin embargo, su producción sólo puede llevarse a cabo en un reactor nuclear, y, en consecuencia, será estudiado en el capítulo siguiente. El desarrollo de la producción de fuerza nuclear traerá consigo posiblemente el que el torio sea también tratado en los reactores nucleares para convertirlo en uranio- 233 físil, con lo que se añadiría un tercer combustible a las fuentes de energía de la era nuclear.

Es indudable que la producción de combustibles nucleares a base de minerales es compleja y costosa. Requiere tantos conocimientos especiales y pericia por parte de los químicos como los reactores exigen a su vez de los físicos. Además, es necesaria una gran cantitad de instalaciones metalúrgicas y plantas químicas de alta complejidad, que sólo pueden ser construídas y mantenidas por una industria muy desarrollada y especiali- zada. Todo eso, junto con la circunstancia de que sólo muy pocos países cuentan con yacimientos de uranio, significa que durante algún tiempo todavía sólo algunas naciones podrán producir combustibles nucleares y que aquéllas que quieran basar el desarrollo de su potencial industrial en dichos combustibles tendrán que hacer uso de las cantidades que las primeras pongan a su disposición.

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CAPíTULO IV

REACTORES

Para el sencillo habitante de las ciudades o del campo, la utili- zación de la energía nuclear significará simplemente, en algunos casos, poder disponer de energía eléctrica allí donde en la actualidad no existe ; en otros, un suministro más abundante, y, en la mayoría de los lugares, un abaratamiento de la electricidad. Esta circulará, como en la actualidad, por cables que procederán de grandes centrales generadoras. Como las centrales hidroeléctricas actuales, las nucleares serán de gran tamaño y suma complicación técnica ; el capital necesario para su instalación será aportado por el gobierno o por importantes sociedades ; y las operaciones técnicas correrán a cargo de un reducido número de ingenieros y hombres de ciencia muy especializados. Pero en lugar de convertir la energía engendrada por la veloz caída de grandes masas de agua al ser liberada ésta de un dique de retención, las nuevas centrales transfor- marán en el interior de los reactores nucleares y en condiciones perfectamente determinadas la energía contenida en partículas nucleares infinitamente más rápidas, liberadas de sus enlaces dentro de los átomos.

Un reactor de ese tipo se denomina a menudo un «horno atómico», debido a que funciona a una temperatura elevada, a que el uranio puede considerarse como el combustible y a que el primer producto directo es el vapor. Pero difiere de un horno en que no necesita aire y puede por lo tanto trabajar durante años estrechamente encerrado bajo una coraza de cemento e incluso bajo el agua. Una vez cargado con material físil, la reacción nuclear se realiza automáticamente y sólo necesita una inspección apropiada para regular el porcentaje deseado de producción energética.

Existen muchos tipos de reactores, construídos con diferentes finalidades: en la actualidad hay más de treinta funcionando continuamente en diversos países. Solamente dos de ellos -uno en un submarino norteamericano, y el otro en una pequeña central eléctrica de la U.R.S.S.- sirven exclusivamente para la producción de energía, pero todos ellos generan calor y consti-

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REAt

CORAZA DE CEMENTO

BARRA DE (ONTRDL DE ACERO AL BORO

RETIRADA DE LOS TUBOS DE ALUMINIO DUE CONTIENEN ISÓTOPOS

CORAZA PROTECTORA DE PLOMO

k MODERADOR DE GRAFITO

TUBOS DE ALUMINIO QUE CONTIENEN URANIO

SOPDRTES DEL GRAFITO

AGUJEROS PARA LOS TUBOS

ZTOR NUCLEAR <PILAS DE UR ANIO

tuyen etapas preliminares para la producción de energía. Todos funcionan con arreglo a los mismos principios y presentan cinco importantes características comunes.

El núcleo o alma. En el centro del reactor se encuentra la pequeña masa del combustible físil, ya sea uranio-235 o plutonio, cuyos átomos explotan uno por uno cuando chocan con un neutrón. Los fragmentos vuelan separadamente a velocidades muy elevadas y transportan la mayor parte de la energía, que se libera en forma de calor. Esta reacción se desencadena espontáneamente, quizá debido al choque de un rayo cósmico procedente de una estrella lejana. Una vez comenzada, la reacción continúa, ya que cada núcleo atómico que explota expele dos o tres neutrones que, a su vez, ocasionan la explosión de núcleos de otros átomos vecinos. Esta es la «reacción en cadena», que se sustenta en su propia energía y continúa inde- finidamente, con la única condición de que se disponga de bastantes núcleos atómicos físiles para mantener la continuidad.

EL moderador. La velocidad de los neutrones emitidos en la explosión de un átomo es sumamente grande, casi tanto como la velocidad de la luz. A esa velocidad, los neutrones son muy penetrantes, por ser eléctricamente neutros, y escapan con facilidad del núcleo e incluso del reactor. Lógicamente, aqué- 110s que llegan a escaparse se pierden y no son de utilidad alguna. Por ese motivo, se utiliza un «moderador» para reducir su velocidad. Cuando los neutrones golpean el moderador, se produce una colisión elástica, ceden parte de su energía al moderador y reducen su velocidad. A esta velocidad reducida pueden capturarlos mucho más fácilmente los átomos de uranio para continuar la reacción de fisión.

Esas colisiones elásticas tienen máxima eficacia para reducir la velocidad de los neutrones cuando la partícula del moderador con la que choca el neutrón no es mucho mayor que el neutrón mismo. Por consiguiente, el moderador debe estar formado por un material cuyos átomos sean pequeños: los grandes átomos de los metales pesados no sirven para ese fin. El moderador más eficaz es el agua pesada, que es el óxido de un isótopo del hidrógeno (hidrógeno pesado) cuyos átomos tienen un peso de dos unidades (como unidad tomamos el peso de un átomo de hidrógeno ordinario). El agua ordinaria es el óxido del hidrógeno ordinario, pero en su estado natural siempre contiene una muy pequeña proporción (l/S.OOO) de la forma isotópica más pesada. Esta última puede separarse utilizando un largo y costoso proceso que hace ascender el

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costo del agua pesada a 100 dólares aproximadamente el litro. Como se necesitan grandes cantidades del moderador, el agua pesada se utiliza raramente con ese fin.

El moderador más corriente es el grafito, compuesto de átomos de carbono de un peso atómico de 12. Aunque esto representa 12 veces la masa del neutrón, es mucho menor que la de las substancias sólidas más comunes. En la mayoría de los reactores nucleares se utiliza como moderador el grafito en bloques, ya que este producto se puede obtener en grandes cantidades a un precio relativamente bajo.

Las barras de control. Cuando se ha preparado de una forma conveniente, la reacción de fisión se desarrolla automáticamente y no requiere ningún esfuerzo ni atención para mantenerla en actividad. Por el contrario, hay que procurar que no se efectúe demasiado deprisa ni en un grado excesivo siendo, por lo tanto, necesario contar con algún dispositivo para regular su marcha, para reducirla e incluso para detenerla por completo. Eso se consigue de forma muy sencilla en un reactor por medio de barras o de láminas de una substancia que detenga y absorba los neutrones que chocan con ellas, sin alterarlos ni destruirlos. Tales substancias son poco corrientes, pero pueden utilizarse dos metales apropiados : el boro y el cadmio, siendo este último el más conveniente. Por tanto, se construyen los reactores de manera que puedan insertarse y retirarse a voluntad desde el exterior barras de cadmio en el alma del reactor. Una vez colocadas en su lugar, las barras «sustraen» los neutrones emitidos en la fisión espontánea de algunos átomos del combustible impidiéndoles de esa forma chocar con otros núcleos de uranio, con lo que se detiene la reacción. A medida que se van retirando gradualmente del alma, la reacción en cadena se reanuda y recupera velocidad. Esta puede mantenerse al nivel deseado ajustando la posición de las barras de control y puede detenerse casi instantáneamente insertando las barras totalmente. Como medida de seguridad, el control se suele efectuar automáticamente por medio de instrumentos que miden continuamente lo que se llama el «flujo neutrónicos, o sea el número de neutrones activos en todo momento.

EL refrigerante. El producto principal del reactor es la ener- gía, que se libera directamente en forma de dos o tres frag mentos de gran velocidad de cada núcleo de uranio que explota. Esos fragmentos chocan con todas las substancias del reactor y como son macizos y de un tamaño aproximado al del átomo, producen en las moléculas de estas substancias una

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0.4~ Rloc:~, TENNESSEE. Frente de la “apila” de grafito de Oak Kidge. t Por cortesía del Oak Ridge National Lahoratory.)

N~TIONAL KEACTOK TESTIWG S~anoni, IDAH<). Reactor de la NRTS de Idaho para la prueba de nuevos materiales. Después de completar las pruebas realizadas durante el verano, el reactor se utiliza para irradiar materiales cuyo uso se proyecta en otros reactores más perfeccionados. (Por cortesía del Idaho Operations Office.)

CHICAGO, ILLtNóts. El funcionamiento del nuevo reactor de investigaciones del Argonne National Laboratory se regula desde la «sala de controles» que muestra la fotografía. Las dos escalas, al nivel de la mirada del operador, son galvanómetros de haz luminoso que registran la producción energética del reactor. Sobre ellas hay cuatro esferas indi- cadoras que registran la posición de las cuatro barras de control que determinan la producción del reactor; hay otra barra, destinada a afinar aún más esta regulación, cuya posición está indicada en el cuadro central. Debajo del reloj se ven 50 luces anunciadoras que advierten sobre las condiciones de flujo, temperatura y presión del agua pesada, helio y aire que intervienen en el funcionamiento del reactor. Las cuatro grandes esferas a la izquierda del pupitre indican la temperatura y flujo del agua pesada, y computan, por medio de un circuito electrónico, la energía términa del reactor. Esta aparece registrada en el contador numérico de la derecha del pupitre. (Por cortesía del Arponne National Laboratory.)

HAIIWELL, REINO UNIDO. « Gleep », reactor nuclear.

rápida vibración que llamamos calor. De esa forma, los frag mentos se detienen y se van acumulando gradualmente en el alma del reactor como impurezas químicas. Finalmente, como en el caso de las cenizas en un horno, hay que sacarlas. Pero también hay que eliminar el calor para impedir que todo el reactor adquiera una temperatura que impida su manejo.

En los primeros reactores de pequeño tamaño, el enfriamiento se conseguía sencillamente haciendo circular una corriente de aire a través de los mismos. En algunos grandes reactores actuales se utilizan gases comprimidos, tales como el anhídrido carbónico. En otros se utilizan grandes cantidades de agua que circulan a través de tuberías dentro del reactor. Para un gran reactor puede llegar a necesitarse todo un río. Todo este calor se desperdiciaba en los reactores que se utilizaban principalmente para la producción de plutonio, para obtener isótopos especiales (véase capítulo VI), para el estudio del efecto de los neutrones sobre los materiales de construcción del reactor o para otros fines de investigación.

Pero es evidente que una industria de producción de fuerza basada en la energía nuclear debe captar y utilizar todo ese calor mediante un procedimiento que lo transfiera desde el interior del reactor a una caldera de vapor o a cualquier otro mecanismo que utilice el calor. El aire no es un agente eficaz para recoger y liberar posteriormente el calor. El agua ofrece la desventaja de que hierve a una temperatura relativamente baja. Es preferible un líquido con alta temperatura de ebulli- ción, como el mercurio, porque permite operar a una temperatura elevada y de esa forma transportar gran cantidad de calor en un reducido volumen de líquido. En la actualidad, se prefiere para ese fin una aleación de metales menos comunes : sodio y potasio.

Por consiguiente, la función del refrigerante no es sencillamente proteger el reactor impidiendo que alcance una temperatura exesiva. Es el vínculo esencial entre el reactor que engendra energía y la central que hace aprovechable esa’ energía, como veremos en el próximo capítulo.

La coraza. Todo reactor nuclear comprende aún otro elemento esencial más, aunque éste no interviene verdaderamente en el trabajo del mismo. Se trata de una espesa coraza que debe rodearlo por todos los lados para protegar al personal que lo maneja de las penetrantes radiaciones que se engendran en el interior del aparato. Existen dos peligros: los neutrones extraviados que escapan a gran velocidad, a pesar de todos los esfuerzos realizados para detenerlos y utilizarlos, y los rayos

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gamma generados asimismo por las explosiones nucleares. Estos son verdaderamente rayos y no partículas : son radia- cionea de onda ultracorta, muy parecidas a los rayos X pero mucho más penetrantes. Una brevísima exposición a los neutrones puede ser fatal, y los rayos gamma necesitan muy poco tiempo más para producir efectos mortíferos. Por esta razón se coloca una sólida coraza de unos dos metros de cemento que rodea completamente al reactor y que absorbe esas peligrosas radiaciones. Puede utilizarse también una coraza más delgada de acero o de plomo, pero en todo caso la absorción de las radiaciones debe realizarse necesariamente por medio de un muro macizo de átomos pesados.

Esta coraza es la que da al reactor, aunque sea pequeño, la apariencia de un tamaño impresionante. Ella es también el obstáculo que impide el uso de los reactores nucleares como motores de automóviles o calderas de calefacción en viviendas reducidas. Una protección tan pesada sólo es factible en las grandes instalaciones de producción de fuerza industrial.

LA PRODUCCIÓN DEL PLUTONIO

De los numerosos tipos especiales de reactores que funcionan en la actualidad, el primero y aún el más importante es el que no tiene como finalidad principal la producción de energía, sino la reacción nuclear que transforma el uranio-238 ordinario en plutonio. Este elemento no se encuentra en la naturaleza, pero, una vez producido artificialmente por medio del uranio, constituye un combustible nuclear físil de un valor igual al del uranio-235. De este modo, se hace utilizable el U-238 que no es físil, y como consecuencia se aumentan en 140 veces las existencias de combustible nuclear disponible en la tierra.

Teóricamente el proceso es sencillo, según se describe en el capítulo II. El núcleo del U-238 absorbe un neutrón de la desintegración del U-235 y se convierte en U-239 que, a su vez, de una forma automática y rápida, se transforma en plutonio. Pero en la práctica es preciso vigilar muy cuidadosamente este proceso a fin de que el U-238 absorba la mayor cantidad posible de los neutrones del U-235. Al explotar, cada núcleo del U-235 forma dos o tres neutrones (2,5 como promedio). Uno de ellos debe hacer explotar otro núcleo de U-235 para que la reacción prosiga. Si se desea producir más combustible del que se consume, el otro o los otros dos neutrones deben servir para producir plutonio, lo cual significa que hay que evitar toda pérdida de neutrones y utilizar cuidadosamente el moderador

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para reducir la velocidad de los neutrones hasta conseguir la que mejor facilite su captura por los núcleos del U-238. El plutonio se va acumulando en el alma del reactor completamente mezclado con el uranio, y llega un momento en que es preciso efectuar la separación química de ambos, operación que reviste suma dificultad por la intensa radioactividad de 10s

demás fragmentos nucleares existentes en el reactor (véase capítulo VI).

EL REACTOR CREADOR

Como el reactor destinado a fabricar plutonio engendra calor y como todo reactor destinado a producir calor y fuerza puede asimismo originar plutonio, uno de los reactores más intere- santes e importantes es una combinación de ambos, es decir, un reactor que genera fuerza motriz utilizable y al mismo tiempo produce plutonio. Si puede producir dicho tipo de reactor un átomo de plutonio por cada átomo de U-235 utilizado, en realidad no gasta combustible, ya que reemplaza todo el usado. La Comisión de la Energía Atómica de los Estados Unidos ha hecho funcionar durante tres años un reactor de ese tipo, y se ha demostrado que su producción de combustible es superior a su consumo. Como en realidad <crea» combustible, se lo llama reactor «creador» o <reproductor». Su importancia reside en la posibilidad de producir para la venta el valioso plutonio como un subproducto de la producción energética, con lo que se reduce el costo del funcionamiento del reactor y, en definitiva, el costo de la producción de energía nuclear. Un generador de energía que produce más combustible que consume es no sólo uno de los aspectos más extraordinarios de esta nueva técnica nuclear, sino también uno de los factores que hacen esperar que el empleo de reactores nucleares conse- guirá reemplazar, más pronto o más tarde, las actuales centrales térmicas de producción de energía eléctrica que utilizan el carbón como combustible.

TIPOS ESPECIALES

Se han construído gran número de reactores experimentales especiales. En uno de ellos los lingotes de uranio se han reemplazado por una solución acuosa de sales de uranio (sul- fato o nitrato), que combina de esa forma el combustible y el moderador en un solo líquido («caldo»), refrigerado por

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medio del agua que pasa por una cañería en espiral en el depósito de acero. En otro tipo de reactor el alma y el moderador están suspendidos en un tanque de agua de seis metros de profundidad que sirva al mismo tiempo de refrigerador y de coraza. En otro, incluso se utiliza con tres fines una solución acuosa de sales de uranio : hace de combustible, moderador y refrigerador. Otras variedades utilizan U-235 puro en el alma, o uranio natural enriquecido con diferentes porcentajes de U-235 o, finalmente, sólo uranio natural. Un reactor reciente emplea un metal muy ligero como moderador, el berilio, en lugar de grafito o de agua pesada. Otro reactor importante tiene como única finalidad comprobar el efecto del bombardeo de los neutrones a elevadas temperaturas sobre diversos tipos de acero, zirconio y otros metales, con el fin de buscar materiales componentes que tengan mayor duración que los que hasta ahora se conocen, 0 que resistan temperaturas más elevadas. Existe un reactor destinado a producir una intensa «tempestad neutrónicaa, el cual se emplea para transformar materiales corrientes en sus isótopos radioactivos utilizados en las investigaciones médicas y otras. Todos estos datos demuestran que aún no se ha sobrepasado el tipo experimental de reactor y que los nuevos descubrimientos y los nuevos modelos ocasionarán mejoras radicales en los futuros reactores.

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CAPíTULO V

UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA

LA ENERCíA ES NECESARIA

Una comparación entre el promedio de ingresos anuales por persona y el consumo medio anual de energía en varios países característicos nos revela de manera sorprendente el estímulo para el desarrollo de la energía nuclear como fuente de fuerza industrial. En la actualidad se conocen varias fuentes de energía : el carbón ; el petróleo, el gas natural y la energía hidráulica * , pero para la comparación a que nos hemos refe- rido la energía producida por las tres últimas fuentes puede calcularse en función del carbón e incluirse en esta categoría. Así resulta que se consumen por habitante 8 toneladas de carbón en los Estados Unidos, 4,5 toneladas en el Reino Unido y en Noruega, 1 tonelada en el Japón, y la décima parte de una tonelada en la India. Paralelamente, el promedio de los ingresos económicos por persona es, aproximadamente, de 2.000 dólares en los Estados Unidos, 1.000 dólares en el Reino Unido y Noruega, 100 dólares en el Japón y 50 dólares en la India. Estas cifras, aunque no son exactas, demuestran claramente que la altura del nivel de vida elevado está estrechamente relacionada con el consumo de energía.

La desproporción que se observa entre las naciones es asom- brosa. El hecho de que todos los Estados hoy agrupados en las Naciones Unidas lo están en pie de igualdad constituye un fuerte estímulo para elevar el nivel de vida en el mundo entero. Lo cual significa no sólo aumentar el abastecimiento en productos alimenticios y mejorar las condiciones de higiene pública sino también aumentar la provisión de energía. La primera de estas tareas incumbe a la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación ; la segunda a la Organización Mundial de la Salud y la última, por ser esencialmente de carácter educativo, a la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco).

La mayoría de las naciones que consumen poca energía

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poseen recursos insuficientes de combustibles actuales. Ahora bien, si se ha de llevar el nivel de vida de todos los pueblos al nivel del más avanzado, las minas de carbón y los yacimientos de petróleo conocidos en todo el mundo sólo serían suficientes para un período no mayor de veinte años aproximadamente. Pero los recursos de uranio y de torio hoy conocidos propor- cionarían energía durante un período de quinientos a mil años. Además, si se dependiera únicamente del carbón, el mero transporte de millares de millones de toneladas de carbón por año desde las minas hasta los alejados centros de utilización constituiría un gasto imposible de sufragar. Considerando que una tonelada de combustible nuclear equivale a 2.500.000 toneladas de carbón, al recurrir al empleo de combustibles nucleares quedaría resuelto el problema del transporte. Son éstas las razones básicas en que se funda la atención que presta la Organización de las Naciones Unidas a las perspectivas que ofrece la energía nuclear.

LA PRODUCCIÓN DE VAPOR

Quizá por medio de investigaciones suplementarias se podría llegar a convertir directamente en electricidad la energía de los neutrones liberados y de las partículas nucleares más grandes. Pero en la actualidad, el reactor nuclear libera esa energía bajo la forma de calor transmitido al refrigerante, de modo que la tarea de producir energía consiste en captar el calor del refrigerante y transformarlo en electricidad, que es la forma más conveniente para utilizar la energía a distancia. Ahora bien, la transformación de calor en electricidad es una operación corriente en toda planta productora de energía eléctrica que utiliza carbón, de modo que la única diferencia en el caso del empleo de la energía nuclear es la fuente del calor.

Una moderna central hidroeléctrica genera electricidad por medio de dínamos gigantescas que giran debido a la velocidad y la presión del agua que cae en una turbina hidráulica ; en las centrales térmicas es la presión del vapor de una caldera la que hace girar la turbina de vapor. En este último caso se obtiene una gran eficiencia -que significa bajo costo- si la temperatura y por consiguiente la presión del vapor son muy elevadas. Por lo general, un grupo termoeléctrico que trabaje con vapor a una presión de 15 kg por cm’ consumirá el doble de carbón que otro que funcione a 90 kg por cm”, en cuyo caso la temperatura del vapor alcanza más de 500” C. Por lo tanto, los técnicos se proponen hacer funcionar el reactor nuclear a

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la mayor temperatura posible y utilizar un líquido refrigerante que transmita el calor a la caldera a una temperatura de 500” C. Este también es el motivo de las intensas investigaciones que se llevan a cabo actualmente para descubrir nuevos materiales de construcción (como por ejemplo el metal zirconio) para los reactores y metales líquidos más eficaces que sirvan de refrige- rantes. Estos materiales deben resistir no sólo a temperaturas muy altas sino también al intenso bombardeo neutrónico que han de sufrir en el reactor sin perder su resistencia u otras cualidades. El zirconio es un metal excelente para reemplazar al acero, pero, como todo material nuevo, es caro. En pocos años, su precio ha disminuído de 660 dólares a 33 por kilogramo, y sin duda seguirá disminuyendo a medida que aumente su producción. Este es sólo un ejemplo de los problemas que la nueva industria de la energía nuclear plantea a los técnicos.

Otra dificultad es la posibilidad de que el líquido refrigerante se vuelva radioactivo al ser fuertemente bombardeado mientras está en el reactor (véase capítulo VI), constituyendo así por su emisión de penetrantes radiaciones un peligro para el personal. Por ello es corriente bombearlo del reactor y pasarlo a un Gntercambiador térmico» donde transmite su calor a un segundo refrigerante, que de este modo adquiere la alta temperatura del primero, pero no su radioactividad. Este segwndo refrigerante pasa luego a las calderas donde transforma el agua en vapor a alta presión que hace funcionar las turbinas, las cuales, a su vez, hacen girar las dínamos generadoras de la energía eléctrica.

COSTO

El éxito de la energía nuclear como fuente de energía industrial dependerá del costo de la energía así producida. Es evidente que en los países importadores de carbón esta clase de energía será más barata que la actual, y tanto más barata cuanto más lejano sea el lugar de origen del carbón importado. En las regiones donde el carbón se obtiene a bajo precio, es probable que la energía nuclear sea más cara, por lo menos en un principio. La decisión en favor de uno u otro sistema es cuestión local, pues el precio del carbón varía considerablemente de unos lugares a otros.

Sin embargo, podemos intentar un cálculo. Ante todo, el costo de la conversión del vapor en electricidad es el mismo en las centrales nucleares y en las termoeléctricas, pues esa fase es idéntica en ambos procedimientos. La única diferencia

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PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA NUCLEAR

CON REFRIGERACIÓN DE AGUA IESOUEMA SIMPLIFICAnn

I z? I ‘7 r-’ 1. REACTOR -1 h p’ /-JJ 2. BOMBA -

3. CALDERA 4. BOMBA 5. CONDENSADOR 6. TURBINA 7. GENERADOR

SISTEMA PRIMARIO SISTEMA DE PRODUCCION DE VAPOR

radica en el costo de la producción del vapor de agua. Son tres los factores más importantes que determinan ese costo: el costo del combustible, de la conservación y mantenimiento de maquinaria, y las inversiones de capital necesarias.

La energía nuclear presenta la ventaja de que el costo del combustible es despreciable pues aunque el U-235 físil es muy caro (por lo menos 20.000 dólares por kilogramo), este gasto es meramente parte de la inversión de capital, ya que según el principio del funcionamiento del generador «reproductor», dicho combustible es constante y automáticamente reemplazado por plutonio nuevo, que es tan eficaz como el U-235. El costo del combustible queda, pues, reducido al de la cantidad de uranio ordinario que se utiliza para obtener plutonio. El uranio cuesta aproximadamente 75 dólares por kilogramo y 10 kilogramos de uranio producirán 54 millones de kwh de energía eléctrica, cantidad suficiente para una ciudad relativamente grande durante un año. Por consiguiente, el precio del combustible propiamente dicho no es más que 0,000013 dólares por kwh. El precio actual de la energía eléctrica es de aproximadamente 0,Ol dólares por kwh ; por lo tanto, el costo del combustible nuclear se encuentra tan próximo a cero que se puede despreciar.

Pero el reactor requiere para su mantenimiento ciertos gastos elevados que no son necesarios en una central termoeléc- trica. Después de haber funcionado durante algún tiempo -un año o más-, la acumulación de los productos de fisión en el alma del reactor es un obstáculo para la utilización eficiente de los neutrones, debiendo eliminarse dichos productos de fisión. Es necesario retirar toda el alma y purificarla por medio de un procedimiento químico difícil y costoso. Se ha calculado que el costo de este procedimiento representa diez veces el costo del combustible o sea aproximadamente 0,013 céntimos de dólar, cifra que aún es muy pequeña pues representa poco más que el 1 % del costo actual de la energía eléc- trica. En realidad, el plutonio, que también es un producto del funcionamiento del reactor, se puede retirar y purificar al mismo tiempo. Si el reactor es un buen «reproductor», la cantidad de plutonio producida será mayor que la carga inicial de U-235, y ese sobrante puede venderse y compensar así el costo de la operación química de purificación. De este modo, el único gasto es el del mantenimiento del reactor, que no es elevado.

Lo que sí es importante es la inversión de capital necesaria para construir un reactor, inversión mucho mayor que la que requiere una planta termoeléctrica alimentada con carbón.

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En los Estados Unidos, donde se han construído la mayoría de reactores actualmente en uso, una planta termoeléctrica de carbón cuesta alrededor de 130 dólares por kw de capacidad, mientras que la construcción de una planta nuclear cuesta, por lo menos, el doble. Se ha calculado que una planta nuclear de 60.000 kw que se esté construyendo en la actualidad costará aproximadamente 30 millones de dólares en vez de 7 millones de dólares que costaría una planta alimentada con carbón. Indudablemente, el costo de los reactores disminuirá a medida que se conozca mejor su mecanismo y que se mejore su construcción gracias a las investigaciones suplementarias. Pero, por el momento, puede decirse que, debido al elevado costo de construcción de las centrales, el precio de la energía nuclear es probablemente superior al precio de la energía producida con carbón en aquellas regiones donde el carbón es abundante y barato, pero es, sin duda, inferior allí donde el carbón es caro. Se estima que el precio máximo del carbón «barato» es de 10 dólares por tonelada.

usos

La utilización de la energía de origen nuclear en la industria y el comercio se está iniciando en la actualidad. Varios reactores experimentales construidos en Inglaterra, Canadá y los Estados Unidos con fines distintos a la producción de energía -por ejemplo, el «reactor reproductor» en los Estados Uni- dos- se utilizaron secundariamente en la generación de fuerza para su propio sistema de alumbrado, o para el de los edi- ficios vecinos. La U.R.S.S. ha anunciado que el 27 de junio de 1954 se puso en marcha «la primera central de fuerza industrial accionada por la energía atómica, con una capacidad útil de 5.000 kilovatios, para engendrar electricidad para la industria y la agricultura en los distritos circumvecinos». En junio de 1955 el Sr. G. M. Malenkov, ministro de las Centrales de Energía Eléctrica afirmó, con carácter oficioso, que próxima- mente se pondría en actividad una central muy importante de 50.000 kilovatios. En Inglaterra se viene construyendo desde varios años una central de 50.000 kilovatios que debe entrar en plena actividad de producción a principios de 1956. En los Estados Unidos también se ha empezado a construir una central de 60.000 kilovatios. En Francia, Canadá, Noruega, Holanda, Bélgica y Suiza se proyecta la construcción de centrales de energía industrial.

El éxito obtenido con el empleo del primer gran generador

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NATIOI’;M. REACTOR TESTIIVC STATION, IDAHO. En esta réplica del rasco de un submarino funciona experimentalmrnte la primera maquinaria atómica, denominada Mark 1, que ron muy pocas modificaciones pro. pulsa, bajo el nombre de Mark II, el submarino norteamericano Nrtutilus. Esta instalación experimental es una repetición casi exacta de la maqui. naria instalada en el «Nautilus». (Por cortesía de la Westinghouse Electric Corporation.)

-

CENTRAL NLICLEIR. Esbozo de la primera central nuclear de los Estados Unidos de América, que de construirá en Shippingport (Pensilvania), cerca de Pitshurgo. (Por cortesía de la Westinghouse Atomir Power lXvision.1

nuclear para la propulsión de un submarino norteamericano permite esperar que se pueda emplear la energía nuclear con fines comerciales. Este submarino se construyó sin tener en cuenta el costo de su funcionamiento debido a la gran ventaja que presenta para los fines navales el que el motor nuclear no necesite aire y pueda por lo tanto la nave quedar submergida durante largos períodos. Otra gran ventaja desde el punto de vista militar es que las máquinas nucleares no necesitan rea- bastecerse de combustible ya que el uranio inicial sirve para hacer funcionar el reactor y proporcionar energía para la pro- pulsión durante miles de kilómetros y muchos meses o años. Esta misma ventaja ha llevado a estudiar la construcción de aeronaves accionadas por la energía nuclear, lo cual, si fuese posible, significaría el comienzo de una fase de desarrollo ilimi- tado en la aviación, puesto que no habría que reabastecer en combustible a los aviones. Pero aún queda por resolver el problema de elevar un reactor nuclear de peso tan elevado y de proporcionar un blindaje adecuado para proteger la tripula- ción contra las radiaciones.

CAPiTULO VI

RADIOACTIVIDAD

RADIOACTIVIDAD NATURAL

«Fisión» es el término que se aplica a la súbita y violenta escisión del núcleo de algunos átomos pesados (de uranio-235, uranio-233 y plutonio-239) cuando reciben el impacto de un neutrón rápido y se separan en dos o más fragmentos que? a su vez, dan origen a núcleos de átomos de menor masa (generalmente de 80 a 140 unidades). No se trata de un proceso que se produce continuamente en la naturaleza, aunque probablemente ocurre siempre que los rayos cósmicos inciden sobre los átomos fisionables.

La radioactividad es un proceso algo análogo, pues también significa una desintegración nuclear: sin embargo, es absolu- tamente diferente en su causa, en el proceso y en los efectos. Fué observada por vez primera en 1896 por Henri Becquerel en el uranio corriente aunque el mejor ejemplo lo tenemos en el radio, descubierto dos años más tarde por Pierre y Marie Curie. Los núcleos de todos los átomos radioactivos son inestables por su propia naturaleza y más tarde o más temprano, se desintegran espontáneamente. El proceso es tan plenamente automático que no se conoce procedimiento humano alguno capaz de apresurar o retardar su ritmo. En todo elemento radioactivo se desintegra una reducida proporción de los nú- cleos atómicos cada segundo. Cuando esta fracción es grande, la actividad es intensa, y puede darse el caso de que todos los átomos se rompan transformándose en un instante en algo distinto; en otros casos, esa transformación durará minutos y hasta horas. Cuando la fracción es pequeña, la radioactividad es también débil, y los elementos radioactivos pueden perdurar durante años o siglos. El método más recomendable para medir el grado de inestabilidad de los átomos y, en consecuencia, de la intensidad de su radioactividad consiste en registrar el tiempo que se requiere para que una cantidad cualquiera del elemento se reduzca a su mitad. Por ejemplo, el radio se desintegra a un ritmo tal que un gramo del mismo se reducirá a su mitad en

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1.590 años. ‘Este período de semideaintegración es lo que se denomina su «media vida». Para el uranio se necesitan 4.000 millones de años, para el polonio sólo 136 días.

La otra distinción capital entre fisión y radioactividad consiste en que, en esta última, el núcleo no se desintegra en fragmentos nucleares importantes sino que únicamente lanza pequeñas partículas que pueden ser una «partícula alfa, (el núcleo de un átomo de helio, compuesto de dos protones y de dos neutrones, los cuatro fuertemente ligados entre sí) o un electrón. Debido a la gran velocidad a que son emitidas y a su trayectoria rectilínea, se las conoce con el nombre de rayos, «rayo alfa» y «rayo beta» respectivamente: y estos últimos son los electrones. Sin embargo, la emisión de un electrón ya siempre acompañada de una explosión o vibración de una penetrante radiación ondular, muy parecida a los rayos X y conocida con el nombre de «rayos gamma», que se esparcen en todas las direcciones a semejanza de la luz que emite una lámpara eléctrica.

Cuando un núcleo expulsa una partícula alfa o un electrón, se transforma su carga eléctrica, la cual altera también el número de electrones existentes en las capas exteriores del átomo, transformando al mismo tiempo sus propiedades quí- micas. De esta suerte, todos los elementos radioactivos se desintegran en una sucesión de otros elementos, la mayoría de los cuales son también radioactivos y, por consiguiente, pasajeros. Pero todos ellos poseen también los átomos más pesados que se conocen, comenzando por el uranio y el torio. Después de las pérdidas sucesivas de partículas alfa, las masas nucleares se van reduciendo gradualmente hasta la del plomo-208. Sin embargo, el plomo es estable y no radioactivo, y los átomos menos pesados que los del plomo no son naturalmente radioactivos, aunque se dan muy contadas excepciones, y siempre de muy débil radioactivodad.

Todo esto se conocía bien cuando la fisión nuclear se con- virtió en una realidad científica. En efecto, la existencia de la radioactividad natural demostró que los núcleos atómicos, al menos los de estos átomos pesados, deben estar cargados de energía concentrada para lanzar ese género de rayos de gran potencia. En este sentido, el conocimiento de la radioactividad facilitó el camino para llegar a la fisión.

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RADIOISÓTOPOS

Pero, inesperadamente, la fisión nuclear ha venido a aumentar en gran manera la importancia de la radioactividad, porque las intensas conmociones nucleares que tienen lugar en el alma del reactor son capaces de transformar casi todas las variedades de átomos en formas radioactivas. Naturalmente, esto comprende aquellos fragmentos nucleares del uranio que se acu- mulan en el interior del reactor y que durante largos períodos pueden quedar sometidos a un bombardeo de un haz compuesto de un billón de neutrones por segundo y por centí- metro cuadrado. En tales choques, pueden absorber o perder neutrones, ganando o perdiendo masa por este procedimiento sin sufrir alteración alguna en sus propiedades químicas; los átomos resultantes son isótopos de elementos químicos conocidos. No es preciso que sean radioactivos, pero de los 1.300 isótopos que actualmente se conocen de los 100 elementos conocidos, unos 800 son radioactivos, y por ello se denominan radioisótopos.

La acumulación de estos isótopos en el reactor hace que su interior -y en realidad todos los materiales contenidos en el mismo- sea tan «caliente» y tan difícil de manejar y purificar después de haber estado funcionando durante algún tiempo. La extracción y eliminación de los isótopos es uno de los problemas más graves que se plantean en la utilización de la energía nuclear, ya que la intensidad de su radiación es igual a la que emitirían toneladas de radio y, por lo tanto, fatal para todo ser viviente. Por consiguiente, es preciso manejarlos a distancia estando los operadores en todas las etapas sepa- rados de los materiales por muros sólidos que absorban 10s

rayos. El problema final consiste en dónde recoger todos esos desperdicios (en la actualidad sin aplicación práctica alguna) a fin de que no causen daño, no sólo ahora sino también durante los siglos por venir cn que todavía dure su radioactividad. En la actualidad se entierran en fosas muy profundas teniendo cuidado de señalar claramente su posición.

Cuando explota una bomba atómica se producen, aunque en menor cantidad, radioisótopos similares que son lanzados a grandes alturas en el firmamento y descienden sobre una gran área de la superficie de la tierra, pero en una capa tan fina que no son nocivos excepto inmediatamente después de la explosión.

Esta radioactividad procede de muchos isótopos diferentes que tienen una gran variedad de semiperíodos de desinte- gración (media vida). Algunos de ellos sólo duran unos segun-

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iQUÉ ES UN IS6TOPO?

CARBONO 10 CAPilONO ll CARBONO 12 CARñONO 13 CARBONO 14

PROTONES 6 PROTONES 6 PROTONES 6 PROTONES 6 PROTONES 6

NEUTRONES 4 NEUTRONES 5 NEUTRONES 6 NEUTRONES 7 N.” DE MASA ii N.” DE MASA ii N.” DE MASA ii N.” DE MASA ii

NEUTRONES 1 N.” DE MASA 14

RADIOISÓTOPOS EMISORES DE RAYOS BETA PUROS PRODUCIDOS

EN UN REACTOR NUCLEAR (UTILIZADOS EN BIOLOGÍA Y MEDICINA)

Elemento

Hidrógeno

Carbono

Fósforo

Azufre

Cloro

Calcio

Arsénico

Estroncio

Estroncio

*Itrio

Plata

Bismuto

* Ikscrndienle radioactivo I i

Isótopo Media vida Energía máxima

de radiación

H3

c 14

P 32

s 35

Cl 36

Ca 45

As 77

Sr 89

\ Sr90 1 Y90

Ag 111 Bi 210

12,l años 0,011 mev.

5.100 años 0,154

14,3 días 1,712

87,l días 0,169

OJ 1.000.000 de años 0,64

180 días 0,25

40 horas 0,8 55 días 1,48

W30 años 0,65

62 horas 2,16

7,s días 170 5,0 días 1,17

HANFORD, & ASHINCTON. Para determinar la contaminación radioactiva de ciertos lugares es necesario utilizar ropa protectora especial. En este caso, el operador ha tenido que entrar por el túnel de material plástico e introducirse luego en la «vaina» que le aisla totalmente de todo lo que le rodea. Con un contador de radiaciones procura detectar la peli- grosa contaminación. (Por cortesía de la General Electric Company.)

-________-. ---

041~ RIDGE, TENNESSEE. Utilización de los radioisótopos con fines pací- ficos. Extracción de muestras radioactivadas. Un especialista controla la operación desde el punto de vista sanitario. (Por cortesía del Ejército norteamericano.)

dos o minutos. Durante ese período son intensamente radioactivos pero una o dos horas más tarde se ha perdido ya gran parte de la radioactividad. Al término de dos o tres días, ésta queda reducida en gran manera pues en ese tiempo han desaparecido los radioisótopos cuya media vida dura unas horas. Sin embargo, este residuo desaparece muy lentamente en el transcurso de los años.

LA UTILIDAD DE LAS RADIACIONES

Los radioisótopos, que son los residuos del funcionamiento del reactor, sirven hoy para muy pocas cosas, porque resulta difícil y costoso separar los isótopos que poseen radiaciones efectivas y largas medias vidas. Pero los isótopos purificados podrían destinarse a usos de importancia si su costo fuera reducido. A medida que se van haciendo más corrientes los reactores de energía nuclear, es probable que se desarrollen métodos de purificación económicos y que la venta de los isótopos llegue a ser una nueva fuente de recursos para la industria generadora de energía. Un estudio realizado en los Estados Unidos por el Stanford Research Institute para la Comisión de Energía Atómica de dicho país calcula que podrían obtenerse los productos impuros de fisión a un precio que oscile entre 0,02 dólares y 2 dólares el Curie. Como un Curie equivale a la cantidad de radiación producida por un gramo de radio, que antes valía 100.000 dólares, esto nos puede dar una idea de la nueva era que se abre en la apli- cación de la radioactividad. Ese mismo estudio estima además que los radioisótopos puros podrían producirse a un precio que varíe entre 1 y 100 dólares el Curie, y que de cada medio kilo de las substancias mezcladas e impuras del reactor sería posible conseguir hasta 30.000 curies.

Tan bajo costo haría posibles muchas aplicaciones industriales y comerciales de los radioisótopos. En realidad, algu nas están ya en uso como, por ejemplo, el empleo del estroncio radioactivo (0, como se lo denomina comúnmente, radioestroncio) para la activación de las substancias luminosas que se emplean en las esferas de los relojes, en las señales de las carreteras y otros signos similares. Otra de sus aplicaciones (basada en el hecho de que las radiaciones hacen del aire un conductor de electricidad) son los aparatos para contrarrestar los riesgos de la acumulación de electricidad estática cuando hay peligro de incendio a causa de las chispas eléctricas. A un costo de 5 dólares por Curie se podría

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utilizar en grandes cantidades el radiocesio como sustitutivo de los rayos X para tomar fotografías de sombras de 10s

metales, muy útiles en los procesos industriales. Probablemente una de las aplicaciones futuras más impor-

tantes en la que se podrá hacer uso de millones de curies consistirá en la esterilización sin calor de medicamentos y productos alimenticios. A 2 dólares el Curie, se puede emplear la radioactividad para la esterilización, por ejemplo, de la penicilina, la cual tiene que estar libre de toda bacteria o de todo otro germen infectivo pero que, sin embargo, no puede ser sometida al calor para su esterilización. Una breve expo- sición del medicamento a la radiación lo esteriliza totalmente, sin alterar en lo más mínimo sus propiedades. A 20 céntimos de dólar por Curie pueden utilizarse las radiaciones para matar los parásitos de triquina de la carne de cerdo o para esterilizar la carne en conserva y, al precio improbable de 1 céntimo el Curie, las radiaciones isotópicas podrían emplearse para esterilizar las hortalizas, de tal suerte que éstas podrían quedar al aire libre durante algunas semanas sin peligro de pudrirse.

ISÓTOPOS PUROS

Desde hace ya algunos años se viene utilizando gran número de radioisótopos puros, los cuales se obtienen insertando en un reactor nuclear, a través de un orificio tubular, una pequeña cantidad del elemento que se desea radioactivar o de uno de sus compuestos, y exponiéndolo seguidamente al bombardeo de neutrones durante el tiempo (generalmente, es cuestión de horas) que sea necesario para convertirlo en el radioisótopo. De esta suerte es posible fabricar isótopos especiales de determinadas propiedades químicas, con una radioactividad tenue y duradera o intensa pero de vida relativamente corta. De los 800 radioisótopos conocidos, 150 son utilizables y suficientemente estables para poder ser enva- sados y vendidos. En el capítulo siguiente nos ocuparemos de su utilización como «trazadores» en las investigaciones bio- lógicas, médicas, agrícolas e industriales. Desde 1946 la Comi- sión de Energía Atómica de los Estados Unidos ha enviado más de 35.000 cargamentos de radioisótopos a unas 1.000

instituciones de aquel país, y más de 2.000 cargamentos a unas 250 instituciones extranjeras. Los reactores que poseen los gobiernos del Reino Unido, Francia y Canadá están dando también muy buenos resultados en este sentido.

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REACCIÓN EN CADENA PRODUCCION DE ISOTOPOS

- A 0!4j MEV

// TRANSMUTACION //-

ESTABLE ‘MEDIA VIDA 5.000 AÑOS

ESTABLE MEDIA VIDA 14,3 DíAS

Hace ya tiempo que el radio se aplica en el tratamiento del cáncer, debido a que sus radiaciones poseen la virtud de destruir el tejido vivo mediante una breve exposición. SU utilidad para este fin justificaba el precio de 100 dólares por miligramo, equivalente a 100.000 dólares el gramo aunque rara vez se tenía en cantidades de un gramo. Hoy ha sido sustituido por el radiocobalto, que se fabrica en un reactor. Su precio es de unos 5 dólares para una cantidad que emite una radiación equivalente a la de un gramo de radio y es fácil de obtener en grandes cantidades. Por lo menos un hospital de los Estados Unidos posee un tubo emisor de radiocobalto cuya radiación equivale a la de un kilogramo de radio, o sea es casi la mitad de todo el radio puro que se ha producido hasta el presente. El radiocobalto tiene una gran ventaja sobre el radio, y es que puede dársele cualquiera forma, por ejemplo, la de placas aplicables a ciertas superficies del cuerpo humano, u otras formas complejas que se adapten a las diferentes posiciones que puede uno adoptar, o la forma de agujas o cápsulas de cualquier tamaño para su inserción en el organismo e, incluso, permite la fabricación de un hilo de cobalto-nilón que se introduce en el cáncer mismo. Para conseguir estas formas se trabaja primero con un isótopo estable (no radioactivo) de cobalto que luego se introduce en el reactor para que adquiera radioactividad.

En medicina se emplean otros isótopos puros, en parte debido a sus peculiares propiedades químicas. Por ejemplo, la glándula tiróidea absorbe el yodo y todo yodo que se ingiera con los alimentos o las bebidas se concentra en ella. Pero. si a un enfermo que tiene una glándula tiróidea excesivamente activa (hipertiroidismo) , se le hace ingerir una pequeña cantidad de radioyodo, éste pasa al tiroides y los rayos beta por él emitidos bombardean y destruyen suficiente número de células para redurcir la anormal actividad de la glándula. De parecida manera, un isótopo de boro se acumula en una clase de tumor cerebral, donde se le pueden dar propiedades radioactivas exponiéndolo durante un corto tiempo a un haz de neutrones; el boro radioactivo destruye entonte el tumor. Para formar los tejidos de los huesos, el cuerpo oti- liza compuestos de fósforo ordinario y, si a un enfermo se le da radiofósforo, éste pasa a los huesos. Allí actúa disminuyendo la producción de glóbulos rojos en la médula del hueso y aliviando de esta suerte la enfermedad llamada poli- citemia o poliglobulia, que se caracteriza por la excesiva producción de glóbulos rojos. Hasta ahora se ha fracasado en el empeño de descubrir un radioisótopo que se concentre

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en las células del cáncer, a pesar de que se están realizando incontables investigaciones con objeto de desarrollar un tratamiento simple del cáncer, que, sin intervención qui- rúrgica, destruyese los tumores malignos internos.

Todos los usos de los radioisótopos que se mencionan en este capítulo son en realidad utilizaciones de los potentes rayos que emiten, y se requieren cantidades adecuadas para ejercer su acción. Por el contrario, el capítulo siguiente estudia el empleo de los radioisótopos en cantidades extremadamente pequeñas y con radiaciones muy tenues, lo suficientemente fuertes para ser captadas por instrumentos sensibles, pero no lo bastante para qne sus rayos produzcan ningún efecto. Por eso se las utiliza como «trazadores» en muchos tipos de investigación.

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CAPíTULO VII

TRAZADORES

EN LA INDUSTRIA

La palabra «trazadores» ha venido a designar ciertos isótopos radioactivos de elementos químicos comunes que revelan su presencia por medio de radiaciones, las cuales permiten que el observador siga o «trace» sus viajes o aventuras, ya se trate del vuelo de un mosquito, de una corriente de un líquido en una tubería o el curso de los átomos de carbono de un terrón de azúcar a través del cuerpo humano. El fenómeno no se asemeja tanto a la observación del recorrido de una «bala trazadora» como a seguir las aventuras de un espía detrás de las líneas enemigas, o de un explorador en la jungla, escuchando su propia narración transmitida por una radio portable. Esta nueva técnica ha ampliado una vez más la capacidad del hombre para observar cosas y acontecimientos qne no podría descubrir con sólo sus sentidos, como sucede con el microscopio, el telescopio y el aparato receptor de radio.

El método se basa en el hecho de que casi todos los elementos químicos comunes pueden obtenerse hoy día en la forma de radioisótopos. Estos comprenden el carbono, el fósforo, el azufre, el yodo y muchos metales. El isótopo experimenta exactamente las mismas reacciones químicas que el elemento normal, y así puede formar parte de toda clase de compuestos quí- micos. De esta suerte, el anhídrido carbónico radioactivo, por ejemplo, puede ser usado por las hojas verdes para producir azúcar o almidón, que, en este caso, resultan ligeramente radioactivos. Estos compuestos, si son ingeridos por un hombre o animal, siguen la misma trayectoria que los demás alimentos y, como emiten radiaciones, se pueden localizar por medio de éstas en los distintos órganos. La mayor parte de los radioisóto- pos que se producen en la actualidad se emplean para esta clase de investigaciones biológicas y médicas.

En la industria, la aplicación más simple de los isótopos consiste en seguir la trayectoria de una substancia o determinar los efectos de la fricción. En la actualidad, el transporte del

petróleo y sus derivados se hace principalmente por medio de largas tuberías (oleoductos), que pueden tener centenares de kilómetros de longitud. Un mismo conducto puede servir para bombear sucesivamente varias cargas de distintos productos : gasolina, lubrificantes o petróleo crudo. Para indicar cuando termina una carga y comienza la siguiente se inyecta a la entrada del oleoducto, entre las dos cargas, una pequeña cantidad de un radioisótopo soluble en aceite. La llegada de esta carga radioactiva «de enlace» a la boca de salida queda registrada en los instrumentos sensibles a las radiaciones que atraviesan el tubo. Entonces, el operador ajusta las válvulas y dirige la nueva carga hacia su tanque correspondiente.

Un método análogo sirve para proteger las manos del operador de una máquina y evitar contactos peligrosos : el operador lleva un brazelete o pulsera a los que se ha comunicado una ligera radioactividad, y la máquina está provista de un aparato detector. Cuando las manos se acercan demasiado a la zona de peligro, el detector recibe las radiaciones y provoca el salto de una chispa, como señal de aviso, o para la máquina.

Más característicos son los usos de los radioisótopos en los trabajos de investigación. La medida de la fricción de los componentes de una máquina y, por consiguiente, cl estudio de la eficacia de los lubrificantes han supuesto siempre procesos largos y costosos, porque una mjquina 0 motor tienen que funcionar durante largo tiempo antes de que pueda descubrirse, por medio de pesadas sucesivas, la pérdida de metal registrada en el segmento de un pistón por ejemplo. Pero si hacemos el anillo ligeramente radioactivo, será posible descubrir y medir el desgaste en unos minutos cuando los átomos radioactivos de los fragmentos de desgaste comiencen a aparecer en el lubrificante. De esta manera, no sólo se reducen en gran escala los gastos de investigación, sino que además los metales y los aceites lubrificantes mejorados pueden ponerse en el mercado varios años antes.

Podríamos mencionar centenares de aplicaciones similares. Así, se han hecho experimentos sobre la resistencia al desgaste de suelas de zapato, de pisos encerados, de superficies de carreteras, de neumáticos, de pinturas, de hormigón y de muchos metales. Se han mejorado los métodos de galvanizar la plata. También se ha perfeccionado la calidad y la eficacia de jabones y detergentes, de dentífricos y aún de cosméticos. Se han resuelto problemas tan difíciles como el de medir la pene- tración de los productos químicos que se usan para la preser- vación de los postes de teléfono o de las vigas de madera. Todas estas aplicaciones son ejemplos de la acción que ejercen

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los trazadores, ya que en ellas muy pocos átomos de un isótopo radioactivo revelan lo que sucede a todos los demás átomos, pues aquellos pocos saben <hablar, por medio de sus rayos.

EN LA AGRICULTURA

En la agricultura han sido más numerosas que en la industria las aplicaciones de esta índole, que, si se hicieran en todo el mundo, producirían resultados mucho más valiosos. En todas partes los agricultores, aun cuando poseen la mejor informa- ción disponible, tienen que enfrentarse con un gran número de factores desconocidos de suerte que muchos de sus métodos se basan más en tradiciones que en conocimientos técnicos. Tenemos un ejemplo en el uso de los abonos, que constituyen uno de los capítulos más importantes en el costo de la pro- ducción de alimentos. En este sentido el fósforo radioactivo ha demostrado ser de un valor incalculable. Mezclado al fosfato del abono señala inmediatamente el proceso de asimilación en la planta.

Así los investigadores suecos han descubierto que el fosfato contenido en un abono mineral es absorbido por las raíces de la planta casi inmediatamente después de aplicado al suelo. Los investigadores americanos han podido comprobar que la hierba de los pastizales recoge el fosfato que se esparce sobre sus hojas y en la superficie del terreno de modo que no hay necesidad de pasar el arado. Los cultivadores de tabaco y algodón realizaron grandes ahorros después de descubrirse que estas plantas, juntamente con el maíz y la caña de azúcar, asimilan el fosfato únicamente durante los primeros días de su crecimiento y que el abono aplicado más tarde no es absorbido por la planta. Por otra parte, se ha demostrado que las patatas pueden asimilar el fosfato de un abono durante todo el tiempo de su crecimiento. Además, las investigaciones realizadas sobre la función de los trazadores han mostrado que el ácido fos- fórico que se añade al agua de regadío produce los mismos resultados que el fósforo en polvo esparcido sobre el suelo.

En los últimos años se han experimentado nuevos productos químicos para destruir las malas hierbas e insectos. Todavfa no se conocen con exactitud los efectos que producen en la planta o en el insecto, debido en parte a que en ambos casos una cantidad mínima del producto causa la muerte de estos enemigos del agricultor. Gracias a los estudios que se llevan a cabo en la actualidad haciendo uso de los radioisótopos, se espera obtener mejores productos destructores de estos pará-

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HIERRO RADIOACTIVO (Fe 59)

PARA INVESTIGACIONES SOBRE LA FRICCI6N Y LA LUBRIFICACIÓN

INDICA EL LUGAR DE LA TRANSFERENCIA DE RADIOACTIVIDAD

CILINDRO

VENTAJAS :

ACElTE LUBRIFICANTE MEDIClóN DEL CONTENIDO DE Fe 59 EN EL ACEITE

1. PERMITE APRECIAR UN DESGASTE DE UNA MAGNITUD DE 0,000028 g

2. EL ACEITE SE ANALIZA CON EL MOTOR EN MARCHA

3. EL FILM FOTOGRÁFICO INDICA LA POSICIÓN DEL DESGASTE

A.

ESTUDIO DE UN FERTILIZANTE FOSFATADO (P 32)

PLANTA DE ALGODÓN

Autl’í’S RADlOQUiMlCO

PROPORCIÓN CONOCIDA II y. .n sIANTA Y DEL SUELO

SUELO

C- INDICA : 1. FIJACIÓN EN EL SUELO

2. ABSORCIÓN POR LA PLANTA

3. EFICACIA DEL FERTILIZANTE

DETECCIÓN DE UNA CIRCULACIÓN DEFECTUOSA DE LA SANGRE

POR EL SODIO RADIOACTIVO (Na 24)

LA SANGRE LLEVA EL dNa 24 A AMBAS PlER

LUGAR DE LA CONSTRIC

VENTAJAS :

1. FACILITA EL CUADRO GENERAL DE LA CIRCULACIÓN SANGUiNEA

2. PERMITE LA EXACTA LOCALIZACIÓN DE LA CONSTRICCIÓN ARTERIAL

3. MÉTODO RÁPUIO Y SIN MOLESTIAS PARA EL PACIENTE

sitos. Por ejemplo, las substancias que destruyen las hierbas mala+ que son plantas de hoja ancha, no causan sin embargo daño alguno a otras muchas hierbas de hoja estrecha, entre las que se encuentran todos los cereales. Se ha descubierto ya que este efecto se debe a que las hojas más anchas absorben el producto rápidamente, penetrando el veneno en toda la planta en el término de unas dos horas, mientras que en el caso de las hojas estrechas de la hierba se quedan en la superficie sin penetrar en el interior. Otro ejemplo lo tenemos en los insecticidas que se aplican con pulverizador sobre las plantas y matan los insectos que chupan el jugo. Los estudios con radioisótopos han demostrado que el insecticida es absorbido por las hojas de Ia planta exclusivamente durante el día y sólo por el envés.

Hasta las moscas, los mosquitos y las langostas resultan radioactivos cuando se alimentan con substancias que contienen radioisótopos ; así adquieren una señal identificadora que permite estudiar sus costumbres y trayectoria del vuelo, siendo posible de ese modo defenderse mejor contra sus ataques. La resistencia que determinados insectos presentan contra los insecticidas se ha explicado por su propiedad de convertir en inocuos productos químicos que son venenosos ; estos conocimientos han servido para preparar productos más efectivos.

EN LAS INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS

Una de las primeras investigaciones -hoy famosa- llevadas a cabo con trazador fué obra del Dr. Richard Schoenheimer, de Nueva York. En sus estudios, Schoenheimer usó isótopos de hidrógeno y de nitrógeno, más pesados que los átomos corrientes; su identificación se hacía gracias a su peso, lo que planteaba dificultades mucho mayores que los actuales métodos radioisotópicos. Pero esa investigación sirvió de guía para un gran número de estudios posteriores sobre los procesos químicos del organismo animal.

Schoenheimer demostró que las substancias que integran el organismo están en un proceso continuo de substitución, de tal suerte que el cuerpo se renueva totalmente cada doce meses. Las grasas ingeridas no se queman inmediatamente para producir energía, sino que se depositan en los tejidos grasos, hasta que se agotan las grasas ya existentes. De modo análogo, las proteínas que se encuentran en los alimentos sirven para formar los tejidos, los músculos y las células nerviosas, mientras se van descartando las proteínas ya existentes por un proceso

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FÓSFORO RADIOACTIVO (P 32) PARA EL TRATAMIENTO DE:

A. POLYCYTHEMIA VERA; B. LEUCEMIA CRONICA

EL ENFERMO INGIERE P 32

ACCIÓN TERAPÉUTICA :

1. ABSORCIÓN PARCIALMENTE SElECTIVA

2. IRRADIACIÓN LENTA Y. DURADERA

3. INHIBE LA PRODUCCIÓN DE CÉLULAS SANGUiNEAS

HIERRO RADIOACTIVO (Fe 59)

PARA INVESTIGAR LA UTILIZACIÓN ORGÁNICA DEL HIERRO

EXPEiIMENTO N.O 1

INYECClóN DE (GLUC~NAT~ DE -

EXPERIMENTO N.0 2

ALIMENTO CON Fe 59

J

INDICA:

1. LA ABSORCliN DEL HIERRO SÓLO CUANDO ES NECESARIO

2. LA CANTIDAD ABSORBIDA Y EWAINADA ES PEQUERA

3. EL HIERRO SE ACUMULA PRINCIPALMENTE EN EL HiGADO Y BAZO

4. NUEVOS HEMATÍES PRODUCIDOS PRINCIPALMENTE POR LAS VIEJAS C~LUUS

TRAZADORES RADIOACTIVOS

EL. C*PUEDE DETECTARSE EN fldi/ Tkf,

*CARBONO RADIOACTIVO (14) IPUEDE SUSTITUII 1 OTROS

OAK RIDGE, TENNESSEE. El carbono radioactivo (carbono 14) se usa considerablemente en las investigaciones de fisiologia vegetal y animal. La ilustración muestra como el carbono radioactivo, incorporado al anbi. drido carbónico de la atmósfera en la que crece la planta, es asimilado por ésta durante la fotosíntesis, que transforma el anhídrido carbónico y el agua en alimento. El carbono 14 ocupa así el lugar del carbono ordi. nario en los almidones y azúcares producidos por la planta, que, ingeridos por los animales, se manifestan por medio de sus radiaciones à lo largo del proceso digestivo hasta llegar a la sangre, músculos y huesos. De ese modo pueden analizarse los más complicados procesos orgánicos. (Por cortesia de USAEC.1

CARBONO RADIOACTIVO C 14

PARA INVESTIGAR LA PRODUCCION DE ALIMENTOS POR LAS PLANTAS (FOTOSf NTESIS)

FOTOSíNTESIS. LUZ SOLAR. ANHkJRIDO CARRÓNKO < Y AGUA SON LOS INGREDIENTES 1 PARA LA

tii\ PRODUCCIÓN DE SUSTANCIAS ALIMENTICIAS,

SE ANALIZAN RADIOPUíMICAMENTE LOS PRODUCTOS DE LA PLANTA EN DIVERSAS

DE - SU CRECIMIENTO /

INDICA:

1. VELOClOAD DE LOS PROCESOS VITALES

2. FASES INTERMEDIAS EN LA PRODUCCIÓN DE SUSTANCIAS ALIMENTICIAS

3. FUNCIÓN DE LA CLOROFILA (PKMENTO VERDE)

LLEGADA DE UNA NUEVA CARG DE PETaóLEo. EI contador de Geiger indica la llegada de la carga radioactiva «de enlace», lo que permite dirigir la nueva carga de petróleo hacia su tanque correspondiente. (Por cortesía de California Research Corp.)

Uno de los invernaderos del Laboratorio Nacional de Arponne. (Por cortesía del Argonne National Laboratory.)

de oxidación y eliminación. Este fenómeno ha quedado confirmado últimamente gracias al empleo de los radioisótopos, descubriéndose además que hasta los tejidos óseos se renuevan constantemente. Sólo parece que persisten los átomos de hierro que se encuentran en los glóbulos rojos. Fuera de este último elemento, toda persona y todo animal se renuevan físicamente por lo menos una vez por año. Nadie es el mismo después de algún tiempo. Pero hasta ahora, ni los filósofos ni los poetas parecen haber dado gran importancia a tan sorprendente descubrimiento de los trazadores isotópicos.

Este hallazgo ha quedado confirmado, hasta en sus detalles, mediante experimentos realizados recientemente con alimentos suministrados a los pollitos y previamente «marcados». Las gallinas no producen sus huevos con las substancias de los alimentos ingeridos hoy o ayer, sino con los que comieron hnce más de un mes. La proteínas que se encuentran en el huevo han formado parte primero del cuerpo de la gallina, y sólo se utilizan para la producción de huevos cuando la gallina las ha descartado, reemplazándolas por otras nuevas. Pero no sucede lo mismo con la cáscara. Cuando el huevo está plenamente formado y la gallina se dispone a ponerlo, queda envuelto por una cáscara hecha con moléculas de calcio que han sido ingeridas el mismo día.

Esos son ejemplos de los fenómenos que hoy se están descubriendo en los laboratorios biológicos con la ayuda de los radioisótopos. Gran parte de estos conocimientos se refieren a detalles extremadamente complejos de las reacciones bioquí- micas producidas en las células vivas de un organismo que no pueden exponerse en detalle en una breve obra de populariza- ción. Pero hasta hace poco la investigación científica no estaba capacitada para conocer las múltiples reacciones químicas que en su conjunto constituyen el proceso de la vida. Hoy, los isótopos de carbono, hidrógeno y otros elementos permiten realizar lo que equivale a una visión de las operaciones secretas e internas de las células vivientes y de las reacciones que en ellas se producen, y nos aportan la esperanza de que un día se llegará a conocer la esencia misma del proceso vital. Com- parado con la técnica de los trazadores, el microscopio -que tanto enseñó al hombre acerca de la composición de los seres vivientes- no pasa de ser un instrumento primitivo y superfi- cial que estudia las células, no las moléculas ; revela las formas, no las funciones.

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LA FOTOSíNTESIS

Aún podemos dar otro ejemplo más. La reacción química fundamental de que depende toda vida consiste en la acción de las hojas de las plantas de clorifila que utilizan la energía solar para transformar el anhídrido carbónico y el agua en substancias vegetales : es la llamada <fotosíntesis». Sin esta reacción no habría plantas y, sin plantas, los animales carecerían de alimentos; no sería posible la vida. Aparentemente se trata de una simple reacción y, sin embargo, no está en la facultad del hombre realizarla, ni siquiera comprenderla. Si se conociera su mecanismo, debería por lo menos ser posible mejorar SUS resultados, aumentando de esta suerte la producción natural de alimentos para satisfacer las necesidades de la población humana, en rápido crecimiento. Por lo menos, deberíamos poder copiar la reacción y fabricar alimentos, utilizando la energía solar, sin la intervención de las plantas. Las plantas, si bien consiguen emplear la energía solar, no son en ello muy eficientes. En efecto, de la cantidad de energía solar que cae sobre un campo de cereales o de hierba, sólo se aprovecha un 1 % para la producción de alimentos. Por lo tanto, en potencia al menos, siempre cabe mejorar este proceso y multiplicar así la producción alimenticia, problema éste que puede llegar a adquirir una urgencia vital en el futuro a fin de que la pro- ducción de alimentos marche paralelamente con el crecimiento de la humanidad.

Por consiguiente, es importante utilizar el método de los trazadores para estudiar la citada reacción de fotosíntesis, labor que hoy se lleva a cabo en numerosos laboratorios de gran cantidad de países. Es fácil producir un radioisótopo de carbono en un reactor nuclear. De ahí que también sea fácil producir anhídrido carbónico «marcado, que revela su presencia gracias a su radioactividad. Cuando se impregna con este producto el ambiente de un invernadero o de una campana de cristal que cubre una planta, las hojas absorben el anhídrido carbónico radioactivo, que no se distingue del corriente, y de esta suerte las hojas mismas adquieren propiedades radioactivas. Es fácil seguir el paso del trazador desde la hoja al tallo y del tallo a las raíces, lo cual confirma el hecho de que las plantas se nutren del aire y no de la tierra.

Pero lo más importante es descomponer químicamente la hoja y observar en qué componentes químicos se encuentra primero el carbono radioactivo, averiguando así el primer paso en la transformación del anhídrido carbónico en azúcar y en almidón. En realidad, estas pruebas no se efectúan con hojas

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complejas sino con planta6 verdes unicelulares, como la chlorella, que es una especie de alga. Estas células operan con gran rapidez y después de una exposición a la luz de un solo minuto contienen, por lo menos, cincuenta compuestos distintos en los que ha penetrado ya el carbono radioactivo. A los dos minutos, hasta las proteínas complejas y las grasas contienen el nuevo carbono que el organismo acaba de recibir de la atmósfera.

Después de una exposición de sólo dos segundos al anhídrido carbónico radioactivo y a la luz, aparece ya en dos o tres compuestos el nuevo carbono. Estos compuestos son complejos ácidos fosfoglicéricos que, aparentemente, están presentes en las células verdes para absorber el anhídrido carbónico del aire y que la clorofila ha obtenido de la luz. Eso es todo lo que se conoce hasta ahora. Lo que no se sabe aún es cómo se separa luego el oxígeno del carbono del anhídrido carbónico para ser utilizado en la formación de los tejidos vegetales. Pero poco a poco se van descubriendo las características de esta reacción fundamental de gran complejidad a pesar de su aparente sencillez, y pronto se llegará a conocerla con toda precisión. Más tarde o más temprano, el carbono radioactivo aclarará totalmente la realidad de estos fenómenos.

Sin embargo, no hay que olvidar que los radioisótopos, que tan importante papel representan en estos estudios puramente científicos, son sólo residuos de una fisión nuclear cuyo principal producto es la energía. El primer objetivo de los nuevos reactores es conseguir la energía necesaria para mejorar las condiciones de vida de la humanidad ; pero, indirectamente, se llegará también a poseer un conocimiento científico más completo de los procesos fundamentales de la vida y de la constitución del universo. Dentro de una perspectiva histórica, estos descubrimientos serán, por lo menos, tan valiosos como la nueva energía, si no resultan serlo aún más.

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CAPíTIJLO VIII

PERSPECTIVAS

UNA NUEVA CIENCIA

De esta breve introducción a los principios de la ciencia nuclear y al empleo de la energía y de las substancias que de aquélla se derivan, se desprende que se trata de algo más que de un simple descubrimiento científico. Se trata de la creación de toda una nueva ciencia a la que se ha dado el nombre de «nucleónica», como se llama electrónica el estudio de 10s infinitos fenómenos relacionados con los electrones. No obstante, esta nueva ciencia no es una simple sección de la física, sino una conjunción básica de la química y de la física, con ramificaciones de la biología, de la arqueología, de la geología e incluso de la cosmología. Hace cincuenta años el átomo era considerado como una partícula dura, impenetrable, cuyo interior era imposible conocer. Hoy el átomo es por sí mismo todo un universo y es seguro que su núcleo, mucho más pequeño que aquél, no es la partícula última, sino que, a su vez, encierra una gran complejidad y es, en definitiva, una concentración de energía. En el núcleo atómico se ha refugiado el misterio, particularmente el misterioso secreto del mecanismo exacto de la conversión de la materia en energía, y, posiblemente, del proceso inverso: de la energía en materia. iSon, quizás, sólo diferentes aspectos de una misma realidad, profunda y primordial, que sería la base misma de la existencia? iHasta dónde podrá penetrar la investigación? Estas simples preguntas revelan que la nucleónica está todavía en su infancia y que los conocimientos actuales representan tan sólo la primera ventana ahierta a perspectivas infinitas.

En consecuencia, no hay que olvidar que los reactores no son más que una importante aplicación práctica de esos conocimientos actuales y que en su construcción tanto hay de acierto como de error. Nacidos de las extrañas investigaciones que durante cincuenta años llevaron a cabo los hombres de ciencia que supieron desentrañar los primeros misterios del átomo, estos reactores sólo pudieron construirse en 1940, una

vez que se hubieron coordinado todas las investigaciones pri- mitivas.

PERSPECTIVAS INTERNACIONALES

La historia de la ciencia atómica es una historia internacional. Empezó en 1895 cuando Roentgen, en Alemania, descubrió 10s

rayos X que pasaban a través de la materia sólida. En 1896, Becquerel, en Francia, descubrió unas radiaciones que emana- ban directamente del uranio y de sus minerales. En 1898, Pierre y Marie Curie, igualmente en Francia, encontraron en el radio una poderosa fuente de complejas radiaciones natu- rales. Luego, Rutherford, del Canadá, explicó en 1902 la radioactividad como una desintegración espontánea del átomo ; y más tarde, en 1911, en Inglaterra, probó que el átomo tenía un núcleo, y en 1919, extrajo una partícula simple de un núcleo de nitrógeno bombardeándolo con partículas alfa. En 1913, Bohr, en Dinamarca, formuló una teoría detallada y exacta basada en la doctrina de Rutherford sobre el átomo y su núcleo. Entretanto, Einstein había publicado en 1905 su teoría matemática de la relatividad que contenía el concepto de la equivalencia entre la materia y la energía, y, en consecuencia, la posibilidad de que una pudiese transformarse en la otra. Ello fué confirmado experimentalmente por Cockcroft y Walton en Inglaterra en 1932.

Lawrence, en 1932, hizo dar un gran paso a las investigaciones atómicas al crear en los Estados Unidos un aparato extraordinario, el ciclotrón, que imprime velocidades cercanas a la de la luz a los electrones, protones y otras partículas nucleares y permite proyectarlas con una fuerza extraordinaria sobre otro núcleo que sirve de blanco y en el cual se producen las reacciones nucleares. Casi todo lo que se conoce sobre estas reacciones es debido a los numerosos y potentes ciclotrones instalados en diversos países mucho antes de que el primer reactor nuclear fuese construido o pudiese ser siquiera pla- neado. También en 1932, en Inglaterra, Chadwick descubrió el neutrón. En 1933, en Francia, Irene Curie, hija del descu- bridor del radio, y su marido Frédéric Joliot, produjeron por primera vez isótopos radioactivos artificiales y en 1934, en Italia, Fermi utilizó los neutrones, recientemente descubiertos, para bombardear el núcleo del átomo. Por último, en Alemania, Hahn y Strassmann utilizaron a fines de 1938 los neutrones para bombardear el uranio y descubrieron no sólo la fisión del núcleo del uranio en dos fragmentos principales, sino también

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la formidable energía contenida en esos fragmentos. Al cabo de un mes, en los primeros días de 1939, en Dinamarca y en Suecia, dos refugiados alemanes, Frisch y Lise Meitner, com- prendiendo la importancia de este descubrimiento, le dieron el nombre de fisión nuclear. El mundo estaba preparado para entrar en la edad nuclear, y -desgraciadamente- en la guerra al mismo tiempo.

De esta manera, gracias a la existencia de brillantes hombres de ciencia y a los medios de que disponían en varios países, se llegó gradualmente a tener un conocimiento básico del átomo. Las necesidades militares fueron el verdadero estímulo en aquel momento. Los Estados Unidos, que poseían una gran potencia industrial, una técnica y una organización altamente desarrolladas, tuvieron al mismo tiempo la clarividencia de invertir miles de millones de dólares en una serie de aventura- das experiencias. Estos tres elementos combinados permitieron obtener en cinco años lo que normalmente hubiera necesitado cincuenta. En 1945 el mundo supo con gran asombro el desarrollo de la ciencia nuclear y la existencia de los reactores. Luego, diez años más de operaciones prácticas produjeron resultados que, con el pretexto del miedo a la guerra y en contra de todo espíritu científico, se han guardado como propiedad secreta de diversas naciones. Pero finalmente se ha comprendido que si las armas pueden permanecer secretas hasta que resultan anticuadas, la ciencia nuclear ofrece mucho más que las armas y puede ser una infinita fuente de riqueza para la humanidad.

La Conferencia Internacional sobre la Utilización de la Energía Nuclear para Fines Pacíficos, patrocinada y organizada por las Naciones Unidas en Ginebra en agosto de 1955, puede dar un poderoso impulso a esta utilización. El canje de informaciones científicas y técnicas entre los expertos de más de cincuenta países puede aumentar los recursos de cada uno de ellos sin menoscabo para ninguno. La comprensión internacional debe orientarse hacia la cooperación en el campo de la ciencia y de la técnica que forman el objeto de la Conferencia.

LA ACTUACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS

El éxito de la colaboración entre los gobiernos para el desarrollo de la energía nuclear y de la nucleónica depende de la acción posterior que los mismos lleven a cabo, bien independientemente, bien bajo el auspicio de las Naciones Unidas. En su histórico mensaje a la Asamblea General de las Naciones

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Unidas el día 8 de diciembre de 1953, el presidente de 10s

Estados Unidos dijo en particular: «La utilización de la energía atómica con fines pacíficos no

es un sueño del futuro. Si los hombres de ciencia y los técnicos del mundo contaran con cantidades adecuadas de materiales físiles para experimentar y desarrollar sus ideas, iquién podría dudar de que esta potencialidad sería rápidamente utilizada de una manera universal, eficaz y económica?

»En consecuencia, hago las siguientes propuestas: que los gobiernos principalmente interesados, hasta donde lo permita una prudencia elemental, comiencen a hacer ahora y continúen haciendo contribuciones conjuntas, procedentes de sus existencias de uranio normal y de materiales físiles, a un organismo internacional de energía atómica. Nos parece lógico que un organismo de esta clase se cree bajo los auspicios de las Naciones Unidas.»

Siete Estados miembros : Australia, Bélgica, Canadá, Francia, Unión Sudafricana y Reino Unido presentaron entonces a las INaciones Unidas un proyecto de resolución que fué recomen- dado por unanimidad por la Comisión de Asuntos Políticos y de Seguridad el día 23 de noviembre de 1954 y aprobado unáni- memente por todos los Estados miembros en la sesión plenaria de la Asamblea General del día 4 de diciembre de 1954. La resolución aprobada reconoce «la importancia y la urgencia de la cooperación internacional para desarrollar y ampliar la utilización de la energía atómica con fines pacíficos, con objeto de contribuir a la reducción del hambre, la pobreza y la enfermedad» y sugiere que «una vez creado, el organismo negocie con las Naciones Unidas un acuerdo adecuado». La misma reso- lución pide al Secretario General que convoque lo que es ahora la conferencia científica y técnica de Ginebra.

En este sentido, y en espera de que los «gobiernos principalmente interesados» tomen las disposiciones necesarias para crear el organismo internacional de energía atómica, los Estados Unidos están concertando independientemente acuerdos de cooperación con varios países. En junio de 1955 el presidente hizo saber que los Estados Unidos habían firmado acuerdos con la Argentina, Brasil, Colombia, Dinamarca, Israel, Italia, Líbano, España, Suiza y Turquía. También anunció que, como política general de estos acuerdos, los Estados Unidos propor- cionarían reactores experimentales a las otras naciones «a fin de que pudiesen adquirir los conocimientos teóricos y prácticos esenciales al progreso de la energía nuclear con fines pacíficos». Los Estados Unidos contribuirán con la mitad del costo de estos reactores y proporcionarán a las naciones compradoras el

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material nuclear indispensable para alimentar el reactor. ESOS acuerdos facilitan asimismo a algunas naciones la preparación de sus técnicos y el conocimiento de los procesos técnicos de construcción y la manipulación de los reactores con fines pacíficos.

Pocos días después los Estados Unidos firmaban otros acuerdos con Bélgica, el Canadá y el Reino Unido para intercambio de datos y para la cooperación en las investigaciones destinadas a desarrollar la utilización pacífica de la energía atómica e incluso la producción de esta energía. Existen además noticias de otros acuerdos con la República China, Filipinas, Grecia, Liberia, Países Bajos, Pakistán y Portugal. Con todos estos acuerdos se puede decir que, en un futuro inmediato, la expan- sión mundial de la ciencia nuclear, tanto teórica como en sus aplicaciones prácticas, y más tarde de la energía nuclear y sus derivados, está asegurada aun antes de la creación del organismo internacional de energía atómica bajo los auspicios de las Naciones Unidas. La era nuclear está pues adquiriendo gran impulso.

Entretanto, los organismos especializados de las Naciones Unidas, cuyo objeto es fomentar la paz y procurar elevar el nivel de vida de la humanidad, están interesados directa y obligadamente en esta expansión de la ciencia nuclear, que puede adquirir tales proporciones que no sería erróneo llamarla revolucionaria. En particular tres de estos organismos se hallan directamente interesados: la Organización Mundial de la Salud (OMS), que tiene por objeto combatir las enfermedades y mejorar el estado de la higiene pública; la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO), que combate el hambre y la desnutrición y contribuye a mejorar la agricultura, la pesca y la silvicultura; la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura, que combate la ignorancia y se ocupa de la educación en diversas regiones del mundo.

ORGANIZACIÓN PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN

En el capítulo VII se mencionan algunos ejemplos de la utili- zación de los trazadores radioactivos en el campo de la alimen- tación y de la agricultura. La FAO ha catalogado un gran número de casos en que se pueden utilizar las radiaciones y los isótopos radioactivos, dividiendo la lista en tres secciones. En la elaboración de productos agrícolas y en la tecnología de la alimentación se utilizan las radiaciones para preservar y

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esterilizar los alimentos sin recurrir al calor, procedimiento que se aplica incluso para la carne y el pescado; también se utiliza en el almacenaje de alimentos en cantidad, como en el caso de los granos que pueden estropearse por alguna peste. En la cría de plantas y de animales, las radiaciones isotópicas se emplean para obtener mutaciones hereditarias y permitir la selección de variedades superiores; es ésta una de las principales contribuciones de la ciencia atómica a la agricultura. También se aplican estas radiaciones al cultivo de cereales y del cacahuete, habiéndose obtenido semillas que se adaptan mejor al régimen de lluvias imperante o a la fertilidad del suelo. Además, la técnica de los trazadores ha dado en los laboratorios notables resultados para la producción de cereales, la cría de animales domésticos, las pesquerías y la alimentación.

Desde un punto de vista más amplio, es evidente que si se dispusiera de reactores nucleares capaces de proporcionar energía eléctrica en mayor cantidad y a precio más bajo, su efecto sería muy grande en la producción agrícola y en el bienestar rural. Reduciría el costo, mejoraría las condiciones de trabajo y elevaría el nivel de vida de las poblaciones rurales. La aplicación de máquinas nucleares a los barcos pesqueros en alta mar y a las flotas balleneras mejoraría también la pro- ducción y reduciría los precios. En silvicultura, este aumento de energía y reducción de precio estimularía las pequeñas industrias forestales, favorecicudo al mismo tiempo las principales fábricas de pasta y de papel. Incluso puede preverse una transformación revolucionaria de las extensas zonas semiáridas del mundo si un día se aprovecha la energía nuclear para eliminar la sal del agua marina y utilizar ésta en la irrigación.

Además, la FAO se ocupa de la posible contaminación del agua, del suelo y de la atmósfera por los productos y residuos radioactivos, cuando en un futuro lejano sea corriente el uso de reactores nucleares e isótopos radioactivos.

Una de las funciones de la FAO consiste en fomentar la cooperación internacional en el desarrollo y aplicación de los adelantos técnicos, y asistir a los gobiernos en la solución de los problemas que se planteen en este campo. La FAO se halla, pues, en condiciones de prestar asesoramiento y ayuda en la preparación de proyectos coordinados de investigaciones, así como de prestar asistencia al organismo internacional de ener- gía atómica proyectado para el posible otorgamiento de prio- ridades. La FAO puede también facilitar la difusión de noticias sobre la utilización de la energía nuclear, de las radiaciones y de los isótopos, y dar a conocer los resultados de las investigaciones sobre agricultura y nutrición vinculadas con este

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aspecto. Puede ocuparse al mismo tiempo del importante problema de la nocividad de las radiaciones y de su poder de contaminación.

También es de competencia de la FAO el estudio de la posible repercusión de los proyectos industriales de energía nuclear sobre los recursos de la tierra y del agua, y por tanto puede aconsejar y prestar ayuda a los gobiernos en la prepa- ración de programas que tiendan a la conservación y utilización de dichos recursos. Finalmente, la FAO, que estudia de continuo las aplicaciones de la energía a la agricultura, puede relacionar estos estudios con los problemas que planteará la eventual utilización de la potencia nuclear.

ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD

Si bien la OMS no tiene un interés directo en la utilización de la energía nuclear, se interesa en cambio por la utilización de las radiaciones y de los isótopos radioactivos, sobre todo en el aspecto internacional, que escapa a cada país en particular. El actual programa de la OMS contiene dos puntos importantes relacionados con el desarrollo nuclear.

El primero se refiere al problema de la protección de la salud contra los peligros derivados del funcionamiento de los reactores nucleares, tales como la contaminación del agua por los residuos líquidos, de la tierra y del mar por la absorción de los residuos sólidos, y de la atmósfera por las materias volátiles. Con este problema se relaciona la necesidad de establecer normas para el material radioactivo, y de medir exactamente las radiaciones peligrosas. En esta materia la OMS está califi- cada para dar su consejo y para reunir y difundir las informaciones científicas que a ella se refieren.

El segundo punto consiste en la utilización de los radioisó- topos en terapéutica, diagnóstico e investigación médica. La OMS debe actuar como un centro de intercambio de informaciones, y tomar disposiciones para una ayuda a largo plazo a los países que deseen formar un personal técnico adecuado, creando becas, proporcionando asesores y organizando viajes de estudio y cursos de formación superior.

ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACIÓN, LA

CIENCIA Y LA CULTURA

La participación de la Unesco en la era atómica es más profunda y más amplia que la de los demás organismos especiali-

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zados de las Naciones Unidas. Es más profunda porque la ciencia está presente en todos los problemas de la nueva era; es más amplia porque de la utilización de los recursos nucleares habrá de surgir una multitud de cambios culturales, sociales y educativos. Con esta doble función -investigación y educa- ción- en cada uno de los tres grandes aspectos de la actividad humana abarcados por las ciencias físicas, las ciencias sociales y los estudios culturales, la Unesco se ve frente a seis problemas mayores.

Es natural que se preocupe ante todo de las cuestiones inme- diatas, es decir de las científicas. Así lo hizo la Asamblea General de las Naciones Unidas al especificar que la primera actividad internacional en esta materia consistiría en una conferencia estrictamente limitada a los aspectos científicos y técni- cos de la energía nuclear. La Conferencia General de la Unesco en 1954 adoptó el mismo criterio, autorizando al Director General a cooperar con las Naciones Unidas, especialmente gen el estudio urgente de cuestiones técnicas tales como la protección de la vida en general contra los efectos de la radioactividad, así como en la difusión de informaciones objetivas sobre todos los aspectos de la utilización pacífica de la energía atómica; a estudiar, y, en caso necesario, proponer medidas de alcance internacional para facilitar la utilización de los radio- isótopos en la investigación y en la industria».

La Unesco comenzó sus actividades en junio de 1955. cele- brando una reunión de un comité de expertos de doce naciones para estudiar un sistema de normas y reglamentos referente a la preparación, distribución, transporte y utilización de los isótopos radioactivos y de las moléculas trazadoras, indispensable para evitar el peligro que se corre en esta materia si no se toman las debidas precauciones.

En la Conferencia de Ginebra sobre la utilización de la energía nuclear para fines pacíficos, la Unesco presentó dos documentos en la última sesión plenaria. El primero era un informe sobre los reactores nucleares destinados a la investi- gación y una estimación de su utilidad en las universidades, teniendo en cuenta las circunstancias locales, en comparación con otros instrumentos de investigación tales como los genera- dores electroestáticos y los ciclotrones. El segundo era un estudio sobre la formación profesional de los investigadores para la utilización de la energía nuclear con fines pacíficos. Este documento recomienda que las universidades y las escuelas técnicas incluyan cursos de formación profesional, teórica y práctica, en radioactividad y electrónica, para hacer frente a las demandas de personal especializado. En cuanto a la for-

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mación de técnicos de alta especialización, como los que se ocuparán de la manipulación de los reactores, debe llevarse a cabo en nuevas escuelas creadas por los propios establecimientos nucleares.

Estos dos estudios, encaminados a activar el progreso de la investigación y de un alto interés internacional, son caracte- rísticos de las funciones de la Unesco en el campo de la inves- tigación científica. Con anterioridad, y a fin de estimular la investigación en la ciencia nuclear, la Unesco auspició la creación del Consejo Europeo de Investigación sobre Energía Nuclear (CEIEN), que puso la primera piedra de su nuevo laboratorio en Ginebra el 10 de junio de 1955. El Consejo se compone de hombres de ciencia que representan a doce países (Bélgica, Dinamarca, Francia, Grecia, Italia, Noruega, Países Bajos, Reino Unido, República Federal Alemana, Suecia, Suiza y Yugoeslavia) , entre los cuales Italia y Yugoeslavia han firmado la convención pero no la han ratificado todavía. Al juntar sus recursos en una sola institución, estos países hacen posible que sus profesores y estudiantes utilicen un costoso equipo moderno de investigación para el estudio de las partí- culas nucleares de alta energía, la estructura del núcleo y la naturaleza de los rayos cósmicos. Estos estudios no versan sobre los reactores o sobre la actual utilización y aplicación de la energía nuclear, sino que exploran más allá de los conocimientos adquiridos. Así darán lugar, sin duda, a descubrimientos fundamentales sobre la naturaleza de la materia y de la energía, que encontrarán dentro de diez o veinte años una aplicación hoy imprevisible, tal como las investigaciones efec- tuadas en Europa en 1920 y 1936 fueron el fundamento de los reactores nucleares.

El interés general despertado por la energía nuclear y sus posibles beneficios económicos planteará problemas que exce- derán los límites de la investigación científica y los estudios universitarios. Una de las primeras exigencias será la de estimular la enseñanza de las ciencias en las escuelas de enseñanza media, así como la formación profesional en diversas partes del mundo. Incluso los países industrializados sufren ya en la actualidad una grave escasez de profesores calificados para la enseñanza de las ciencias. El brusco advenimiento de la era atómica creará, en casi todas las naciones, una urgente demanda de formación profesional, de enseñanza científica en las escuelas secundarias, y de formación de profesores. El mejoramiento de la enseñanza de las ciencias en las escuelas forma parte del programa normal de la Unesco, y SUS servicios en esta materia

.se extienden hoy particularmente a los países insuficientemente

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desarrollados, que son los que más pueden beneficiarse de la energía nuclear, pero cuyos programas escolares no están todavía orientados hacia la ciencia moderna. Entre estos servicios figurarán medios auxiliares manuales y visuales, que servirán para presentar a los alumnos de las escuelas los hechos y las nociones relativas a la energía nuclear, las radiaciones y los materiales radioactivos.

En muchas naciones, la energía nuclear con todas sus consecuencias aparecerá con tanta rapidez que no habrá tiempo de esperar a que los alumnos de las escuelas lleguen a la edad adulta. Los cousiderables gastos que la utilización de la energía atómica impondrá a numerosos países exigirá el apoyo de la opinión pública. La aplicación provechosa de los resultados de la investigación nuclear en la medicina, la agricultura y la industria necesitará también de la comprensión general. Y, sobre todo, las consecuencias económicas y sociales de la inmi- nente revolución nuclear exigen previsión por parte de los gobiernos y una amplia incorporación de la ciencia a las cul- turas locales. Una economía nuclear puede revelarse peligro- samente incompatible con una cultura anticientífica.

Todo esto implica la necesidad de enseñar por lo menos los principios del pensamiento científico al público adulto de diversos países. Hace tiempo que la Unesco se dedica a la educación científica por medio de exposiciones circulantes, fomento de las actividades científicas extraescolares, artículos y discusiones en la prensa, la radio y las películas documen- tales. Todos estos medios deberán incluir en adelante la ense- ñanza de los elementos fundamentales de la ciencia física y nuclear, como se ha hecho en dos recientes mimeros especiales de El Correo y en este folleto.

UNA COMPETICIÓN MUNDIAL

Pero lo que espera el mundo de la era nuclear sobrepasa con mucho el campo de la ciencia. Sir Winston Churchill lo llamó «un momento crucial de nuestro destino>, del destino de la humanidad. La potencia que habrá de generarse no es sólo eléctrica: es una potencia social y económica. La corriente de electrones procedentes de la energía atómica puede ser la sangre vivificadora de los pueblos no privilegiados. Puede ferti- lizar los desiertos, transformar en bienestar los recursos del subsuelo, aumentar al mismo tiempo la salud y la duración de ]a vida, y multiplicar la producción de alimentos. La energía nuclear y sus subproductos pueden tener una repercusión tan

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decisiva sobre la paz como la bomba atómica la tuvo sobre la guerra. Sería hacerse ilusiones esperar estos resultados en una o varias décadas. Pero la tarea máxima de la humanidad consiste en prever y preparar los acontecimientos para que resulten benéficos, no dañosos. Se trata de un arma de paz, dirigida por las manos competentes de los hombres de ciencia. Pero esta arma requiere una nueva estrategia por parte de los gobiernos y de los organismos internacionales.

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GLOSARIO

Para más fácil consulta, los términos científicos más importantes emplea- dos en este folleto se disponen aquí por orden alfabético.

Alma (0 núcleo). Parte central o masa activa de un reactor en que se realiza la fisión.

Atomo. IJnidad fundamental de composición química. EE la partícula de menores dimensiones en que puede dividirse un elemento químico sin que éste pierda EUE características individuales. Los atómos de un mismo o de distintos elementos forman grupos de diversos número y confi- guración espacial llamados moléculas.

Carnotita. Importante mineral de uranio, que contiene asimismo vanadio y potasio y se halla muy repartido en forma de piedra arenosa amari- lla 0 polvo.

Ciclotrón. Potente aparato en el que se imprimen altas velocidades a las partículas nucleares cargadas eléctricamente, tales como los protones. Dichas partículas entran en un campo eléctrico situado entre los polos de un electroimán y se mueven siguiendo una trayectoria espiral horizontal; a cada giro reciben impulso eléctrico suplementario y alcanzan así velocidades elevadas, adquieren una alta energía cinética y se convierten en proyectiles energéticos que pueden emplearse para el bombardeo de núcleos atómicos y sirven de ese modo para el estudio de la estructura nuclear y de las reacciones nucleares.

Coraza. Cubierta o blindaje para proteger al personal de las radiacio. nes nocivas emitidas por un tubo de rayos X, substancias radioactivas, productos de fisión y durante el proceso mismo de fisión en un reactor. LOE guantes de goma sirven de protección contra los rayos alfa, y un delantal de plomo contra los rayos beta o los rayos X ordinarios, pero para los penetrantes rayos gamma y para los neutrones de un reactor se requiere una coraza de cemento de dos metros.

Curie. Unidad de medida de la radioactividad: cantidad de radioactividad emitida por un gramo de radio puro.

Desintegrnción. Transformación espontánea de los átomos de un elemento radioactivo en átomos menos pesados, acompañada de la emisión de rayos alfa, beta o gamma.

Difusión. Proceso mediante el cual las moléculas de un gas o líquido se difunden siguiendo las leyes del azar entre las de otro gas o líquido sin ninguna diferencia de presión, impulsadas solamente por la agita- ción debida a la temperatura, de forma que, por ejemplo, un gas liberado en el aire de una sala permeará gradualmente la totalidad del aire. A una temperatura dada, la velocidad de la agitación térmica es superior en el caso de las moléculas de masa reducida que de las más pesadas. En este hecho se basa el método para separar los isótopos mediante la difusión gaseosa a través de orificios reducidos.

Fisión. La escisión del núcleo de un átomo pesado producido por el

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choque de un neutrtn: los fragmentos atómicos (núcleos atómicos de masa moderada) vuelan separadamente a elevada velocidad J su energía puede capturarse en forma de calor. Generalmente, también suelen producirse de uno a tres neutrones de elevada velocidad que causan la fisión de los núcleos vecinos, comenzando así una reacción en cadena. Los elementos cuyos átomos pueden experimentar la fisión se llaman fisionables, fisibles o físiles. Los fragmentos nucleares de una reacción de fisión después del bombardeo con un neutrón pesado son sumamente radioactivos y se conocen con el nombre de productos de fisión y forman gran variedad de elementos e isótopos.

Potosintesis. Formación de compuestos químicos bajo la acción de la luz.

Hidrógeno pesado. El hidrógeno natural es una mezcla de tres isótopos, llamados científicamente protio, deuterio y tritio. Los tres tienen una sola carga positiva en el núcleo, un solo electrón externo, y por lo tanto presentan propiedades químicas idénticas. Sus diferencias están en el núcleo. El del protio o hidrógeno <ordinario,, que forma más del 99,98 “/o de hidrógeno natural, es un protón sencillo; el del deuterio es una partícula llamada deuterón, que contiene un próton y un neutrón ; el del tritío, llamado tritón, contiene un protón y dos neutrones. Por lo tanto, los dos últimos son dos o tres veces más macizos o <pesados» que el hidrógeno ordinario y juntos se llaman generalmente hidrógeno pesado. Y como el óxido de hidrógeno es el agua, el óxido de hidrógeno pesado es el agua pesada.

Isótopos. Diferentes formas atómicas de un mismo elemento químico que tienen el mismo número de protones en el núcleo y el mismo número de electrones en su exterior o superficie y que, por consiguiente, tienen propiedades químicas idénticas. Difieren en el número de neutrones de su núcleo y por tanto en la masa de éste y en el peso atómico.

Marcar isotópicamente. Sustituir determinados átomos de una molécula por otros de un isótopo radioactivo del mismo elemento. La molécula así <marcada», al emitir radiaciones, indica su participación en una reacción química y en los compuestos de ella derivados, o de su trayectoria dentro de un organismo.

Media vida (período mediador o semiperíodo degenerativo). El período de tiempo necesario para que una cantidad dada de un elemento radioactivo quede reducida a la mitad por desintegración gradual de sus átomos. Según los diferentes elementos, ese período puede variar desde una fracción de segundo hasta muchos miles de años.

Moderador. Substancia utilizada en un reactor nuclear para reducir la velocidad de los neutrones emitidos durante la fisión a una velocidad mas eficaz para ocasionar una fisión adicional y mantener así una reacción en cadena.

Molécula. La partícula de menores dimensiones en que puede dividirse una substancia compuesta sin que pierda sus características indivídua- les. Las moléculas están formadas por un número variable de átomos de un mismo o de diferentes elementos químicos. En los cuerpos sólidos, las moléculas se mantienen en estrecho contacto dentro de una estructura cristalina ; en los líquidos el contacto es menos íntimo, y en los gases están separadas unas de otras.

Monazitn. El principal mineral de torio, que se encuentra en forma de arena pardoamarillenta en Carolina del Norte (Estados Unidos), Brasil, Ceilán y Travancore (India).

Neutrón. Partícula fundamental eléctricamente neutra, que entra en la constitución de todos los núcleos atómicos, excepto en el de hidrógeno

‘: ordinario (protio). Su masa es casi la misma que la del protón. Los neutrones causan diferencias de masa entre los isótopos y son expul- sados durante la fisión nuclear, siendo por lo tanto los agentes activos en la fisión y en las reacciones en cadena.

Núcleo. El conglomerado denso del centro de todos los átomos, que representa menos de lj10.000 del diámetro del átomo, pero que contiene casi toda su masa. El núcleo de la variedad ordinaria del átomo de bidrgóeno es un único protón, pero todos los demás núcleos están for mados de protones y neutrones estrechamente apretados entre sí J mantenidos por una <fuerza de cohesión» que aún no se conoce bien.

Particuku alfa. Constituyen estas partículas uno de los tres tipos de radiaciones emitidas por las substancias radioactivas (véanse las partí- culas beta y los rayos gamma). La partícula alfa es idéntica al núcleo del átomo de helio, es6 compuesta de dos protones y de dos neutrones y tiene una carga eléctrica positiva de dos.

Particuln beta. Otro de los tres tipos de radiaciones emitidas por las substancias radioactivas. Es idéntica al electrón y tiene una carga eléctrica negativa sencilla, pero es emitida por los núcleos atómicos a una velocidad próxima a la de la luz y tiene un poder penetrante superior al de las partículas alfa pero menor que el de los rayos gamma.

Plutonio. Elemento químico de peso atómico 239, que se forma cuando el uranio-238 estable se bombardea con neutrones procedentes de la fisión del uranio-235 en un reactor nuclear. Es también físil y, junto con el uranio-235, uno de los dos principales combustibles nucleares. No existe en la naturaleza porque como es también radioactivo con una media vida de 24.300 años, la cantidad del mismo que pudiera haber existido en un principio se desintegró y desapareció durante la historia geológica de la tierra.

Protón. Partícula fundamental que forma parte de todo núcleo atómico. Posee una carga eléctrica positiva. El número de protones cxistrnte en un núcleo determina su carga positiva y por consiguiente el número de electrones que existen en órbitas en las regiones exteriores o arenvoltura, de los Átomos. Los rayos cósmicos que llegan del espacio astral se componen fundamentalmente de protones.

Radioactividad. Conjunto de fenómenos químicos y físicos que acom- pañan a la desintegración atómica.

Radioisótopos. Isótopos inestables y radioactivos de los elementos quí- micos.

Rayos cósmicos. Radiaciones que llegan a la tierra procedentes de fuentes desconocidas del espacio astral a muy elevadas velocidades y con una energía correspondiente a muchos millares de millones de voltios. Están compuestos de protones y de núcleos atómicos mayores. Gene- ralmente se transforman, mediante colisiones producidas en la alta atmósfera, en rayos cósmicos «secundarios» que se componen de protones, electrones, neutrones, rayos gamma y otros numerosos fragmentos nucleares llamados mesones, que están actualmente en estudio.

Rayos gamma. Uno de los tres tipos de radiaciones emitidas por las substancias radioactivas (véanse las partículas alfa y las partículas beta). Los rayos gamma no son partículas sino radiaciones como la luz y los rayos X. La longitud de onda de esta radiación es menor de l/l.OOO de la de los rayos X y por consiguente es más penetrante.

Rayos X. Radiaciones que se producen cuando se impulsa a los electrones bajo alto voltaje y a elevada velocidad, en un tubo de vacío, bombardeándose con ellos un objetivo mecánico, generalmente de tungsteno. Son ondas vibrátiles de natureleza análoga a la de la luz

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pero su longitud de onda es sólo de l/l.OOO de la longitud de las ondas luminosas visibles. Son invisibles, pero pueden penetrar a través de varios centímetros de diversas materias e impresionar una placa fotográfica como lo hace la luz. Su penetración aumenta al aumentar el voltaje y depende también de la densidad de la materia que penetran. Por tanto pueden utilizarse para tomar fotografias (radiografías) de la estructura interna de los cuerpos, incluyendo el cuerpo humano. WC. Roentgen los descubrió en 1895 de una forma casi accidental (por lo que a menudo se los llama rayos Roentgen) y gracias a ellos fué posible a Becquerel descubrir los rayos gamma en 1896 y posteriormente a Pierre y Marie Curie descubrir el radio que, a su ves, hizo posible el conocimiento del interior del átomo y finalmente de toda la ciencia nuclear.

Reacción en cndena. Una reacción química que, una vez comenzada, genera suficiente energia para continuar por si misma hasta que consume la totalidad dc la masa disponible de combustible. Toda explosión es un ejemplo de reacción en cadena, pero en las reacciones nucleares producidas mediante bombardeo con neutrones, se entiende por reacción en cadena aquélla en la que la fisión de un solo núcleo produce neutrones que a su ves causan la fisión en los núcleos vecinos, continuando de esa forma la reacción de fisión posiblemente a una velocidad muy elevada.

Reactor. El ahorno, en el que los combustibles nucleares experimentan la fisión y liberan la energía, compuesto generalmente de un alma o núcleo, un moderador, barras de control, un sistema de refrigeración y una coraza.

Reactor creador o reproductor. Reactor que produce más combustible nuclear que el que consume en el proceso de producción de energía. Convierte el uranio-238 en uranio fisil o el torio 232 en uranio físil 233; es decir, convierte elementos no físiles en combustibles nucleares.

Refrigerante. Todo agente de refrigeración. Concretamente un líquido o gas que funciona a través del alma de un reactor o en torno a él para mantener una temperatura adecuada.

Trazador. Un radioisótopo de un elemento químico común y estable que emite débiles radiaciones, generalmente de rayos beta, que pueden registrarse fácilmente mediante instrumentos sensibles (contadores). Cuando va mezclado con el elemento común sigue la misma suerte de éste en todas las reacciones químicas y de esa forma, por medio de las radiaciones emitidas, puede trazarse el curso de las reacciones y combinaciones químicas, incluso en el caso de las complicadas reacciones biológicas de un organismo humano o animal,

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