Capítulo 3

La radiación ionizante se origina en procesos naturales, tales como el decaimiento del uranio

contenido en el suelo de nuestro planeta, y artificialmente, como en la producción de nucleídos para

uso en medicina. En este marco, la radiación se puede clasificar según su origen en natural o

artificial. Las fuentes naturales incluyen los rayos cósmicos, la radiación gamma terrestre, los

productos del decaimiento del radón en el aire y diversos radionucleídos encontrados habitualmente

en la comida y bebida. Estas fuentes radiactivas naturales se han formado con el universo y así los

seres vivos (entre ellos los seres humanos) se han desarrollado y evolucionado en este marco de

radiactividad natural. Las fuentes artificiales comprenden la utilización de la radiación en medicina,

la precipitación radiactiva (en inglés fallout) debida a los ensayos de armas nucleares en la

atmósfera, las emisiones de desechos radiactivos de la industria nuclear, el empleo en diversos

campos de la radiación gamma, etc.

En general, es más fácil controlar las fuentes de radiación artificiales que las naturales, ya

que en el caso de las antropogénicas se puede alterar o interrumpir la producción de los elementos

radioactivos manipulados de una u otra manera por el hombre, aunque no siempre es conveniente

hacerlo como en el caso de los radioisótopos utilizados en los exámenes médicos. Por otro lado, la

exposición a los rayos cósmicos, a la radiación gamma terrestre y a la emitida por los elementos

radiactivos naturales dentro del cuerpo humano es inevitable.

1.1. Nucleídos naturales

La radioactividad es parte natural de nuestro medio ambiente. Nuestro planeta ha

sido radioactivo desde su creación y los nucleídos se encuentran en el suelo, el aire y en el

agua. Según su origen, pueden clasificarse en primordiales y cosmogénicos. Los primeros

son anteriores a la creación de la Tierra y los segundos se forman como resultado de la

interacción de la radiación cósmica con los elementos de la atmósfera o la corteza

terrestre.

1.1.1 Nucleídos primordiales

Además de los elementos químicos estables, la Tierra contiene un gran número de

radionucleídos primordiales cuyas concentraciones son levemente diferentes según la región del

planeta. La mayor parte de los elementos radioactivos de la naturaleza son miembros de series

radioactivas. Cada serie está formada por un conjunto de nucleídos que decaen unos en otros dando

lugar a una sucesión de decaimientos hasta llegar a un único nucleído estable. Existen cuatro

cadenas, la del 232Th, la del 237Np, la del 235U y la del 238U. A estas cadenas se las denomina series

4n, 4n+1, 4n+2 y 4n+3. La Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el

documento..1 muestra, para cada una de las cadenas, el núcleo padre junto con su vida media, el

número de nucleídos que la conforman y el nucleído final estable. Dado que la vida media del 237Np

(padre de la serie) es corta comparada con la edad del Universo (≈ 1010 años), los miembros de esta

cadena no se detectan actualmente en la naturaleza.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..1: Series

radioactivas naturales.

serie Padre vida media (años) producto final estable número de nucleídos

A = 4 n 232Th 1,39 x 1010 208Pb 12

A = 4 n + 1 237Np 2,25 x 106 209Bi 13

A = 4 n + 2 238U 4,51 x 109 206Pb 16

A = 4 n + 3 235U 7,07 x 108 207Pb 14

La Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..1 presenta las

secuencias decaimiento que conducen desde el padre hasta el nucleído estable final de tres cadenas

existentes en la actualidad. Algunos nucleídos pueden decaer por emisión alfa o beta, y en algunos

casos las cadenas se ramifican.

Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..1: Secuencia de

decaimiento de las cadenas naturales del 238U, 235U y 232Th.

Existen además otros nucleídos primordiales de masas intermedias tales como 50V,

87Rb, 113Cd, 115In, 125,128,130Te, 138La, 142Ce, 144Nd, 147,148Sm, 152Gd, 174Hf, 176Lu, 187Re, 190,192Pt y

209Bi y el 40K, de menor masa aún. Este último nucleído tiene gran importancia, ya que por

la alta abundancia del K natural en el medio ambiente una parte importante de la

radiactividad natural a la que se ve sometido el ser humano se origina en 40K.

Adicionalmente, el K es un elemento biológicamente esencial. En el cuerpo humano, la

concentración de K está bajo control biológico. La cantidad de potasio y, por ende, de 40K,

varía con la masa muscular de las personas y es casi dos veces mayor en los hombres

jóvenes que en las mujeres mayores. La exposición al 40K es ineludible y varía en

concordancia con los cambios en su concentración.

La concentración local de los nucleídos naturales depende de la hidrogeología del lugar. Por

ejemplo, la concentración media del uranio en la corteza terrestre es aproximadamente 3 gramos por

tonelada de material. Debido a que en el manto superficial del suelo el U tiene tendencia a

permanecer en las estructuras cristalinas de ciertos minerales que lo componen, esta capa tiende a

enriquecerse en uranio. Entre las rocas más ricas en uranio se encuentran los granitos y las rocas

volcánicas (como las riolitas), ciertas rocas sedimentarias (como los lignitos esquistos negros),

ciertos fosfatos marinos y toscas, entre otras. El uranio tiene tendencia a pasar al agua, de modo que

los cursos de agua superficial y subterránea lo transportan.

El Comité Científico de Efectos de la Radiación Atómica de las Naciones Unidas

(UNSCEAR, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) ha

realizado una recopilación de concentraciones de nucleídos radiactivos en suelos, los

cuales se presentan en la Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..2. Es

de destacar que en América del Sur sólo se publican valores para la actividad del 40K, la

cual varía entre 540 Bq/kg y 750 Bq/kg (determinaciones realizadas en Argentina).

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..2: Rango de actividades de nucleídos

radiactivos naturales en suelos (Bq kg-1) de distintas regiones del mundo. (* Los valores de América del Sur

corresponden a Argentina.)

continente 40K 238U 226Ra 232Th

África 29 - 1150 2 - 120 5 - 180 2 - 140

América del Norte 6 - 700 4 - 140 8 - 160 1 - 130

América del Sur* 540 - 750 - - -

Asia Oriental 7 - 1500 2 - 690 2 - 440 1 - 220

Asia Occidental 87 - 980 10 - 78 8 - 77 5 - 60

Europa del Norte 140 - 1150 3 - 30 6 - 310 5 - 59

Europa Oriental 0 - 3200 2 - 330 5 - 900 1 - 180

Europa Occidental 40 - 1400 0 - 190 1 - 210 2 - 160

Europa del Sur 0 - 1650 1 - 240 0 - 250 2 - 210

Medias 94,3 - 1386,6 3 - 227,3 4,4 - 315,9 2,4 - 144,9

A modo de ejemplo, si tomamos un área de un km2 y se recolecta todo el suelo de dicha

superficie hasta un metro de profundidad (106 m3 de suelo), se obtendrían los valores de actividad

recopilados en la Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..3. De la

misma manera, si se excava un jardín de 400 m2 hasta un metro de profundidad se encentrarán en

promedio 800 gramos de 40

K, 6 kg de Torio y los elementos asociados a su decaimiento y alrededor

de 2 kg de Uranio (debido a la abundancia de los diversos isótopos del U, esencialmente 238U).

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..3: Actividad

natural media en un volumen de suelo de 106 m3 (kBq/m3)

nucleído actividad (Bq/kg) masa (kg) actividad total (Bq)

U 25 2800 39

Th 40 15000 66 40K 400 2500 630

Ra 48 0,003 80

Rn 10* 0,000014 9

1.1.2 El radón

Entre los productos de decaimiento de las series naturales, el Rn es el responsable de

la mayor parte de la radiación absorbida por el hombre. En efecto, cerca del 60-70% de la

exposición a la radiación natural se debe al Rn. Este elemento es un gas noble inodoro,

incoloro, insípido y radioactivo que forma parte de las cadenas de desintegración

radiactivas del Uranio y el Torio. La Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo

especificado en el documento..4 muestra los períodos de desintegración de los isótopos

del Rn y su descendiente Po involucrados en las cadenas.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..4: Isótopos del Rn

y Po.

serie nucleído emisor energía(MeV) semivida 238U 222Rn

5,5 3,82 d

218Po

-

6 3,05 d

235U 219Rn

6,8; 6,6 y 6,4

271; 4,02

3,96 s

215Po

-

7,4 0,0018 s

232Th 220Rn

6,3 55,6 s

216Po

6,8 0.16 s

Cuando el gas radón emerge del terreno se dispersa en el aire, por lo tanto su concentración en

lugares abiertos es baja. En lugares cerrados como casas y edificios, cuando penetra (en general

desde el suelo a través del piso) su concentración aumenta. Si las viviendas están bien ventiladas, no

se acumula radón. Sin embargo, en muchos países –habitualmente en los más fríos– los edificios se

construyen poniendo mayor énfasis en la retención del calor y la prevención de las corrientes de

aire. Por consiguiente, las casas están con frecuencia pobremente ventiladas y la concentración de

radón en su interior puede ser considerablemente superior a la que hay al aire libre. Las

concentraciones de radón en los edificios también dependen de la estructura geológica regional y de

los materiales de construcción pudiendo variar enormemente entre zonas diferentes de un país e

incluso de una vivienda a otra en la misma área. La actividad liberada por los materiales de

construcción por unidad de superficie se llama tasa de exhalación y depende de la radiactividad del

material, de un factor de emanación, del coeficiente de difusión del radón en el material y de la

porosidad y densidad del mismo. La Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el

documento..5 muestra tasas de exhalación de distintos materiales de construcción.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..5: Tasas de

exhalación de radón/torio en algunos materiales de construcción.

Material tasa de exhalación (Bq/m2h)

ladrillo no cocido 0.160 ± 0.010

ladrillo cocido 0.042 ± 0.003

pizarra 0.038 ± 0.009

ladrillo de cemento 0.024 ± 0.005

mármol 0.026 ± 0.002

Así, suponiendo una habitación cúbica de 3 m de lado construida con ladrillo de cemento

que durante el día se mantuvo totalmente ventilada, una persona durante la noche al encerrarse en

ella estará expuesta a una dosis que irá aumentando con el tiempo. A las ocho horas estará expuesto

a 1,7 Bq. Se ha estimado que la emanación desde el suelo de radón es del orden de 7x109

Bq/año. Esto es equivalente a 5,92x10-2 Bq/cm2 de 222Rn de suelo al año.

El agua subterránea es receptora del radón que emana de las rocas y el suelo y cuando alcanza la

superficie el gas es liberado al aire. Esta es considerada la segunda fuente de radón a la atmósfera y

se estima que contribuye con 1,85x1019 Bq/año de 222Rn. El radón también es liberado desde el

océano, pero las concentraciones son muy menores a la del agua subterránea.

Estudios realizados en la República Argentina muestran que la actividad de Rn varía entre 6 y 48

Bq/m3 dependiendo de la región del país, como se ve en la Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo

especificado en el documento..6, que muestra las actividades promedio determinadas en viviendas

de distintas ciudades y provincias de Argentina. En la Figura ¡Error! No hay texto con el estilo

especificado en el documento..2 se muestran los valores extremos, los cuales caen dentro de la

media mundial.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..7: Actividad promedio de Rn (Bq/m3)

en el interior de viviendas en Argentina

.(*valor medio)

ciudad o Provincia Actividad número de viviendas

Malargue 41 148

Mendoza 37 52

General Alvear 45 106

Corrientes 48 109

Buenos Aires 27 336

Resistencia 49 35

Rosario 31 61

San Rafael 29 276

San Luis 32 204

Chubut 33 70

Santiago del Estero 28 62

Bariloche 36 18

Córdoba 6 76

Argentina 34* 1553

Barilo

che

Bueno

s Aire

s

Cór

doba

Cór

rient

es

Cos

quín

Gra

l Alvea

r

Malar

gue

Men

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Prov. D

e Chu

but

Res

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ncia

Ros

ario

San L

uis

San R

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l

Santia

go d

el E

ster

o --

0

50

100

150

200

250

300

Activid

ad

(B

b/m

3)

Activida Máxima

Actividad Mínima

Actividad Promedio

Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..3: Actividad

máxima, mínima y promedio medidas en el interior de viviendas de Argentina.

Al estudiar los efectos del radón sobre la salud, el único isótopo a considerar es el

222Rn, ya que los otros dos isótopos (220Rn y 219Rn) tienen una vida media corta comparada

con el 222Rn. Además, el 219Rn no es abundante en el ambiente. Los productos inmediatos

del decaimiento del gas radón se adhieren a partículas suspendidas en el aire, las que al ser

inhaladas irradian los tejidos del pulmón con partículas alfa.

1.1.3 Acumulación de nucleídos naturales por la industria

Materiales naturales que contienen nucleídos radioactivos (NORM, por las iniciales en

inglés de “Naturally Occurring Radioactive Materials”, materiales naturalmente radioactivos)

pueden ser utilizados como materia prima por distintas industrias. Como consecuencia de esto, la

distribución de nucleídos naturales en el medio ambiente puede verse alterada por las actividades

del hombre debido a descargas, residuos o los mismos productos. A estos elementos se los

denomina (TENORM, por las iniciales en inglés de “Tecnologycal Enhanced Naturally Occurring

Radioactive Materials”, elementos con radiactividad natural concentrada por aplicación

tecnológica). Por ejemplo la minería y el procesamiento del uranio y arenas, la combustión de

combustibles fósiles, la producción de materiales que contienen fosfatos, etc., contribuyen a

modificar las concentraciones naturales de radiosótopos.

La minería del U es una de las fuentes de TENORM. El objetivo fundamental de la misma

es la producción de combustible para reactores y armamentos. La extracción a cielo abierto genera

grandes cantidades de material acumulado con concentraciones de U y sus productos de

decaimiento diferentes (en general superiores a las naturales). La minería subterránea genera

cantidades menores de rocas residuales con contenido de uranio, puesto que la mayor parte de ellas

vuelve a ingresar a las galerías. El mineral extraído es tratado para obtener concentrados de U en

forma de óxidos, dejando como desechos la mayoría de los productos de decaimiento de larga vida

media y actividad baja (un 90-95% del mineral de U se extrae). Además de los radionucleídos,

quedan como residuos de productos químicos tales como arsénico y metales pesados, usados en el

procesamiento. Estos elementos también pueden producir un impacto en el hombre y el medio

ambiente.

Diferentes industrias no nucleares también generan TENORM. La minería y el

procesamiento de rocas y arenas para la obtención de metales, al igual que la minería del uranio,

generan grandes cantidades de residuos sólidos y líquidos, ya que el metal de interés es sólo una

pequeña fracción de la roca extraída. Los minerales incluidos en las arenas originadas en la erosión

de las rocas representan una fuente importante de Ti y Zr. Las arenas contienen altas

concentraciones de 232Th y 238U junto con los respectivos productos del decaimiento. Durante el

procesamiento de la arena pueden ocurrir descargas al medio ambiente de estos radionucleídos.

Las industrias y la producción de energía basadas en la quema de carbón o petróleo liberan

al medio ambiente los nucleídos primordiales que contienen. Por ejemplo, el carbón contiene

típicamente 50 Bq/kg de 40K, 20 Bq/kg de 238U y 20 Bq/kg de 232Th. En la combustión del carbón, la

mayor parte del material se convierte en cenizas, donde se concentran los radionucleídos,

convirtiéndose así en un potencial riesgo radiológico para los individuos expuestos. Las nubes

procedentes de chimeneas sin filtros expanden esos elementos radiactivos, exponiendo a la

población y contaminando el suelo y los cultivos. La extensión espacial de estas descargas depende

de factores tales como la temperatura de la combustión y la eficacia de los sistemas de filtrado de

las chimeneas.

El residuo de mayor impacto ambiental de la industria petroquímica es el agua de

producción, debido a la contaminación química de la misma con gases tóxicos y metales pesados.

Adicionalmente, el acarreo de radionucleídos desde el interior de la Tierra a la superficie por el gas

y el agua puede producir contaminaciones de acuíferos dando lugar a que la población reciba

exposiciones internas y/o externas superiores a los niveles aceptados.

El gas natural contiene radón. Sin embargo debido al decaimiento durante el

almacenamiento y distribución (la vida media del 222Rn es del orden de dos días) se produce una

disminución de la concentración de dicho gas al momento de utilizarlo.

Las rocas que contienen fosfato son la materia prima de un gran número de materiales tales como

fertilizantes y detergentes. Los fosfatos contienen niveles de 40K y 232Th similares a las del suelo.

Sin embargo, las concentraciones de 238U y sus productos de decaimiento generalmente son más

elevados. El procesamiento de estas rocas implica descargas en forma de polvo al medio ambiente

con cantidades significativas de nucleídos naturales y residuos que son liberados como efluentes

líquidos. Esto produce desviaciones de las concentraciones naturales, particularmente en 210Po.

En la Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..8, se presentan las

actividades globales de los nucleídos descargados a la atmósfera por diferentes industrias.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..8: Actividades

descargadas al medio ambiente por diferentes industrias no nucleares.

industria atmósfera

(GBq/a)

Agua

(GBq/a)

transporte fósforo

transporte fertilizantes

transporte Fe y aceros

planta de energía de carbón

transporte de Coke

cemento

cerámica

arenas

pigmentos de Ti

238

U

0,06

0,02

0,01

0,16

0,001

0,2

0,03

0,97

0,001

40

K

0,004

0,001

0,01

0,27

0,004

0,4

0,14

238

U

0,18

0,07

0,03

0,004

0,088

0,002

40

K

0,013

0,002

0,04

0,011

El agua de uso doméstico contiene distintas concentraciones de isótopos naturales, dependiendo del

lugar de extracción. Los isótopos del U y del Ra se incorporan al agua cuando los cauces están en

contacto con rocas ricas en estos elementos. En los procesos convencionales de potabilización de

agua se incluye el filtrado, quedando posiblemente en los filtros altas actividades de nucleídos, pese

a que el objetivo del tratamiento no sea este. Esto genera residuos radioactivos en filtros, resinas de

intercambio iónico, carbón activado, barros, etc.

En todos estos casos, el aumento de concentración de radionucleídos debe ser tenida en cuenta

desde el punto de vista ocupacional y ambiental, prestándose particular atención a la posible

exposición a la radiación de los trabajadores y del público en general, ya sea debido a los vertidos

de deshechos al medio ambiente o al consumo de productos intermedios o finales de la industria.

1.1.4 Radiación cósmica y nucleídos cosmogénicos

La radiación cósmica tiene dos orígenes: galáctica y solar. Antes de ingresar a la

atmósfera, ambos tipos de radiación son principalmente haces de protones junto con helio y

otros iones pesados. Los rayos cósmicos galácticos se producen fuera del sistema solar

posiblemente debido a las llamaradas estelares, explosiones de supernovas, etc.,

transportando energías entre 104 y 1014 MeV.

La radiación solar está originada en la emisión continua de partículas de baja energía

y partículas de energía mayor durante eventos solares tales como disturbios magnéticos o

llamaradas, cuyas energías son típicamente de 1 a 100 MeV. Tienen poca importancia en la

superficie de la tierra debido a que su energía es insuficiente para penetrar el campo

magnético terrestre.

Una vez que entran en la atmósfera, las partículas energéticas (principalmente

protones) pueden interactuar con los núcleos de los gases de la atmósfera mediante una

variedad de reacciones nucleares. Los productos de estas reacciones incluyen neutrones,

protones, muones, piones y kaones junto con radionucleídos tales como 3H y 7Be. Las

partículas secundarias pueden tener suficiente energía para iniciar nuevas reacciones en

cascada. La lista completa de nucleídos cosmogénicos se presenta en la Tabla ¡Error! No

hay texto con el estilo especificado en el documento..9, junto con el inventario global y la

concentración en la tropósfera.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..9 : Nucleídos

cosmogénicos.

nucleído Producción

(átomos m-2 s-1)

inventario global

(PBq)

concentración en la tropósfera

(mBq m-3)

3H 2500 1275 1,4

7Be 810 413 12,5

10Be 450 230 0,15

14C 25000 12750 56,3

22Na 0,86 0,44 0,0021

26Al 1,4 0,71 1,5 x 10-8

32Si 1,6 0,82 0,000025

32P 8,1 4,1 0,27

33P 6,8 3,5 0,15

32S 14 7,1 0,16

36Cl 11 5,6 9,3 x 10-8

37Ar 8,3 4,2 0,43

39Ar 56 28,6 6,5

81Kr 0,01 0,005 0,0012

Entre los nucleídos cosmogénicos el 7Be se encuentra disperso en la atmósfera en

forma inhomogénea. Este nucleído se produce en las capas altas de la atmósfera junto con

el 3H y comienza caer lentamente hacia la superficie de la Tierra en forma de finas

partículas (aerosoles) que pueden ser arrastradas parcialmente por lluvia, cenizas o polvos

en suspensión. Cuando llega a la superficie, tiende a fijarse en plantas superficiales o

acuáticas y prácticamente no se deposita en el suelo.

Por otra parte, el 14C (T1/2 = 5730 años) que se utiliza para datación, se produce en la

atmósfera superior a partir de interacción de los rayos cósmicos con las moléculas de la atmósfera.

Dado que desde el punto de vista químico no hay diferencias entre los isótopos, los átomos de del C

se combinan con oxígeno para formar CO2. Los organismos vivos intercambian continuamente CO2

con la atmósfera que tiene una concentración 14C/12C del orden de 1,3x10-12. Cuando el organismo

muere, este intercambio cesa de modo que la relación 14C/12C disminuye continuamente debido al

decaimiento del 14C. Una medida de la actividad permitirá estimar la época de la muerte del ser

vivo. Este método es adecuado para la determinación del momento de muerte de una gran variedad

de materiales orgánicos como la madera, pero su precisión está afectada por la variación de los

niveles de 14C en la atmósfera así como también por la contaminación. La vida media del 14C limita

el período de datación a una antigüedad máxima de 50000 años. Pasado este tiempo, la actividad de 14C es indetectable.

1.2. Nucleídos antropogénicos

El advenimiento de la era nuclear junto con el descubrimiento de la posibilidad de liberar

energía encerrada en el núcleo, trajo aparejada la producción de nuevos nucleídos (por ejemplo, el 137Cs y el 90Sr), primero con fines bélicos, luego para la generación de energía y otras aplicaciones.

Estos nucleídos son llamados antropogénicos por su origen. Este desarrollo científico-tecnológico

dio lugar a la creación de cientos de nucleídos, alguno de los cuales tienen aplicaciones médicas,

industriales, en investigación, etc. Como consecuencia de esto, se agregaron globalmente pequeñas

cantidades de actividad al inventario de la radiactividad natural, contribuyendo también a la dosis

recibida por la población. En determinadas circunstancias la radiación recibida por las fuentes

hechas por el hombre puede ser mayor que la natural.

Las fuentes antropogénicas pueden ser controladas más eficazmente que las naturales,

aunque la exposición externa debida a la precipitación radioactiva (consecuencia de los ensayos

nucleares que se realizaron en la atmósfera o accidentes) es tan ineludible e incontrolable como la

radiación natural. Cuando ocurren accidentes o ensayos de bombas nucleares, enormes cantidades

de partículas radiactivas son liberadas en la atmósfera, recorren largas distancias arrastradas por los

vientos y luego precipitan y se diseminan sobre grandes extensiones de terreno. Este fenómeno,

denominado fallout o lluvia radiactiva, produce el depósito de elementos radiactivos

antropogénicos (y naturales) sobre pastos, hojas de las plantas, suelos y aguas. A modo de ejemplo,

el 137Cs se encuentra diseminado sobre la superficie terrestre por acción del hombre, ya sea por las

detonaciones nucleares, por accidentes en plantas de producción de energía nuclear, en

equipamientos de uso médico o industriales. La radiación proveniente del decaimiento del 137Cs es

detectable en toda la superficie del planeta con distintos niveles de intensidad dependiendo de la

cercanía a lugares donde haya ocurrido algún hecho de origen nuclear. Su dispersión depende de las

características geográficas y atmosféricas reinantes en el lugar del suceso.

1.2.1 Armas nucleares

La energía producida en las reacciones nucleares es mucho mayor que la originada en

reacciones químicas. En una central nuclear, esta energía es liberada sobre largos períodos de

tiempo a bajos niveles mientras que en un arma nuclear la liberación ocurre en fracciones de

segundo, dando lugar a un considerable aumento de la temperatura y presión. Esto da como

resultado una onda de choque que causa la destrucción de grandes áreas.

Existen dos tipos básicos de armas nucleares, las de fisión en las cuales la energía es

liberada durante la fragmentación de los átomos pesados y las de fusión en las cuales la energía es

liberada durante la unión de los átomos livianos.

Los materiales fisibles generalmente usados en las armas son 235U o 239Pu. En el proceso de

fisión, un neutrón “golpea” a un núcleo. Este último se divide (fisiona), liberando energía y

neutrones, los cuales pueden producir nuevos procesos de fisión al alcanzar otros núcleos. Para

lograr la liberación rápida de altas cantidades de energía es necesario que un gran número de

núcleos se fisionen. Por esto, se debe colocar una cierta cantidad de material fisible junto de modo

de alcanzar una masa crítica. Esto asegura que los neutrones producidos en la fisión interactuarán

con otros núcleos y así la reacción se auto sostendrá. Para que la explosión ocurra debe superarse la

masa crítica de modo que se produzcan cadenas multiplicativas de reacción, alcanzando la masa

supercrítica. Esta reacción en cadena además de liberar energía vuelca al ambiente cantidades

considerables de radionucleídos.

En las bombas de fusión, conocidas también con el nombre de termonucleares o de

hidrógeno, la energía es producida por la fusión de los isótopos del hidrógeno originando un núcleo

más pesado. Estas armas producen típicamente tres veces más energía que una de fisión que

contiene igual cantidad de 235U. Para que la fusión se produzca, dos núcleos de H deben unirse.

Dado que ambos núcleos tienen carga positiva, para que se produzca la unión la repulsión

coulombiana debe ser vencida. Esto se logra dándole a los núcleos energía cinética. Por esto, la

detonación de este tipo de bombas requiere la explosión de una pequeña bomba de fisión de 238U, a

fin de elevar la temperatura (a valores similares a los que se encuentran en el sol) y dar así energía

cinética a los núcleos de H.

El segundo lugar en importancia en lo referente a la exposición humana, lo

constituyen los ensayos de armas nucleares llevados a cabo por estadounidenses y

soviéticos, franceses, ingleses, hindúes y chinos. En total se han realizado más de 2,000

detonaciones nucleares, incluidos los dos ataques nucleares (Hiroshima y Nagasaki, en

1945) que corresponden a los únicos usos de armas nucleares contra población civil.

Las pruebas nucleares se clasifican como atmosféricas (cuando la explosión tiene

lugar dentro de la atmósfera), subterráneas. Las atmosféricas producen una contaminación

mayor debido a que gran parte de los productos de fisión se producen en la atmósfera y son

dispersados por los vientos grandes distancias antes de depositarse sobre la superficie

terrestre.

No todas las explosiones tuvieron un fin bélico. Algunas detonaciones han tenido

lugar con fines pacíficos. Por ejemplo, cerca de 27 detonaciones se han realizado para cavar

pozos o construir canales o puertos artificiales, o bien para extraer combustible o gas

subterráneo. La detonación más potente de la historia, la "Bomba del Zar", fue realizada

por la Unión Soviética con objetivos puramente científicos, ya que un arma de tal tamaño y

potencia con un rendimiento de aproximadamente 50 megatones (un kilotón equivale a

1.000 toneladas de explosivo trinitrotolueno o TNT) sería muy difícil de utilizar contra el

enemigo, debido, entre otras razones, a la necesidad de utilizar un bombardero modificado.

La primera bomba atómica fue detonada por Estados Unidos el 16 de junio de 1945,

con un rendimiento equivalente a 20 kilotones. Esta prueba, realizada durante el Proyecto

Manhattan (el proyecto destinado a construir la bomba atómica), tenía como objetivo

probar la viabilidad de la bomba de fisión nuclear, usada más tarde contra Japón. La

primera bomba de hidrógeno fue probada en el atolón de Eniewetok en las Islas Marshall,

el 1 de noviembre de 1952, también por Estados Unidos. El 5 de agosto de 1963 se firma

un tratado para limitar la cantidad de pruebas nucleares. Si bien el tratado permite

únicamente pruebas subterráneas, las detonaciones atmosféricas continuaron. Francia

continuó sus pruebas nucleares atmosféricas hasta 1974, mientras China continuó hasta

1980. La última detonación subterránea nuclear realizada por Estados Unidos tuvo lugar en

1992; la Unión Soviética continuó hasta 1990, el Reino Unido hasta 1991, y Francia y

China hasta 1996. Posteriormente, sólo India y Pakistán, que no forman parte del acuerdo

de prohibición de pruebas nucleares, detonaron bombas atómicas hasta 1998.

Recientemente, Corea del Norte llevó a cabo un ensayo nuclear subterráneo, el segundo

después de la prueba realizada en octubre de 2006. El ensayo nuclear del 2006 fue de una

potencia de entre 5 kilotones y 15 kilotones, mientras que el realizado posteriormente

alcanzó 20 kilotones, ligeramente inferior a la bomba detonada en 1945 sobre la ciudad

japonesa de Nagasaki.

Mientras los norteamericanos realizaron sus ensayos en el Área de Pruebas de

Nevada y en las Islas Marshall, los soviéticos efectuaron las pruebas principalmente en

Kazajistán. La explosión termonuclear Castle Bravo, realizada en las Islas Marshall en

1954, produjo una lluvia radiactiva que causó la contaminación de miles de kilómetros de

océanos e islas deshabitadas. Se trataba de un nuevo diseño de bomba termonuclear, pero el

rendimiento del arma (15 Mtn) fue del doble de lo proyectado. La radiación afectó también

a islas habitadas, donde, aunque se evacuó a la población, se registró una larga exposición a

la lluvia radiactiva. La radiación también afectó a la tripulación de un bote pesquero

japonés que se encontraba en las cercanías.

Estados Unidos ha realizado, entre el 16 de julio de 1945 y el 23 de septiembre de

1992, un total de 1.054 pruebas y dos ataques nucleares. La Unión Soviética realizó entre

715 y 969 detonaciones (el número exacto se desconoce debido a la política de silencio de

la ex URSS). Francia ha efectuado 210 detonaciones, principalmente en los atolones de

Mururoa y Fangataufa, Gran Bretaña realizó 45 explosiones nucleares, 21 en territorio

australiano además de detonaciones realizadas conjuntamente con Estados Unidos. China

realizó 45 detonaciones, 23 atmosféricas y 22 subterráneas, todas ellas efectuadas en

Xinjiang. Corea del Norte ha realizado 2 pruebas subterráneas en su territorio nacional.

India ha efectuado 5 o 6 detonaciones, mientras que Pakistán realizó entre 3 y 6

detonaciones.

1.2.2 Producción de energía

Otra fuente de importancia en la producción de desechos radioactivos es la generación de energía.

En la actualidad existen 438 reactores nucleares de potencia en operación ubicados en 26 países que

generan aproximadamente el 16% de la electricidad utilizada en el mundo, como se muestra en la

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..10.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..10: Inventario

mundial de centrales nucleares en operación y construcción.

país Nº de unidades en

operación

energía generada

(MW)

Nº de unidades en

construcción

Energía a generar

(MW)

Argentina 2 935 1 692

Armenia 1 376

Bélgica 7 5824

Brazil 2 1795

Bulgaria 2 1906 2 1905

Canadá 18 12621

China 11 8438 11 10120

República

Checa

6 3629

Finlandia 4 2696 1 1600

Francia 59 63260 1 1600

Alemania 17 20470

Hungría 4 1829

India 17 3782 6 2910

Japón 55 47587 2 2191

Corea 20 17454 5 5180

Lituania 1 1185

Méjico 2 1300

Holanda 1 482

Pakistán 2 425 1 300

Rumania 2 1300

Rusia 31 21743 5809

Eslovaquia 4 1711

Eslovenia 1 666

Sud Africa 2 1800

España 8 7450

Suecia 10 8995

Suiza 5 3220

Ucrania 15 13107 2 1900

Reino Unido 19 10097

USA 104 100582 1 1165

Irán 1 915

Total 438 371576 44 38888

El ciclo de producción de energía comienza con la explotación minera, que genera un gran

volumen de residuos de baja actividad y termina con el depósito de combustible gastado, de

volúmenes menores pero con alta actividad. La minería del uranio se desarrolla en diversos lugares

del mudo incluyendo África, Canadá, Estados Unidos de Norteamérica, Australia y varios países de

Europa del Este. Las etapas del ciclo del combustible comprenden además la concentración y el

tratamiento del mineral para alcanzar los grados de pureza y concentración necesarios y la

fabricación de las pastillas para construir las vainas con las pastillas de uranio. Seguido a la

extracción del mineral es necesario realizar un proceso de purificación con ácidos y nitratos. La

solución resultante es concentrada por evaporación y calcinada para producir UO2 y luego UF6.

Los reactores nucleares son máquinas preparadas para iniciar, mantener y controlar

una reacción en cadena de fisión nuclear; en cierto sentido, son las “calderas” de las

centrales nucleares (Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el

documento..4). A diferencia de lo que ocurre en las instalaciones termoeléctricas

convencionales, en las centrales nucleares no se produce reacción de combustión química

alguna. El núcleo del reactor está contenido en un recipiente de acero de varios metros de

diámetro y cuya altura generalmente supera los 12 m. Las paredes de este recipiente

alcanzan espesores de 25 o 30 cm. La vasija del reactor y el conjunto de conductos por

donde circula el líquido refrigerante, denominado circuito primario, se encuentran en el

edificio de contención, el cual está provisto de gruesos muros preparados para resistir

hipotéticos movimientos sísmicos y evitar el escape de radiactividad en caso de accidente.

Su forma suele ser esférica y está rematado por una cúpula.

Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..4: Esquema de un

reactor de potencia de producción de energía.

El combustible de la central nuclear se encuentra en el núcleo del reactor y debe

tener un elemento fisionable que, en ausencia de neutrones, se mantenga estable el mayor

tiempo posible para que pueda ser manipulado. El 233U, el 235U y el 239Pu son tres isótopos

que cumplen esta condición. Entre ellos, únicamente el 235U se halla presente en la

naturaleza aunque en muy baja proporción (0,7% del uranio natural). Los otros dos se

obtienen de manera artificial a partir del bombardeo con neutrones del 238U y 232Th,

denominados isótopos fértiles. Por su parte, estos dos últimos son isótopos fisionables con

neutrones rápidos. Los neutrones que resultan liberados como consecuencia de la reacción

de fisión pueden interactuar, a su vez, con otros elementos fértiles, los que, por su parte,

dan lugar a nuevos elementos fisionables. En función del tipo de reactor se empleará una

clase u otra de combustible. Los más comunes son uranio natural, óxido de uranio natural y

óxido de uranio enriquecido en su isótopo 235U. Habitualmente, el combustible se presenta

en forma de pastillas incorporadas en el interior de vainas de acero inoxidable de 1 cm de

diámetro y 4 o 5 m de longitud. Las vainas forman conjuntos de sección cuadrada o circular

denominados elementos de combustible. Durante la fisión, el 235U se divide en fragmentos

más livianos, emite varios neutrones energéticos (dos o tres) junto con radiación gamma y

energía en forma de calor, que es tomada por un circuito refrigerante y usada para producir

electricidad por turbinas a vapor (Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado

en el documento..4). Algunos de los productos de fisión absorben también neutrones

inhibiendo la cadena de reacción, de modo que el combustible se agota. Este combustible es

altamente radioactivo requiriendo para su manipulación sistemas de control remoto y

apantallamientos adecuados para prevenir la exposición humana. La mayoría de los

productos de fisión pierden su actividad con el tiempo y también se forma 239Pu, que es

fisionable.

Una vez que se ha realizado la carga del combustible en el reactor se inicia la

reacción de fisión en cadena mediante un nucleído generador de neutrones. El moderador es

otro de los elementos básicos de la central nuclear; se trata de un mecanismo que controla la

velocidad con que los neutrones impactan en nuevos núcleos de combustible. Sustancias como el

agua pesada, el berilio, el grafito o el agua ligera aseguran este proceso. El berilio es el menos

empleado debido a su elevada toxicidad. El moderador tiene por función absorber parte de los

núcleos emitidos en el proceso de fisión, de forma tal de limitar las fisiones posteriores y, en

consecuencia, la energía liberada. De esta forma, la reacción en cadena se mantiene bajo control.

El tercer componente fundamental del reactor está formado por las barras de control que se

encuentran en el núcleo del reactor. Las barras de control permiten regular el nivel de potencia

generada. La potencia del reactor depende del calor producido en su núcleo, el cual está en relación

con el número de neutrones que se ponen en acción durante la reacción de fisión en cadena. Cuanto

menor es el número de neutrones menor es la energía producida y, consecuentemente, la potencia.

Si no se actúa sobre el número de neutrones que se liberan durante la reacción en cadena se logra el

efecto contrario. Cuando las barras se encuentran totalmente introducidas en el núcleo del reactor la

absorción de neutrones es tal que el proceso de reacción en cadena no continúa. A la inversa,

cuando se van retirando, el número de neutrones disponibles se incrementa, consiguiéndose así el

restablecimiento de la reacción en cadena. Generalmente las barras de control se fabrican a partir de

aleaciones resistentes a la corrosión.

El núcleo del reactor es refrigerado extrayendo el calor mediante un grupo turbo-alternador

que se encuentra también en el interior del núcleo, en contacto con los elementos combustibles, el

moderador y las barras de control. Mediante un líquido refrigerante se traslada el calor generado en

el núcleo, de manera directa o bien a través de un circuito secundario, hasta el conjunto turbina-

alternador, retornando posteriormente al núcleo del reactor, donde comienza nuevamente el

proceso. Como refrigerantes más habituales hay que mencionar el agua, el agua pesada (de

composición química equivalente al agua, en la que los átomos de H son sustituidos por deuterio; el

núcleo de deuterio está formado por un neutrón y un protón), el sodio, el litio y el potasio (todos

ellos líquidos), así como el nitrógeno, el helio, el hidrógeno y el dióxido de carbono (entre los

gaseosos). En los reactores de agua a presión, el refrigerante (agua) circula de manera continua por

un circuito primario cerrado que conduce el refrigerante hasta el generador de vapor. Allí, el fluido,

a elevada temperatura, convierte en vapor el agua que circula por un circuito secundario también

cerrado. El agua del primer circuito no entra nunca en contacto con la del segundo. Por su parte, el

vapor de agua del circuito secundario es enviado al grupo o grupos turbina-alternador. En los

reactores de agua en ebullición sólo existe un circuito; el propio refrigerante se convierte en vapor

por efecto del calor, en la misma vasija, y es enviado al grupo turbina-alternador. Tras accionarlo, el

fluido se refrigera y se condensa de nuevo, para volver al núcleo y reiniciar el proceso. En ambos

casos, el vapor mueve los alabes, la turbina y el alternador unido a ella, generando energía eléctrica

como resultado de un ciclo termodinámico convencional. En los reactores de agua a presión, el

fluido refrigerante, una vez que ha vaporizado el agua del circuito secundario, retorna al núcleo del

reactor. El vapor, tras accionar el grupo turbina-alternador es enfriado nuevamente y vuelve a su

estado líquido, para pasar inmediatamente por una batería de pre-calentadores. A continuación

retorna al generador de vapor, para repetir el ciclo.

Junto al edificio de contención, las centrales nucleares poseen instalaciones destinadas a

operaciones específicas. El edificio de turbinas contiene el grupo o grupos turbina-alternador. En las

centrales con sistemas de refrigeración integrados por un único circuito, el edificio está protegido,

puesto que el vapor que mueve los alabes de la turbina puede arrastrar elementos radiactivos. Los

reactores provistos de dos circuitos de refrigeración no precisan de este control dado que el líquido

del circuito secundario no entra en contacto con el refrigerante del reactor y, consecuentemente, no

transporta elementos radiactivos. En el recinto de manipulación de combustible se almacenan las

nuevas cargas y el combustible ya empleado. Este edificio y el de contención están interconectados

para asegurar el traslado de elementos radiactivos sin salir de la zona controlada de la central, que

se encuentra aislada de las restantes dependencias. Finalmente, existen edificios de salvaguardia y

equipos auxiliares donde están los sistemas de emergencia y los sistemas auxiliares propiamente

dichos de recarga de combustible, puesta en marcha del reactor, etc. Las dependencias que

completan las instalaciones y edificios de una central nuclear están destinadas al tratamiento de

aguas, al almacenamiento temporal de residuos, laboratorios, talleres y un parque eléctrico propio

empleado para las operaciones de parada segura del reactor en casos de emergencia.

Los reactores se clasifican de acuerdo a la sustancia que utilicen como moderador y refrigerante, los

más comunes son:

PWR (Pressurized Water Reactor) reactores con agua a presión como refrigerante y

moderador.

PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor) reactores con agua pesada a presión como

refrigerante y moderador.

BWR (Boiling Water Reactor) reactores de agua en ebullición como refrigerante y

moderador.

GCR (Gas Cooled Reactor) reactores refrigerados por gas y moderados con grafito.

LWGR (Light Water Graphite Reactor) reactor refrigerado con agua y moderado con

grafito.

Durante condiciones de operación normal, los reactores descargan muy bajos niveles de

residuos radioactivos como efluentes líquidos y gaseosos. Las descargas pueden realizarse también

en las piletas de almacenamiento de combustible. La producción de energía trae aparejada la

elaboración y el tratamiento del combustible nuclear para recuperar los elementos fisionables. Estos

son los procesos que contribuyen en mayor medida a la dosis relacionada con la energía nuclear. La

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..11 presenta datos de las

actividades globales originadas por las descargas controladas de los reactores nucleares y la

industria nuclear.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..11: Actividad liberada globalmente y

dispersión de nucleídos provenientes de reactores y plantas de reprocesamiento.

período 3H 3H 14C 85Kr 129I

Pre – 1970

1970 –1974

1975 –1979

1980 –1984

1985 –1989

1990 –1994

1995 –1997

2 146

6 543

24 200

44 330

77 960

98 900

42 830

919

2 809

8 858

13 640

23 660

35 390

40 770

38

116

364

523

672

650

442

32 060

97 970

308 900

424 400

45 400

823 700

1 102 000

0,11

0,32

1,01

1,53

1,79

3,87

6,14

Total 296 900 126 000 2 805 3 243 000 14,8

1.3. Otros usos de los radionucleídos

Existen varios productos de consumo que utilizan nucleídos para su funcionamiento, como

aparatos científicos con esferas luminosas en los cuales la radiación emitida se transforma en luz,

dispositivos eléctricos de protección contra altos voltajes, dispositivos antiestáticos, detectores de

humo, cerámicas y vidrios que tienen torio o uranio como pigmentos, etc.

Varios nucleídos son utilizados como trazadores en investigación y en la industria para

estudiar procesos biológicos, químicos, físicos, etc., mediante la inyección de pequeñas cantidades

conocidas de radioisótopos. Ejemplos de estas aplicaciones son el diagnóstico y tratamiento de

enfermedades, determinación de ciclos metabólicos, dinámica de sedimentos, estudios de cuencas

de agua superficial y subterránea, interconexión de yacimientos, perfilado de pozos, dinámica de

oleoductos, determinación de tiempos de transporte en hornos de cemento, etc.

En medicina, los radioisótopos y fuentes de radiación se emplean con fines de diagnóstico

para obtener información sobre el estado de salud de los pacientes o con fines terapéuticos para el

tratamiento de enfermedades. Los procedimientos radioterapéuticos consisten en la irradiación con

altas dosis de radiación de los tejidos enfermos, utilizándose fuentes alejadas de los pacientes o

aceleradores lineales en el caso de la teleterapia o fuentes selladas colocadas en contacto o a muy

poca distancia del tejido a irradiar (braquiterapia).

También se utilizan las radiaciones ionizantes para la preservación de alimentos,

esterilización de materiales médicos, control de plagas mediante la esterilización de insectos, etc.

En la Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..13 se

resumen las principales aplicaciones de radionucleidos.

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento..12: Radionucleídos

utilizados en medicina, investigación en industria.

nucleído T½ Uso 3H 12,3 a dispositivos luminosos, diagnóstico clínico, investigación 14C 5,73x103 a diagnóstico clínico, investigación biomédica 22Na 2,6 a investigación, diagnóstico clínico 24Na 15 h diagnóstico clínico, detección de pérdidas de tuberías 32P 14,3 d terapia clínica, investigación biomédica 35S 87,4 d Investigación 36Cl 3,01x105 a Investigación 42K 12,4 h investigación biomédica 45Ca 163 d Investigación 47Ca 4,53 d estudios celulares y formación de hueso 51Cr 27,7 d investigación de células de la sangre 59Fe 44,5 d determinaciones clínicas, investigación 57Co 271 d investigación, diagnóstico de anemia 58Co 70,8 d determinaciones clínicas, investigación 60Co 5,3 a tratamiento del cáncer, esterilización de instrumentos, etc. 67Ga 3,26 h diagnóstico médico 75Se 120 d estudios de proteínas, determinaciones clínicas 85Sr 64,8 d estudio de formación de hueso 89Sr 50,5 d terapia clínica 85Kr 10,7 a test de fuga 90Y 2,67 d terapia clínica 99mTc 6,02 d diagnóstico clínico, investigación de proteínas y anticuerpos 111In 2,83 d determinaciones clínicas, investigación 123I 13,2 d diagnóstico de tiroides y desordenes metabólicos 125I 60,1 d test clínicos y desordenes de tiroides 131I 8,04 d tratamiento de desordenes de tiroides 192Ir 73,8 d test de tuberías y tratamiento del cáncer 127Xe 36,4 d estudios de pulmón 133Xe 5,24 d estudios de pulmón y flujo de sangre 147Pm 2,62 a dispositivos luminosos 160Er 9,4 d investigación biológica 198Au 2,69 d terapia clínica 197Hg 2,67 d medidas clínicas 203Hg 46,6 d investigación biológica 201Tl 3,04 d cardiología y detección del cáncer 104Tl 3,8 a Espesores 232Th 1,4 x1010 a gas matles, electrodos de soldadura 238Pu 87,7 a fuentes de potencia de satélites 241Am 432,7 a detectores de humo

1.4. Residuos

Los residuos han acompañado a la humanidad desde la prehistoria, y no hay duda de que lo

seguirán haciendo. Históricamente, siempre ha habido carencia de normas para la manipulación de

los residuos y es usual la disposición de los mismos en sitios cercanos al lugar de residencia.

Concientizados en la preservación del planeta para futuras generaciones, estas prácticas se han ido

modificando, principalmente en los países desarrollados.

La producción nucleoeléctrica y, en menor grado, la industria, la investigación y la medicina,

generan residuos que deben ser gestionados de forma que no produzcan un impacto no admisible ni

al ser humano ni al medio ambiente. La sociedad ha adoptado una filosofía con los residuos

radioactivos manipulándolos en forma diferente a los domiciliarios ya que en lugar de dispersarlos y

diluirlos en el medio ambiente los confina. Esta es la primera vez en la historia de la humanidad que

la utilización de una nueva técnica se lleva a cabo conjuntamente con la planificación de la gestión

de residuos por ella producidos.

Se define como residuo radioactivo al material que contiene o está contaminado con

radionucleídos en concentraciones o actividades superiores a niveles establecidos por las

autoridades regulatorias de cada país y para los cuales no está previsto un posterior reciclado. Estos

residuos pueden ser líquidos, gaseosos o sólidos. Cuanto mayor sea la actividad más peligroso es el

residuo. Este grado de peligrosidad depende también de la naturaleza de los nucleídos que contiene.

Debe tenerse en cuenta que esta definición de residuo tiene sólo fines regulatorios ya que residuos

con actividades menores a los límites establecidos son radioactivos desde el punto de vista

científico.

La disposición segura de estos residuos es una tarea que ha atraído el interés del público. Esta

tarea está regulada por el Comité Internacional de Radioprotección (International Committee of

Radioprotection) pero hay un conjunto de operaciones que no están completamente legisladas,

como por ejemplo las descargas de radionucleídos por centrales nucleares de un país que afectan a

otro.

La Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA, International Atomic Energy Agency)

ha elaborado los siguientes nueve principios de administración de residuos radioactivos:

1) Deben ser administrados de modo que aseguren niveles aceptables de protección a la salud

humana.

2) Deben ser administrados de modo que aseguren niveles aceptables de protección del medio

ambiente.

3) Deben manejarse de modo tal de proteger la salud humana y el medio ambiente fuera de los

límites territoriales de los países.

4) Deben manejarse de modo de poder predecir impactos en la salud de futuras generaciones

de forma tal que no produzcan impactos mayores que los actuales.

5) Deben ser administrados de modo que no representen una carga para las generaciones

futuras.

6) Deben administrarse dentro de marcos regulatorios nacionales incluyendo la adjudicación

de responsabilidades y funciones regulatorias independientes.

7) La generación de residuos debe ser la mínima posible.

8) Deben tenerse en cuenta las interrelaciones entre todas las etapas de producción de residuos.

9) Las condiciones de seguridad de los residuos deben estar aseguradas durante toda su

existencia.

En algunos países, estos principios son aplicados por agencias que establecen regulaciones,

verifican los procedimientos de disposición de residuos, aprueban o rechazan estos procedimientos,

garantizan las autorizaciones, realizan inspecciones periódicas, penalizan violaciones a las

regulaciones, estándares y licencias, etc.

Existen dos formas globales de administración de residuos: dilución-dispersión y

concentración-confinamiento. Históricamente, el primer método ha sido utilizado para residuos

levemente contaminados tales como efluentes del almacenamiento de combustible gastado en

piletas en plantas nucleares y del procesamiento del combustible nuclear. Éstos son residuos de muy

bajas concentraciones de radionucleídos, llamados efluentes. Son descargados directamente al

medio ambiente, en forma líquida o gaseosa. Estas descargas ocurren en dos formas, gases y

material particulado, enviados directamente a la atmósfera, mientras que líquidos, sustancias

solubles y sólidos en suspensión pueden ser descargados a ambientes marinos o ríos. Las descargas

a la atmósfera causan exposiciones, externa e interna, a radiación gamma y beta a individuos que

habitan en la zona de descarga o en la dirección del viento. Además, el material particulado puede

depositarse sobre el suelo, contribuyendo a las exposiciones externas y a las originadas por

ingestión de alimentos contaminados. Las descargas en agua pueden dar como resultado

exposiciones internas debido al consumo de agua, flora y fauna acuática. Para estos residuos, el

cumplimiento de los límites autorizados puede ser fácilmente verificado y controlado realizando

monitoreos ambientales y calculando su impacto.

En el caso del modo concentración-confinamiento, el residuo generalmente está en forma

sólida y es aislado del ambiente para minimizar posibles exposiciones. Estos residuos sólidos son

producidos tanto por la industria nuclear como por la no nuclear. Los residuos con vidas medias

cortas (pocos años) se almacenan en forma segura en sitios controlados, hasta que el decaimiento

reduzca su actividad a niveles manipulables. Líquidos y gases que contienen nucleídos con vidas

medias cortas (pocos días o semanas) se los puede tratar de esta forma. Sin embargo se considera

que residuos con nucleídos de vidas medias largas deben ser aislados apropiadamente del medio

ambiente en repositorios ya que el hecho que el residuo está en forma concentrada es un problema

en sí mismo si la integridad del repositorio está rota, siendo fuente potencial de exposición a

individuos. El otro problema surge de los nucleídos con vidas medias muy largas es que las escalas

de tiempo involucradas hacen necesario evaluar en forma continua los repositorios sobre largos

períodos de tiempo.

Los residuos son agrupados generalmente dependiendo de la actividad y el tiempo de

almacenamiento necesario de la siguiente manera:

i) De baja actividad: requieren un tiempo de aislamiento del orden de 50 años.

ii) De media actividad: requieren tiempos de almacenamientos del orden de 300 años.

iii) De alta actividad: provienen de las barras de combustible o su reprocesamiento,

necesitan un aislamiento mayor a 300 años en matrices vítreas o cerámicas para ser

transformados en productos sólidos estables para su almacenamiento definitivo.

La producción de residuos radioactivos es extraordinariamente pequeña si se la compara con

la de otros tipos de residuos (urbanos, tóxicos, peligrosos, etc.). A modo de ejemplo, el volumen de

residuos radiactivos generados por Atucha I y Embalse en un año es del orden de 20 m3. Este

volumen es una ínfima fracción de los desechos generados por la ciudad de Buenos Aires en un solo

día. Sin embargo, debido a su radiotoxicidad, a la capacidad de emitir radiaciones ionizantes

durante períodos largos de tiempo y a la alta sensibilidad de la sociedad en los temas relacionados

con la radiactividad y lo nuclear, su gestión resulta especialmente compleja y específica.

Los residuos provenientes del ciclo del combustible nuclear corresponden a los originados

en todas las etapas, desde la minería hasta la posterior gestión del combustible gastado. Los

residuos se originan en la etapa de operación y mantenimiento de las instalaciones, equipamiento y

dispositivos utilizados en las prácticas de descontaminación y desmantelamiento. Los residuos de la

minería de uranio están constituidos por parte de la roca extraída, con muy bajo contenido de U. La

descarga de radionucleídos es pequeña en esta etapa. Sin embargo, la minería y el procesamiento

del material extraído generan grandes cantidades de residuos sólidos y líquidos, ya que el metal de

interés es sólo una pequeña fracción de la roca extraída, produciendo modificaciones químicas

ambientales y la acumulación de metales pesados, generalmente transportados por aire y agua. Los

residuos de las minas de uranio contribuyen al radón global en aproximadamente de 8,5 x1016 Bq/

año de 222Rn. En relación a las descargas al medio ambiente de las instalaciones del ciclo de

combustible nuclear, se realizan a ras del suelo o por chimeneas que tienen alturas entre 30 m y 100

m, siendo las mismas indetectables por monitoreos de aire y suelo. Para asegurar que estos residuos

no impacten en el medioambiente y en el hombre los sitios deben ser controlados y remediados.

Los residuos producidos en la fabricación de los elementos combustibles incluyen papeles,

plásticos, ropas, vidrios, etc., contaminados con óxido de U utilizados en la fabricación de las

pastillas y su emplazamiento en las vainas. Deben incluirse también los filtros de aire de ventilación

y los barros utilizados en el tratamiento de líquidos. Estos residuos son de muy baja actividad.

Los residuos generados por un reactor nuclear, es decir todo el material radioactivo para el

cual no se prevé ningún uso posterior y que contiene radionucleídos con valores de actividad que

superan las restricciones de las Autoridades Regulatorias Nucleares para su dispersión en el medio

ambiente, requieren tiempos de aislamiento y almacenamiento en condiciones seguras. Incluyen

principalmente los productos de fisión, de activación y transuránicos contenidos en los elementos de

combustible gastados. Se producen también residuos líquidos de la purificación y limpieza de los

equipos de refrigeración clasificados como de baja y media actividad provenientes de filtros

mecánicos y resinas de intercambio iónico. Los procesos de mantenimiento y descontaminación de

herramientas generan residuos sólidos y líquidos de baja actividad. Finalmente, grandes volúmenes

de residuos de distintas características radiológicas, físicas y químicas se originan en los procesos

de desmantelamiento de centrales. El volumen de estos residuos depende de la envergadura de la

instalación desmantelada y del reciclado de elementos.

Los procesos de producción de radioisótopos producen pequeñas cantidades de residuos

radioactivos de características variables. Comprenden sólidos y líquidos de diferentes actividades y

contienen principalmente nucleídos de vidas medias cortas, productos de fisión y activación y

transuránicos.

Generalmente, los residuos originados de las prácticas médicas (incluyendo biomateriales),

de investigación e industriales son sólidos y líquidos de escaso volumen y con nucleídos de vidas

medias en general muy cortas. Es de destacar que las fuentes encapsuladas, utilizadas en algunas

prácticas, son de vida media mayor y actividades desde baja a considerables.

El reciclado, recuperación y procesamiento del residuo para un nuevo uso es una práctica

habitual que reduce tanto las cantidades de residuos como también la potencial polución del aire,

agua y suelo por una menor extracción de mineral. Este es el caso del reciclado de las barras de

combustible de reactores. Sin embargo este tipo de prácticas tienen limitaciones dado que los

radionucleídos son difíciles de recuperar del material contaminado. La recuperación supone la

concentración de especies en menores volúmenes, resultando así un material más peligroso desde el

punto de vista radiológico. Por esta razón, aún materiales que contienen grandes cantidades de

nucleídos como las fuentes selladas utilizadas en la industria, son generalmente inmovilizados y

almacenadas en lugar de reciclados.

La gestión de protección del medio ambiente y de la población se basa en la interposición

entre el residuo y el ecosistema de un conjunto de múltiples barreras naturales e ingenieriles

(químicas, físicas, geológicas) para impedir o retardar la llegada de los nucleídos al hombre y al

medio ambiente. La barrera química inmoviliza los nucleídos, la física permite contener y confinar

los residuos inmovilizados simplificando su manejo y transporte. La barrera ingenieril limita el

escape y retrasa el lixiviado y la geológica detendrá y retrasará la dispersión en el medio ambiente,

si las tres barreras anteriores fracasan.

Los residuos de actividad media y baja son generalmente compactados, incinerados,

precipitados o filtrados y luego inmovilizados en matrices de cemento, bituminosas o poliméricas

para su acondicionamiento en contenedores de acero al carbono o de hormigón. Una vez

inmovilizados, son almacenados en repositorios o depósitos especialmente diseñados hasta qué la

actividad de los mismos disminuya a un nivel que permita su liberación como residuos

convencionales. Los de baja actividad son almacenados en trincheras semienterradas y los de media

actividad en celdas hasta su disposición final.

Los residuos de alta actividad, después de permanecer en el reactor de 2 a 5 años

(dependiendo del tipo de central nuclear) son colocados en piletas de almacenamiento donde se

enfrían y disminuye su actividad. Estas piletas llenas de agua contienen en el fondo soportes

especiales donde se colocan los elementos combustibles, que quedarán almacenados bajo agua por

un periodo no menor a 10 años. El agua cumple dos propósitos: sirve como blindaje para reducir los

niveles de radiación a la cual podrían estar expuestos los operarios de la central y para refrigerar los

elementos combustibles que continúan produciendo calor por algún tiempo. La temperatura del

agua es monitoreada constantemente para mantenerla entre los 30 y 45 ºC. Luego, los elementos

combustibles pueden ser almacenados en seco dentro de silos de hormigón reforzado o

contenedores de acero especialmente construidos, herméticamente sellados para asegurar que no se

libere material radioactivo al medio ambiente.

Si bien una solución para la disposición final de los combustibles aún no ha sido tomada en

ningún país del mundo, los estudios más avanzados realizados en Estados Unidos, Francia,

Alemania, Finlandia, etc. se inclinan por el almacenamiento directo en formaciones geológicas

profundas, donde los combustibles quedaran aislados del medio ambiente en contenedores

especiales, o bien por el procesamiento de los mismos y posterior almacenamiento profundo (500 a

1000 m) de los residuos de alta actividad resultantes.

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