7. Explique los usos de la radiactividad en la actualidad

Aplicaciones de la radiactividad en la medicina.Dentro del uso de la radiactividad en las actividades humanas, la ms conocida es la de sus aplicaciones mdicas. El uso de la radiacin en el diagnstico y el tratamiento de enfermedades se ah convertido en una herramienta bsica en medicina. Con ella se ha podido realizar exploraciones del cerebro y los huesos, tratar el cncer y usar elementos radiactivos para dar seguimiento a hormonas y otros compuestos qumicos de los organismos.El trazado isotpico enbiologay en medicinaLos diferentes istopos de un elemento tienen las mismas propiedades qumicas. El reemplazo de uno por otro en una molcula no modifica, por consiguiente, lafuncinde la misma. Sin embargo, la radiacin emitida permite detectarla, localizarla, seguir sumovimientoe, incluso, dosificarla a distancia. El trazado isotpico ha permitido estudiar as, sin perturbarlo, el funcionamiento de todo lo que tiene vida, dela clulaal organismo entero. En biologa, numerosos adelantos realizados en el transcurso de la segunda mitad del siglo XX estn vinculados a la utilizacin de la radioactividad: funcionamiento del genoma (soporte de laherencia),metabolismode laclula,fotosntesis, transmisin de mensajes qumicos (hormonas, neurotransmisores) en el organismo.Los istopos radioactivos se utilizan en lamedicinanuclear, principalmente en lasimgenesmdicas, para estudiar el modo de accin de los medicamentos, entender el funcionamiento delcerebro, detectar una anomala cardiaca, descubrir las metstasis cancerosas.

Las radiaciones y la radioterapiaLas radiaciones ionizantes pueden destruir preferentemente lasclulastumorales y constituyen una teraputica eficaz contra el cncer, la radioterapia, que fue una de las primeras aplicaciones del descubrimiento de la radioactividad.EnFrancia, entre el 40 y el 50% de los cnceres se tratan por radioterapia, a menudo asociada a la quimioterapia o la ciruga. La radioactividad permite curar un gran nmero de personas cada ao.Las diferentes formas de radioterapia: La curioterapia, utiliza pequeasfuentesradioactivas (hilos de platino - iridio, granos de cesio) colocados cerca del tumor. La tele radioterapia, consiste en concentrar en los tumores la radiacin emitida por una fuente exterior. La inmunorradioterapia, utilizavectoresradio marcados cuyos istopos reconocen especficamente los tumores a los que se fijan para destruirlos.

La esterilizacinLairradiacines un medio privilegiado para destruir en fro los microorganismos:hongos,bacterias,virus... Por esta razn, existen numerosas aplicaciones para la esterilizacin de los objetos, especialmente para el material mdico-quirrgico.

Aplicaciones de la radiactividad en la industria.Probablemente sea menos conocida la funcin que desempea la radiacin en la industria y la investigacin. La inspeccin de soldaduras, la deteccin de grietas en metal forjado o fundido, el alumbrado de emergencia, la datacin de antigedades y la preservacin de alimentos son algunas de sus numerosas aplicaciones.

La elaboracin de materialesLa irradiacin provoca, en determinadas condiciones,reacciones qumicasque permiten la elaboracin de materiales ms ligeros y ms resistentes, como aislantes, cables elctricos, envolventes termo retractable, prtesis, etc.La radiografa industrial X o gConsiste en registrar laimagende la perturbacin de un haz de rayos X o g provocada por un objeto. Permite localizar los fallos, por ejemplo, en las soldaduras, sin destruir los materiales.Los detectores de fugas y losindicadoresde nivelLaintroduccinde un radioelemento en un circuito permite seguir los desplazamientos de un fluido, detectar fugas en las presas o canalizaciones subterrneas.El nivel de un lquido dentro de un depsito, el espesor de una chapa o de un cartn en curso de su fabricacin, la densidad de un producto qumico dentro de unacuba... pueden conocerse utilizando indicadores radioactivos.

Los detectores de incendioUna pequea fuente radioactiva ioniza los tomos deoxgenoy de nitrgeno contenidos en un volumen reducido de aire. La llegada de partculas de humo modifica esta ionizacin. Por esta razn se realizan y se utilizan en los comercios, fbricas, despachos... detectores radioactivos sensibles a cantidades de humo muy pequeas.Las pinturas luminiscentesSe trata de las aplicaciones ms antiguas de la radioactividad parala lecturade los cuadrantes de los relojes y de los tableros de instrumentos para la conduccin de noche.

Laalimentacinde energa de los satlitesLas bateras elctricas funcionan gracias a pequeas fuentes radioactivas con plutonio 239, cobalto 60 o estroncio 90. Estas bateras se montan en los satlitespara su alimentacin energtica. Son de tamao muy reducido y pueden funcionar sin ninguna operacin demantenimientodurante aos.

La proteccin de las obras de arteEl tratamiento mediante rayos gamma permite eliminar los hongos, larvas, insectos o bacterias alojados en el interior de los objetos a fin de protegerlos de la degradacin. Esta tcnica se utiliza en el tratamiento de conservacin y de restauracin de objetos dearte, de etnologa, dearqueologa.

Aplicaciones de la radiactividad en la minera.Al aplicarse ionizacin en la bsqueda de materiales mineros (metales preciosos), el uso de esta facultad de algunas sustancias qumicas es favorable para el uso humano. Aunque es un mtodo de elevados costos, la exactitud de la radiactividad para hacer reaccionar algunos metales es sorprendente.En el caso de Oro, se utiliza Cesio 13 o 14 para hacer reaccionar este metal en una frecuencia ultravioleta: Se magnetiza una potencial veda para hacerla reaccionar en la oscuridad. (El Oro bombardeado por Cesio brilla con luz propia).Otra aplicacin de la radiactividad se ve manifestada en el uso que se le aplica al Uranio 248: Para lograr que algunos procesos de Electrolisis, como con el Aluminio o el Platino, sean ms precisos y el resultado de este proceso ms puro, se irradian terrenos con este metal para que, luego de hacer correr corrientes elctricas, la proporcin de pureza sea ms exacta.

La produccin de electricidadLas reacciones en cadena de fisin del uranio se utilizan en las centrales nucleares que, en Francia, producen ms del 75% de laelectricidad.1. El ciclo del combustible nuclearEn un reactor, la fisin del uranio 235 provoca la formacin de ncleos radioactivos denominados productos de fisin. La captura de neutrones por el uranio 238 produce un poco de plutonio 239 que puede proporcionar tambin energa por fisin.Slo una nfima parte del combustible colocado en un reactor se quema en la fisin del ncleo. El combustible que no ha sido consumido y el plutonio formado se recuperan y se reciclan para producir de nuevo electricidad. Los otros elementos formados en el transcurso de la reaccin se clasifican en tres categoras de residuos en funcin de su actividad, para ser embalados y luego almacenados.

2. LaseguridadnuclearLa utilizacin de la fantstica fuente de energa contenida en el ncleo de los tomos implica elrespetoriguroso de un conjunto de reglas de seguridad nuclear que permita asegurar el correcto funcionamiento de las centrales nucleares y la proteccin de lapoblacin.3. Los residuos nuclearesTodaclasede actividad humana genera residuos. Laindustrianuclear no es una excepcin a esta regla. Francia produce, de promedio, por ao y por habitante: 5.000 Kg de residuos, de los cuales 100 Kg de residuos txicos, que incluyen 1 Kg de residuos nucleares de los cuales 5 gr de residuos son de alta actividad.No sabemos an destruir los residuos radioactivos. Su actividad disminuye naturalmente en el tiempo, ms o menos rpido en funcin de su perodo. Deben utilizarse, por consiguiente,tcnicasde confinamiento y dealmacenamiento.La reduccin del volumen y de la actividad de los residuos radioactivos es, en Francia, unobjetivoprioritario parala investigacin. La amplitud del comportamientoa largo plazo de los residuos acumulados tambin es un eje primordial en la investigacin.

Aplicaciones en agricultura.Quiz sea una de sus aplicaciones ms polmicas. Como hemos venido indicando, las radiaciones ionizantes tienen la propiedad de ionizar (arrancar electrones) de la materia que atraviesan. Esta ionizacin tiene efectos biolgicos que cada vez van siendo mejor conocidos. El efecto ms claro es el de las mutaciones genticas que ha habido a lo largo de la evolucin. Actualmente se investiga sobre cmo aprovechar estas mutaciones y el efecto de estas radiaciones para mejorar los cultivos, evitar plagas... As, por ejemplo, cada da vamos viendo aparecer cada vez un nmero mayor de productos transgnicos (manipulados genticamente).Existe un tenso debate sobre si se debera permitir este tipo de investigaciones y la comercializacin de estos productos. Muchas organizaciones ecologistas avisan de la existencia de riesgos potenciales en el consumo de estos alimentos. El problema involucrado reside en que las mutaciones inducidas tienen un carcter bsicamente aleatorio. Esto hace que en muchos casos no se pueda predecir el efecto o efectos secundarios que tienen sobre las plantas, las radiaciones a las que se les ha sometido. Los cientficos argumentan en su defensa que las radiaciones forman parte natural de la evolucin y que su empleo no es algo que no haya hecho ya la Naturaleza. Adems, el inmenso potencial que tienen estas investigaciones a la hora de lograr una mayor productividad agrcola, abre la puerta a una futura erradicacin del hambre en el mundo.

8. Cmo funciona una bomba nuclear?La bomba atmica es uno de los dispositivos ms brillantes y devastadores jams concebidos por el ser humano. Su funcionamiento fue ideado de forma terica mucho antes de que pudiera convertirse en algo real y desde entonces no ha parado de refinarse envariedades cada vez ms poderosas y destructivas.Sin embargo solo en dos ocasiones el poder de estas armas fue empleado con objetivos militares, Hiroshima y Nagasaki.Estos nombres han pasado a la historia como sinnimos de tragedia y tambin marcaron el inicio de un perodo sumamente oscuro en la historia humana, en el que el mundo vivi con el miedo constante de la aniquilacin nuclear, sumido en una guerra fra que lleg a ponerse muy caliente en algunas ocasiones. Hoy intentare explicarlescmo funciona una bomba atmicaen trminos tericos sin caer en las particularidades propias de cada dispositivo en particular.

Elprincipio bsico comn al funcionamientode todas las bombas atmicas es generar una reaccin nuclear en cadena descontrolada, la cual libera una inmensa cantidad de energa y cuyo potencial destructivo es insuperado en trminos de devastacin y secuelas posteriores. Einstein previ el poder de estas armas con su ecuacin e=mc2, mostrando que al convertirse en energa, una masa libera un poder igual a su propia masa por la velocidad de la luz al cuadrado. Por ejemplo,un gramo de uranio proporcionara 25 millones de Kilowatts al convertirse en energa.Esta reaccin se logra escindiendo un ncleo pesado rodeado de elementos ms ligeros mediante un bombardeo de neutrones. El ncleo debe estar constituido de elementos fisibles o fisionables tales como elUranio-235o elPlutonio-239.Las bombas atmicas pueden dividirse en dos grandes categoras, dePlutonioo deUranio, dependiendo del material y del mecanismo que se use para generar una explosin nuclear.Labomba de Uranioes ms simple que la de Plutonio, y funciona cuando a una masa de uranio que an no ha alcanzado el punto crtico de reaccin en cadena descontrolada, se le aade una cantidad del mismo elemento para alcanzar esa masa crtica que tenga la capacidad fisionarse por s sola.Simultneamente, a esa masa se le agregan ms elementos que potencian la creacin de neutrones libres. Estoproduce una aceleracin de la velocidad de la reaccin en cadenaresultando en la destruccin del rea que rodea el dispositivo debido a la onda de choque creada por la liberacin de los neutrones.La bomba de Plutonio es ms compleja y moderna, y funciona rodeando una esfera de plutonio fisionable de explosivos convencionales especialmente diseados especficamente para comprimirlo, aumentando su densidad al reducir su volumen.Esto provoca una reaccin en cadena de fisin nuclear descontrolada que se manifiesta con la liberacin explosiva de inmensas cantidades de energa.Este es el funcionamiento de la bomba atmica en sus trminos ms simples, generales y comprensibles, y espero que les haya servido para entender mejor como apenas una pequea cantidad de uranio y plutoniopueden emplearse para desatar tanta destruccin y muerte.Los mecanismos que suelen componer una bomba nuclear son:

ALTMETRO: No suele usarse el baromtrico por verse afectado por las condiciones atmosfricas, tampoco los de continua frecuencia modulada (FM CW) por su complejidad excesiva. Por tanto se suelen usar los que simplemente emiten un pulso intermitente que, rebotando en el suelo y volviendo a la bomba y segn el tiempo transcurrido en el recorrido,puede saberse la altura sin necesidad de complicar ms el sistema para dar una precisin que en realidad no es importante (2 o 3 m. de diferencia no son apreciables ms que en mini bombas bastante menores que las de Hiroshima), siendo la altura normal de detonacin la de 2.000 m. En la prctica, la bomba emite un pulso de 4200 MHz, y al poco emite otra onda de alta frecuencia (la diferencia de tiempo depende de la altura), ambas frecuencias son recibidas y mezcladas electrnicamente para obtener la diferencia de ambas, que es proporcional a la altura. Los pulsos suelen emitirse 120 veces por segundo y alcanzan un rango de 3.000 m. sobre la tierra y 6.000 m. sobre el mar (la reflexin es all mejor) siendo su error de hasta 15 m.

CABEZA DETONADORA: Como ya se dijo, est compuesta de una carga explosiva muy bien calibrada que, a la orden del altmetro, detona produciendo una onda de choque uniforme sobre el elemento radiactivo comprimindolo hasta alcanzar la masa supercrtica.Compaas privadas producen camisas explosivas que, modificadas, pueden ser usadas para la fabricacin del objeto que nos ocupa. La cantidad de presin necesaria a aplicar es un secreto por razones de seguridad, aunque se sabe que los explosivos plsticos son ideales sobre todo por su maleabilidad y facilidad de manejo. El detonador vara si es combustible es uranio o plutonioDETONADOR DE URANIO: La masa total se divide en dos partes, una mayor de forma semiesfrica y cncava que se acopla perfectamente con la otra ms pequea. Como es de suponer, ambas se encuentran separadas hasta el momento de la detonacin, en el que una explosin convencional dispara la parte pequea que impacta contra la mayor para lograr en un instante la masa supercrtica.

DETONADOR DE PLUTONIO: Necesita una precisin de ingeniera mucho mayor que la anterior, ya que est compuesta de 32 secciones de plutonio-berilio-polonio, todas de igual forma y posicin distribuidas concntricamente. El aspecto final es parecido al de un baln de ftbol. Todas han de cerrarse simtricamente en una diezmillonsima de segundo para conseguir la detonacin.

DEFLECTOR DE NEUTRONES: Suele ser U-238. Su funcin es la que ya se explic: evitar una reaccin accidental, adems refleja las partculas de vuelta cuando se alcanza la masa supercrtica.

ESCUDO PROTECTOR: Recibe otros nombres, pero su funcin es siempre la de proteger de la radiacin natural tanto al personal que la maneja como a los circuitos de la bomba que pueden sufrir cortocircuitos o puestas en funcionamiento accidentales.

SISTEMA DE ARMADO: Es otro sistema ms de seguridad, consistente en quitar una parte imprescindible de la bomba para evitar detonaciones accidentales, de modo que slo cuando est prximo su lanzamiento se inserta esta parte. Una analoga sera como si al aparcar nuestro coche le quitramos el volante o una buja, as estaramos seguros de que no nos lo roban porque sin estas partes el coche no funciona.

9. En qu se diferencia la bomba atmica de Hiroshima y Nagasaki?Losbombardeos atmicos sobre Hiroshima y Nagasakifueronataques nuclearesordenados porHarry Truman,Presidentede losEstados Unidos, contra elImperio de Japn. Los ataques se efectuaron el6y el9 de agostode1945, y pusieron el punto final a laSegunda Guerra Mundial. Despus de seis meses de intenso bombardeo de otras 67 ciudades, elarma nuclearLittle Boyfue soltada sobreHiroshimaellunes6 de agosto de 1945,seguida por la detonacin de la bombaFat Maneljueves9 de agosto sobreNagasaki. Hasta la fecha estos bombardeos constituyen los nicos ataques nucleares de la historia. Se estima que hacia finales de 1945, las bombas haban matado a 140.000 personas en Hiroshima y 80.000 en Nagasaki, aunque slo la mitad haba fallecido los das de los bombardeos. Entre las vctimas, del 15 al 20% murieron por lesiones o enfermedades atribuidas alenvenenamiento por radiacin.Desde entonces, algunas otras personas han fallecido deleucemia(231 casos observados) y distintoscnceres(334 observados) atribuidos a la exposicin a la radiacin liberada por las bombas.En ambas ciudades, la gran mayora de las muertes fueron de civiles. Seis das despus de la detonacin sobre Nagasaki, el15 de agosto,Japnanunci surendicin incondicionalfrente a los Aliados, hacindose formal el2 de septiembrecon la firma del acta de capitulacin. Con la rendicin de Japn concluy laGuerra del Pacficoy por tanto, laSegunda Guerra Mundial.Las bombas utilizadasEl proyecto Manhattan produjo dos modelos distintos de bombas atmicas. La bomba lanzada sobre Hiroshima, llamadaLittle Boy, fue construida conuranio-235, un raroistopo deluranio. El diseo de la bomba era ms sencillo que el de la utilizada durante el bombardeo de Nagasaki y el principio operacional consista en disparar piezas de uranio una contra otra. Al juntarse cierta cantidad deU (su masa crtica), se produca una reaccin de fisin en cadena que provocaba una explosin nuclear.No obstante, la masa crtica necesaria para producir esta reaccin deba unirse muy rpidamente ya que, de lo contrario, el calor emitido al comienzo de la reaccin expulsara el combustible antes de que se consumiera la mayor parte de l. Para evitar este problema, la bomba utiliz un can para disparar una parte del uranio 235 dentro de la otra. Debido a que se crea que su diseo era sumamente confiable, se consider que no haca falta probarlo antes de usarse. Tanto el arma de prueba, llamada gadget, como la bomba que se solt en Nagasaki llamadaFat Man, se disearon paraimplotarfabricadas bsicamente deplutonio-239, un elemento sinttico.Los cientficos en Los lamos no estaban totalmente seguros de su eficiencia, por lo que este tipo de bomba tuvo que ser probado con antelacin al ataque, motivo por el cual se program la Prueba Trinity.Little Boy

Little Boy(enespaol:NiitooNio Pequeo) fue el nombre con que se bautiz a labomba atmicalanzada sobre la ciudadjaponesadeHiroshimael6 de agostode1945.Little Boyfue lanzada desde el bombarderoestadounidenseB-29 llamadoEnola Gaypilotado por el teniente coronelPaul Tibbets, desde unos 9.450 m de altura. El aparato explot a las 8:15:45 AM (JST), aproximadamente, cuando alcanz una altitud de 600 m., matando aproximadamente a 140.000 personas. Little Boy era una bomba de diseo sin probar el da del lanzamiento, ya que la nica prueba anterior de un arma nuclear (prueba Trinity, realizada cerca deAlamogordo,Nuevo Mxico) corresponda al diseo deplutonio, mientras la bomba que estall sobre Hiroshima era deuranio, que no albergaba tantas dudas sobre su fiabilidad.Presentaba un aspecto de bomba alargada de color verde oliva y chata, con alerones cuadrados de los cuales sobresalan sensores de radar y baromtricos. Pesaba aproximadamente 4.400 kilogramos, tena tres metros de longitud y setenta y un centmetros de dimetro.Se fij al avin con unos ganchos especiales y tena una potencia explosiva cercana a los 16kilotones, equivalente a cerca de 16000 toneladas de TNT.

Diseo1. Aletas de cola2. Cierre del can de acero3. Detonador4. Cordita (explosivo convencional)5. Proyectil de Uranio-235, seis anillos (26 kg) en un recipiente delgado de acero6. Sensor klaudameterico7. Pared exterior de la bomba8. Equipo de Armado de la bomba9. Can delrevolver, acero, unos 10 cm de dimetro, 200 cm de longitud10. Alambres de interconexin11. Tamper assembly, acero12. "Blanco" de Uranio-235, dos anillos (38 kg)13. Tamper/reflector assembly, carburo de wolframio14. Iniciador neutrnico15. AntenasArchie, para detonacin por radar16. Alojamiento para el dispositivo de seguridad de boro

Fat Man

Fat Man (enespaol:Hombre Gordo, enjapons:Fattoman) fue el nombre clave utilizado para eldispositivo nuclear que fue detonado enNagasaki,Japnpor losEstados Unidosel9 de agostode1945. Fue el segundo y hasta ahora, el ltimo dispositivo nuclear utilizado en un ataque y el tercero en ser detonado en la historia despus deTrinityyLittle Boy.El arma fue lanzada desde elbombarderoB-29Bockscar, pilotado por el ComandanteCharles Sweeney. A pesar de tener casi el doble de potencia queLittle Boylanzada enHiroshimatres das antes, la extensin del dao fue menor debido a la topografa de Nagasaki, sin embargo se estima que 40.000 personas murieron en este ataque y otras 25.000 fueron heridas, y varios miles moriran despus debido a heridas relacionadas, envenenamiento y radiacin residual.- Caractersticas: El dispositivo meda 3,25mde longitud por 1,52 m de dimetro, y pesaba 4.630kgy su fuerza era de 25kilotones(104,1TJ). Fue detonado a una altitud de 550 m sobre la ciudad.-Tecnologa: Era una bomba de tipo deimplosinque utilizabaplutonio. Una esfera hueca subcrtica de plutonio se rode de una esfera mayor de explosivos, la cual fue detonada en toda su superficie simultneamente comprimiendo as el plutonio y aumentando su densidad hasta conseguir las condiciones supercrticas que produjeran una explosin nuclear.Debido al complicado mecanismo de detonacin, fue necesario realizar una prueba completa del concepto antes de que los cientficos y militares pudieran sentirse seguros de que el dispositivo funcionara adecuadamente en condiciones de batalla, por lo que el16 de juliode1945, un dispositivo que utiliz un mecanismo similar fue detonado en una prueba enNuevo Mxico. Esta prueba se conoci comoPrueba Trinity.