Energia nuclear

INTRODUCCION :
 Todos los objetos emiten ondas
electromagnéticas,(una casa, un libro, un
carro hasta nosotros mismos) este fenómeno
se puede explicar de la siguiente forma,
todos los objetos están formados de atomos
y un atomo puede emitir radiación cuando
uno de sus electrones pierde energía y asi
pasa a un orbital de menor energía.Entonces
podemos definir la radiación como el proceso
de transmisión de ondas o partículas a través
del espacio o de algún medio. la radiación
suele producirse predominantemente en una
de las dos formas.

 La radiación mecánica corresponde a ondas que
sólo se transmiten a través de la materia, como las
ondas de sonido.
 La radiación electromagnética es independiente
de la materia para su propagación, sin embargo, la
velocidad, intensidad y dirección de su flujo de
energía se ven influidos por la presencia de
materia y se divide en dos grandes tipos de
acuerdo al tipo de cambios que provocan sobre los
átomos en los que actúa:
 La radiación no ionizante Son aquellas que no
son capaces de producir iones al interactuar con
los átomos de un material. Se pueden clasificar en
dos grandes grupos:
 Los campos electromagnéticos y Las radiaciones
ópticas

HISTORIA DE LA RADIACION
ALFA, BETA Y GAMMA
Rutherford identificó dos tipos de “rayos”
radiactivos que designó con las letras griegas
alfa y beta.

 La clasificación de los diferentes tipos de radiación
se realizó entre los años 1898 y 1902. Ernest
Rutherford, por entonces un joven estudiante de
investigación en el Cavendish Laboratory, identificó
dos tipos de “rayos” radiactivos que designó con
las letras griegas alfa y beta.
 A mediados de 1902 añadió un tercer tipo, todavía
más penetrante que los anteriores, que denominó
gamma.
 Cuando se hacía pasar un haz de la radiación a
través de un campo magnético, los científicos
encontraron que una parte, los rayos alfa, se
desviaba ligeramente en un sentido; otra parte, los
rayos beta, se desviaba fuertemente en el sentido
contrario, y, finalmente, una tercera parte, los rayos
gamma, no se desviaba.

 Descubrió que, los rayos alfa en presencia de
campos magnéticos, se desvían en forma
opuesta a la de los electrones. De aquí se
concluyó que los rayos alfa tenían que estar
cargados positivamente. Como además
resultaban desviados sólo muy ligeramente,
calcularon que debían de tener una masa muy
grande; en efecto, resultó que tenían cuatro
veces la masa del hidrógeno. Rutherford los
identificó más tarde como átomos de helio
cargados positivamente.
 Becquerel demostró que los rayos beta
consisten en electrones cargados
negativamente, ya que se desvían en el mismo
sentido y en la misma proporción que éstos.
 Finalmente, Rutherford y Audiade, otro
colaborador suyo, descubrieron que los
penetrantes rayos gamma son en realidad
radiaciones electromagnéticas parecidas a los
rayos X y a la luz visible, pero de diferente

Henri Becquerel
Becquerel demostró que los rayos beta
consisten en electrones cargados
negativamente, ya que se desvían en el
mismo sentido y en la misma proporción
que éstos.

Radiación alfa
 La característica de estas
partículas a ser muy
pesadas y tiene doble
carga positiva les hace
interactuar con casi
cualquier otra partícula
con que se encuentre
incluyendo los átomos
que constituyen el aire
(cuando penetra en un
centímetro de aire puede
producir hasta 30.000
pares de iones),
causando numerosas
ionizaciones en una
distancia corta.
Interacción de las Radiaciones Alfa
con la Materia

RADIACION BETA
 Si una partícula beta se acerca a un núcleo atómico, desvía su
trayectoria y pierde parte de su energía (se "frena"). La energía
que ha perdido se transforma en rayos X. Este proceso recibe
el nombre de "Radiación de Frenado". Otra interesante reacción
ocurre cuando una partícula beta colisiona con un electrón
positivo.
Interacción de las Radiaciones Beta con
la Materia

RADIACIÓN GAMMA
 Con la emisión de estos
rayos, el núcleo
compensa el estado
inestable que sigue a los
procesos alfa y beta. La
partícula alfa o beta
primaria y su rayo
gamma asociado se
emiten casi
simultáneamente. Sin
embargo, se conocen
algunos casos de
emisión alfa o beta pura,
es decir, procesos alfa o
beta no acompañados
de rayos gamma;
también se conocen
algunos isótopos que
emiten rayos gamma de
forma pura.

CATEGORIAS
 Efectos a corto plazo o no
estocásticos
 Efectos a largo plazo o estocásticos
(estocástico se refiere a la
probabilidad que algo va a ocurrir)

 Efectos a corto plazo o no estocásticos:
 Estos efectos no estocásticos aparecen en casos de
exposición a niveles altos deradiactividad, son más
graves a medida que aumenta el nivel de
exposición. Se conocen como una exposición aguda a
la radiactividad.
 Muchos efectos de la radiación no son estocástico,
estos efectos no estocásticos aparecen de forma rápida
(no paulatinamente como los estocásticos). Efectos
como quemaduras, enfermedad por radiación o
envenenamiento por radiación puede causar
envejecimiento prematuro incluso la muerte
dependiendo del tiempo y la dosis de radiación.
 Si la dosis es muy alta la muerte puede ocurrir en un
periodo cercano, o hasta en dos meses. Los síntomas
son nauseas, debilidad, pérdida de pelo, quemaduras
en la piel.
 Pacientes médicos sometidos a radiaciones a menudo
pueden experimentar efectos de radiación aguda ya
que reciben ráfagas cortas pero intensas de radiación
durante el tratamiento.

EFECTOS A CORTO PLAZO O
NO ESTOCÁSTICOS:
 Estos efectos no estocásticos aparecen de forma
rápida, efectos como quemaduras, enfermedad por
radiación o envenenamiento por radiación puede
causar envejecimiento prematuro incluso la muerte
dependiendo del tiempo y la dosis de radiación.

 Efectos a largo plazo o estocásticos:
 Los efectos estocásticos se asocian a efectos a largo
plazo con bajo nivel de exposición a la radiación. El
aumento de los niveles de exposición aumenta la
probabilidad de que haya consecuencias en la salud. El
cáncer es considerado una de las enfermedades
asociadas a la exposición a la radiación.
 El cáncer es el crecimiento descontrolado de células,
por lo general nuestro sistema inmunológico y sus los
procesos naturales de control logran luchar contra las
células cancerígenas,pero desafortunadamente no
siempre es así.
 Hay factores que predisponen la aparición de cáncer, la
exposición a la radiación es un potente factor para
causar cáncer. Las radiactividad tiene la facultad de
romper enlaces químicos, puede producir cambios en
el ADN o mutaciones. El cuerpo muchas veces no
puede reparar estos cambios en el ADN o en su intento
de reparar el tejido puede crear otras mutaciones. La
mutaciones taratogénicas o géneticas son causadas
por la exposición del feto en el útero.

EFECTOS A LARGO PLAZO O
ESTOCÁSTICOS:

 Mutaciones en niños que no llegan a
nacer. Ojos mal formados, crecimiento
anormal. Los estudios indican que los
fetos son más sensibles a la
exposición por radiación entre la
semana 8 y 15 de embarazo.

¿Que es?
O Actividad radiactiva, también denominada
velocidad de desintegración de una
muestra radiactiva, es el número de
núcleos atómicos de una cantidad
determinada de esta muestra que se
desintegran en un segundo.

O La actividad de una muestra radiactiva es
proporcional al número de núcleos
radiactivos presentes, λN, donde λ la
constante radiactiva, es independiente del
estado físico o químico del elemento que
se desintegra. Si λ es muy grande, el
elemento es muy activo, mientras que si λ
tiene un valor pequeño, el elemento es
muy poco activo.

O Para ver como de "activa" es una muestra
se mide la velocidad de desintegración de
la muestra, es decir el número de
desintegraciones que se producen por
unidad de tiempo.
O A = - dN / dt = lambda N
O Aparece también una ley exponencial
para la actividad que es:
O A = A0 e -lambda t

O Donde A0 es la actividad de la muestra en
el instante inicial, es decir t=0, y A es la
actividad en el instante de realizar la
medida.
O La unidad en la que se mide la actividad es
el Becquerelio ,Bq, en honor a Henri
Becquerel.
O 1 Bq = 1 d.p.s (desintegración por segundo)
O También se usa por razones históricas,
aunque cada vez menos, el Curio(Ci),
equivalente a 3.7 1010 dps. Un Curio es la
actividad que presenta un gramo de Ra-
226.

O Las leyes que rigen la desintegración
radiactiva son de tipo estadístico. Es
imposible predecir cuándo se
desintegrará un núcleo concreto, sólo se
puede hablar de la probabilidad de que
ese hecho tenga lugar.

O Radiación alfa: de naturaleza corpuscular
y de bajo poder de penetración. El
espesor de una hoja de papel sirve para
detenerla.

O Radiación beta: de naturaleza corpuscular y de
mayor poder de penetración, aunque una lámina de
aluminio es suficiente para detenerla.
O Radiación gamma: onda electromagnética de gran
poder de penetración. Para detenerla es preciso
interponer una barrera de plomo de determinado
espesor

O Los residuos radiactivos son residuos que
contienen elementos
químicos radiactivos que no tienen un
propósito práctico. Es frecuentemente el
subproducto de un proceso nuclear, como
la fisión nuclear.

O Residuos desclasificables
(o exentos): No poseen
una radiactividad que pueda
resultar peligrosa para la
salud de las personas o el
medio ambiente, en el
presente o para las
generaciones futuras.
Pueden utilizarse como
materiales convencionales.

O Residuos de baja actividad: poseen
radiactividad gamma o beta en niveles
menores a 0,04 GBq/m³ si son líquidos,
0,00004 GBq/m³ si son gaseosos, o la tasa de
dosis en contacto es inferior a 20 mSv/h si son
sólidos. Solo se consideran de esta categoría
si además su periodo de semidesintegración

O Residuos de media actividad: poseen
radiactividad gamma o beta con niveles
superiores a los residuos de baja actividad pero
inferiores a 4 GBq/m³ para líquidos, gaseosos
con cualquier actividad o sólidos cuya tasa de
dosis en contacto supere los 20 mSv/h. Al igual
que los residuos de baja actividad, solo pueden
considerarse dentro de esta categoría aquellos
residuos cuyo periodo de
semidesintegración sea inferior a 30 años.
Deben almacenarse en almacenamientos
superficiales

O Residuos de alta actividad o alta vida media:
todos aquellos materiales emisores
de radiactividad alfa y aquellos materiales
emisores beta o gamma que superen los niveles
impuestos por los límites de los residuos de media
actividad. También todos aquellos cuyo periodo de
semidesintegración supere los 30 años (por
ejemplo los actínidos minoritarios), deben
almacenarse enalmacenamientos geológicos
profundos

O La ciencia y la tecnología han permitido al ser
humano encontrar y desarrollar una utilidad
práctica al fenómeno de la radiactividad. De
este modo y desde hace mucho tiempo, las
radiaciones ionizantes tienen aplicaciones en
el campo de la medicina, empleándose en
tratamientos y diagnósticos, en la industria,
para medir espesores y densidades, en el
campo de la arqueología, para la datación de
yacimientos, en la obtención de energía
eléctrica, a través de las centrales nucleares,
etc.

 Algunos núcleos tienen una combinación de protones y neutrones
que no conducen a una configuración estable. Estos núcleos son
inestables o radiactivos. Los tipos de desintegración radiactiva se
clasifican de acuerdo a la clase de partículas emitidas.

 Desintegración Alfa.
 Desintegración Beta.
 Desintegración Gamma.

 La desintegración alfa o decaimiento alfa es
una variante de desintegración radiación por la
cual un núcleo atómico emite una partícula alfa
y se convierte en un núcleo con cuatro
unidades menos de número másico y dos
unidades menos de número atómico.

Señales luminosas en relojes
Detectores de
humo

 Tocar una fuente α suele no ser dañino, pero
según sea la cantidad incorporada al organismo
su ingestión, inhalación o introducción en el
cuerpo pueden serlo.
 La principal fuente natural de radiación alfa que
nos afecta en la corteza terrestre es el radón,
gas radiactivo existente en el suelo, el agua, el
aire y varios tipos de rocas. Al inhalar este gas,
algunos de sus productos de desintegración
quedan atrapados en los pulmones.

 La desintegración beta, emisión beta o
decaimiento beta es, un proceso mediante el
cual un nucleido o núclido inestable emite
una partícula beta (un electrón o positrón )
para compensar la relación de neutrones y
protones del núcleo atómico.

 Cuando esta relación es inestable, algunos
neutrones se convierten en protones. Como
resultado de esta mutación, cada neutrón emite
una partícula beta y un antineutrino
electrónico o un neutrino electrónico.

 La partícula beta puede ser un electrón, en una
emisión beta minus (β–), o un positrón, en una
emisión beta plus (β+).

 La desintegración beta se debe a la interacción
nuclear débil, que convierte un neutrón en un
protón (desintegración β–), o viceversa (β+), y
crea un par leptón-antileptón. Así se conservan
los números bariónico (inicialmente 1)
y leptónico (inicialmente 0).

 Un neutrón se convierte en un protón,
un electrón y un antineutrino electrónico:
 Este proceso ocurre espontáneamente en
neutrones libres, en el transcurso de 614,6 s
de vida media.

 Un protón deviene en un neutrón, un positrón y
un neutrino electrónico:
 Esta reacción no ocurre en protones libres,
pues implicaría violación al principio de
conservación de la energía, ya que la suma de
las energías de los productos resultantes sería
mayor que la del protón.

Es un tipo de desintegración
radiactiva que se produce cuando
el núcleo de un átomo se
encuentra excitado, por lo que al
liberar la energía lo hace de una
manera extraordinaria,
provocando ondas
electromagnéticas de longitud de
onda corta, haciéndolo tener
mayor penetración

Por ser rayos de gran penetración tienen como
utilidad básica en la esterilización de equipo
médico, además de la desinfección de los
alimentos, es muy importante también en el
tratamiento del cáncer.

 Un fenómeno análogo a la desintegración
radioactiva es la descarga de un
condensador a través de una resistencia, y
la descarga de un tubo que contiene fluido
viscoso a través de un capilar.

 El tubo-capilar consiste en un
tubo de plástico transparente
cerrado por su extremo
inferior con un tapón.
Perpendicularmente al tubo
de plástico y en su parte
inferior, se perfora y se
introduce un tubo de vidrio de
pequeño diámetro, que hace
de capilar a través del cual se
descarga la columna de
fluido viscoso. Una regla
colocada en su parte exterior
o marcas sobre el tubo

 Un fenómeno análogo a la carga de un
condensador es la producción y posterior
desintegración de núcleos radioactivos en
un reactor nuclear. El fenómeno análogo en
fluidos es la carga y descarga de un tubo-
capilar.

 Sabiendo que la descarga de un tubo capilar
es análoga a la descarga de un
condensador a través de una resistencia. La
carga del condensador se simula empleando
un frasco de Mariotte y un tubo-capilar.

 Se llena el frasco de Mariotte
de fluido y se descarga en el
tubo-capilar, inicialmente
vacío.
 Se mide la altura de la
columna de fluido en el tubo-
capilar en función del tiempo.
 Entra fluido en el tubo-capilar
proveniente del frasco de
Mariotte y sale a través del
capila

 Disponiendo varios
tubos-capilares uno
encima del otro, de
modo que el superior
descargue en el inferior
y el último, en un tubo
cerrado podemos
estudiar el
comportamiento de
una serie de
desintegración
radioactiva.

•¿Qué es la fisión nuclear y cuales son sus
productos?
•¿Cuánta energía se produce y en qué forma se
disipa?
•Si el núcleo esta formado por protones y
neutrones, ¿por qué solo se emiten neutrones?
•Radiactividad producida por los productos de
la fisión
•¿Por qué se fisiona el Uranio y no otros núcleos
atómicos?
•Fisión espontánea e inducida (captura de
neutrones)
•Reacciones en cadena
•Una curiosidad: el reactor natural de Oklo

En 1938 en Berlín, un grupo de físicos y químicos
descubrieron la fisión nuclear. La contribución más
importante en este descubrimiento se debe a la física
austriaca Lise Meitner, sin embargo a ella no se le
reconoció su trabajo y el premio Nóbel de 1944 por el
descubrimiento de la fisión nuclear fue otorgado a su
colega Otto Hahn. Se presume que el hecho de que Lise
Meitner era judia y era mujer, influenciaron al jurado del
Nóbel.
De la fórmula de Einstein E=mc2 es evidente que la cantidad de energía
generada en la fisión nuclear es inmensa (esto se debe a que el factor c2, que
es la velocidad de la luz al cuadrado, en muy grande).
Este hecho se ha querido explotar para la producción eficiente de energía. El
problema más serio que presentan los generadores de electricidad a base de
energía de fisión es que los fragmentos de fisión son altamente radiactivos. El
material que resulta de un reactor nuclear es una fuente de contaminación
ambiental que trae graves consecuencias para la vida cuando éste se sale de
sus contenedores. En Estados Unidos existen ahora más de 30 mil toneladas
de residuos radiactivos.

Desafortunadamente para la historia del ser
humano en el planeta Tierra, una de las primeras
aplicaciones que se le dió a la fisión nuclear fue
para fines bélicos. A las 8:15 am el día 6 de
agosto de 1945 los Estados Unidos hicieron
explotar la primera bomba atómica sobre la
ciudad Japonesa de Hiroshima. Al instante
murieron más de 90 mil personas, los daños
ambientales, materiales y sicológicos aún se
siguen sufriendo. Tres días más tarde una
segunda bomba atómica fue lanzada sobre
Nagasaki con un número de victimas
comparable. La historia de la humanidad nunca
será igual. Los gobiernos de Estados Unidos y
Rusia tienen a su disposición 5.500 cabezas
atómicas, suficiente para matar todos los seres
humanos en el planeta Tierra en pocos minutos.

INTRODUCCIÓN
La fusión nuclear, al igual de la
energía de fisión, se basa en la
producción de energía originada
por la producción de núcleos
atómicos . La diferencia
fundamental es que mientras en
la fisión un núcleo pesado se
rompe en núcleos mas pequeños
la fusión consiste en la unión de
dos núcleos ligeros formando
uno mas pesado.
En este caso nos enfocaremos
solamente en la fusión nuclear

¿QUÉ ES LA FUSIÓN NUCLEAR?
La fusión nuclear es una reacción
en la que se unen dos núcleos
ligeros para formar uno más
pesado.

Este proceso desprende
energía porque el peso del
núcleo pesado es menor
que la suma de los pesos de
los núcleos más ligeros.
Este defecto de masa se
transforma en energía, se
relaciona mediante la
fórmula :

EN LA REACCIÓN DE FUSIÓN SE
PRODUCE UN NÚCLEO DE HELIO Y UN
NEUTRÓN.

ORÍGENES
Los orígenes de la fusión nuclear
se localizan hacia 1929 cuando
Atkinson y Houtemans
plantearon la posibilidad de
obtener energía de las reacciones
de fusión. Sin embargo, los
conceptos más importantes de
fusión nuclear y su aplicación
real, se desarrollaron a partir de
1942 con los trabajos de H. Bethe,
E. Fermi, R. Oppenheimer y E.
Teller, entre otros.

En 1961, J. Nuckolls (EEUU) y N. Basov (URSS)
desarrollaron una técnica mediante la cual se podrían
obtener reacciones de fusión nuclear mediante altas
compresiones provocadas por la cesión de energía. Se
desarrollaron así programas secretos en EEUU y Rusia.
Posteriormente, Francia se une a este desarrollo, también
secreto.

En 1965, Artsimovich
presentó los resultados de sus
investigaciones, en la “2ª
Conferencia de Plasma y Fusión
Controlada”, sobre el concepto
TOKAMAK (Toroidal Kamera
Magnetik).
En el concepto TOKAMAK, el
campo magnético necesario para
confinar el plasma es el resultado
de la combinación de un campo
toroidal, de un campo poloidal,
ambos creados por bobinas
toroidales, y de un campo
vertical.

En 1968, el Premio
Nobel N. Basov, informó
de la obtención de
temperaturas de ignición
y de la producción de
neutrones en las
reacciones de fusión
nuclear empleando
láseres.

En la década de los 70
comenzó a producirse la
primera serie de publicaciones
sobre FCI (Fusión nuclear por
Confinamiento Inercial). En
EEUU, los principales
investigadores fueron
Brueckner, Nuckolls, Kidder y
Clark. En Rusia, Basov y su
equipo consiguieron el
experimento más avanzado,
alcanzándose cerca de 3
millones de neutrones en la
implosión de esferas de CD2.

En la década de los 90, las instalaciones de
tipo TOKAMAK: JET (EURATOM), TFTR
(EEUU) y JT-60 (Japón), permitieron
obtener cierta potencia. El primero fue el
JET, que con una mezcla de D (90%) y T
(10%) consiguió en 1991, una potencia de
1,7 MW. Posteriormente, en 1993, el TFTR
con una mezcla de DT al 50% llegó hasta los
6 MW, alcanzándose temperaturas de 30
keV.

La investigación experimental en FCM
(Fusión nuclear por Confinamiento
Magnético) en España ha estado concentrada
en el CIEMAT (Centro de Investigaciones
Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas), remontándose a 1983, año en
el que se pone en funcionamiento la primera
máquina de fusión nuclear, el Tokamak TJ-I.

Desde este instante, la
investigación ha progresado
de manera constante, y así,
en 1994 se puso en marcha
el primer dispositivo de
fusión nuclear construido
totalmente en España: el
Stellerator TJ-I upgrade,
que fue cedido en 1999 a la
Universidad de Kiel al
entrar en operación el TJ-
II.

El TJ-II supuso un gran
salto científico con respecto
a los experimentos
anteriores considerándose
uno de los tres stellerators
más avanzados del mundo
junto con el
alemán Wendelstein 7-AS
del Instituto Max Planck en
Munich y el japonés LHD
de la Universidad de
Nagoya.

El proyecto más avanzado en Fusión
nuclear por Confinamiento Magnético
es el ITER (International
Thermonuclear Experimental
Reactor), prototipo basado en el
concepto Tokamak, y en el que se
espera alcanzar la ignición. Ante los
buenos resultados obtenidos en el
JET, en 1990 se decidió continuar el
programa de fusión con una
instalación mayor en la que además
del reactor, pudieran probarse sus
sistemas auxiliares sin generar aún
electricidad. En este proyecto
participan la Unión Europea,
Canadá,EEUU, Japón y Rusia.

CÓMO SE PUEDE CONSEGUIR LA FUSIÓN
Hay formas de conseguir
la energía nuclear de
fusión que se están
experimentando
actualmente, el
confinamiento magnético
y el confinamiento
inercial.

- Confinamiento magnético.- Se consigue crear y
mantener la reacción gracias a grandes cargas
magnéticas que hacen las veces de muros de
contención de las cargas nucleares. La explicación es
la siguiente:
Puesto que el plasma esta formado por partículas
cargadas, éstas deben moverse describiendo hélices
a lo largo de las líneas magnéticas. Disponiendo
estas líneas de manera que se cierren sobre sí
mismas y estén contenidas en una región
limitada del espacio, las partículas estarán
confinadas a densidades más modestas durante
tiempos lo suficientemente largos como para
conseguir muchas reacciones de fusión.

- Confinamiento inercial.- El
calentamiento se consigue con láseres de
gran potencia y el confinamiento del plasma
con la propia inercia de la
materia. Este plasma se contiene por muy
poco tiempo (microsegundos), pero a
densidades muy altas
(produciéndose muchas reacciones).

VENTAJAS DE LA FUSIÓN NUCLEAR
La fusión nuclear es un recurso
energético potencial a gran
escala, que puede ser muy útil
para cubrir el esperado
aumento de demanda de
energía a nivel mundial, en el
próximo siglo. Cuenta con
grandes ventajas respecto a
otros tipos de recursos que
mostraremos a continuación:

• Los combustibles primarios son
baratos, abundantes, no radioactivos
y repartidos geográficamente de
manera uniforme (el agua de los
lagos y los océanos contiene
hidrógeno pesado suficiente para
millones de años, al ritmo actual de
consumo de energía).
• Sistema intrínsecamente seguro: el reactor sólo contiene
el combustible para los diez segundos siguientes de
operación. Además el medio ambiente no sufre ninguna
agresión: no hay contaminación atmosférica que
provoque la "lluvia ácida" o el "efecto invernadero".

• La radiactividad de la
estructura del reactor,
producida por los neutrones
emitidos en las reacciones de
fusión, puede ser minimizada
escogiendo cuidadosamente los
materiales, de baja activación.
Por tanto, no es preciso
almacenar los elementos del
reactor durante centenares y
millares de años.

Entre los distintos tipos de fusión
nuclear podemos encontrar:
• Fusión nuclear en caliente.
• Fusión nuclear en frío.
• Fusión nuclear por medio del láser.

DESVENTAJAS DE LA FUSIÓN NUCLEAR
Para que se produzca la reacción es necesario vencer la
repulsión electrostática de los elementos (ambos
tienen igual carga). Para lo que es necesario elevar la
temperatura a 100-300 millones de grados, y lo que es
más difícil mantener esa temperatura, donde los
átomos están ionizados, y han perdido sus electrones,
luego no se repelen. A este 4º estado de la materia se le
denomina plasma. Para ello....
Encontrar un “recipiente” que aguante esa
temperatura.

Por otra parte no esta suficientemente
investigado y las instalaciones necesarias
son muy costosas.

APLICACIONES DE FUSIÓN NUCLEAR
Usar la Fusión Nuclear Para Eliminar Residuos Nucleares de la Fisión
• Unos físicos de la Universidad de
Texas, en Austin, han diseñado
un nuevo sistema que, cuando
esté totalmente desarrollado,
podría usar la fusión nuclear
para eliminar la mayor parte de
los residuos transuránicos
producidos por las centrales
nucleares de fisión.

Según los autores del estudio, el sistema que han
inventado podría ayudar a combatir el calentamiento
global haciendo más limpia la tecnología nuclear y
que así sea un sustituto más viable de fuentes de
energía con altas emisiones de carbono, como por
ejemplo el carbón mineral.
La idea detrás de este concepto de Fusión-Fisión es
que la fusión puede usarse para eliminar residuos
nucleares, produciendo energía y librándose de gran
parte de los desechos radiactivos de larga vida
generados por los reactores nucleares de fisión.

"Hemos ideado una forma de usar la fusión para
destruir a un costo relativamente barato los residuos de
la fisión nuclear", subraya Mike Kotschenreuther,
científico del Instituto para Estudios de la Fusión (IFS
por sus siglas en inglés) y del Departamento de Física de
la citada universidad. "Nuestro sistema de destrucción
de desechos, creemos, permitirá a la generación nuclear
de energía eléctrica, una fuente de energía con poca
emisión de carbono, el contribuir a la lucha contra el
calentamiento global".
• La fusión nuclear es el proceso que tiene lugar en las
estrellas y es lo que hace que brillen, pero también es
uno de los procesos para la construcción de la bomba
de hidrógeno.

• La bomba de hidrógeno, o bomba
H, es un artefacto explosivo
nuclear cuya explosión se logra
por la fusión o combinación de
dos elementos de pesos atómicos
muy pequeños para formar otro
de peso atómico superior al de
ellos. Los elementos ligeros
utilizados son el deuterio y el
tritio (isótopos de hidrógeno),
bien puros y en estado elemental,
o bien combinados en forma de
deuteruro y triteruro de berilio o
de potasio.

La temperatura necesaria para inflamar la mezcla de estas
substancias la proporciona una bomba atómica a base de
plutonio; al estallar esta bomba por la acción de un dispositivo
eléctrico que dispara al percutor, desarrolla una temperatura de
muchos millones de grados centígrados en unas millonésimas
de segundo, temperatura suficiente para iniciar la reacción
entre el deuterio y tritio, reacción en la que se desprende una
cantidad de energía de tres a cuatro veces superior a la que
desarrolla al explotar la bomba de plutonio que se utiliza como
cebo.
La potencia destructiva de una bomba de hidrógeno es enorme,
muy superior a la de la bomba atómica A de tipo corriente,
como se pudo comprobar con la que se hizo explotar sobre el
atolón de Eniwetok el 25 de marzo del año 1954.

Introducción
Daño biológico por radiaciones
Efectos de la radiación en las células
Clasificación de los efectos biológicos
EFECTOS DE LA RADIACIÓN EN LOS
CUERPOS BIOLÓGICOS

INTRODUCCIÓN
• Como muchos otros agentes físicos, químicos o biológicos, las radiaciones ionizantes
son capaces de producir daños orgánicos. Esto es en virtud de que la radiación
interacciona con los átomos de la materia viva, provocando en ellos principalmente el
fenómeno de ionización. Luego esto da lugar a cambios importantes en células, tejidos,
órganos, y en el individuo en su totalidad. El tipo y la magnitud del daño dependen del
tipo de radiación, de su energía, de la dosis absorbida (energía depositada), de la zona
afectada, y del tiempo de exposición

• En casi cien años de usarse las radiaciones, ha sido posible observar la respuesta de
diferentes organismos sometidos a tratamiento médico, o sujetos a accidentes con
radiaciones. Con base en estas observaciones se tienen ahora caracterizados los
efectos, lo cual da los elementos para prevenir futuros riesgos.

DAÑO BIOLOGICO POR RADIACIONES
• La dosis umbral es aquella que marca el límite arriba del cual se presenta un efecto, y
debajo del cual no hay efecto.
• La rapidez con la cual se absorbe la radiación es importante en la determinación de los
efectos.
• Una dosis dada producirá menos efecto si se suministra fraccionada, en un lapso mayor,
que si se aplica en una sola exposición.
• El lapso entre el instante de radiación y la manifestación de los efectos se conoce como
periodo latente.

• El daño biológico tendrá diferentes manifestaciones en función de la dosis. A bajas dosis
(menos de 100 mSv o 10 rem) no se espera observar ninguna respuesta clínica.
• La dosis letal media, aquella a la cual 50% de los individuos irradiados mueren, es de 4
Sv (400 rem).

EFECTOS DE LA RADIACION EN LAS CELULAS
• Cuando la radiación ionizante incide sobre un organismo vivo, la interacción a nivel
celular se puede llevar a cabo en las membranas, el citoplasma, y el núcleo.
• Si la interacción sucede en alguna de las membranas se producen alteraciones de
permeabilidad, lo que hace que puedan intercambiar fluidos en cantidades mayores que
las normales. En ambos casos la célula no muere, pero sus funciones de multiplicación
no se llevan a cabo. En el caso en que el daño es generalizado la célula puede morir.
• En el caso en que la interacción sucede en el citoplasma, cuya principal sustancia es el
agua, al ser ésta ionizada se forman radicales químicamente inestables. Algunos de
estos radicales tenderán a unirse para formar moléculas de agua y moléculas de
hidrógeno (H), las cuales no son nocivas para el citoplasma. Otros se combinan para
formar peróxido de hidrógeno (H202), el cual sí produce alteraciones en el funcionamiento
de las células. La situación más crítica se presenta cuando se forma el hidronio (HO), el
cual produce envenenamiento.

• Cuando la radiación ionizante llega hasta el núcleo de la célula, puede producir
alteraciones de los genes e inclusive rompimiento de los cromosomas, provocando que
cuando la célula se divida lo haga con características diferentes a la célula original. Esto
se conoce como daño genético de la radiación ionizante, que si se lleva a cabo en una
célula germinal (espermatozoide u óvulo) podrá manifestarse en individuos de futuras
generaciones.

CLASIDFICACION DE LOS EFECTOS BIOLOGICOS
• Se han venido mencionando ya algunas maneras de clasificar los efectos biológicos
producidos por las radiaciones. Por su importancia conviene reiterar y resaltar los
criterios en que se fundamentan las diferentes clasificaciones.
Recientemente la CIPR ha introducido un nuevo concepto en la clasificación de los
efectos, basado en la probabilidad de ocurrencia: los efectos estocásticos y los no
estocásticos.

EFECTOS ESTOCÁSTICOS Y NO ESTOCÁSTICOS
• Los efectos estocásticos son aquéllos cuya probabilidad de ocurrencia se
incrementa con la dosis recibida
• En los efectos no estocásticos la severidad aumenta con la dosis, y se produce a
partir de una dosis umbral.

• El daño biológico por radiación puede manifestarse directamente en el individuo que
recibe la radiación o en su progenie.
• Síndrome de irradiación aguda es el conjunto de síntomas por la exposición de cuerpo
total o una gran porción de él a la radiación. Consiste en náusea, vómito, anorexia.

 La radioterapia, llamada
también tratamiento con
radiación, es la terapéutica
del cáncer y otras
enfermedades por medio
de la radiación ionizante.
Ésta deposita energía que
lesiona o destruye a las
células en el área de
tratamiento (el tejido
blanco u objetivo) al dañar
el material genético (DNA)
de células individuales,
imposibilitándoles el seguir
creciendo.

 La radiación y la radioactividad se descubrieron
hace más de 100 años. Desde entonces,
los avances tecnológicos y un mejor entendimiento de
los efectos de la radioterapia en el
cuerpo, han convertido esta técnica en una parte
importante del tratamiento contra el
cáncer. De hecho, más de la mitad de todas las
personas que padecen cáncer recibirán
radiación al menos como parte de su tratamiento.

 La radiación es energía que se transmite mediante
ondas o mediante una corriente de
partículas. Puede dañar los genes (ADN) y algunas
moléculas de la célula. Los genes
controlan la manera en que las células crecen y se
dividen. La radiación daña los genes de
una célula cancerosa de manera que ya no pueda
crecer y dividirse. Esto significa que la
radiación se puede usar para destruir las células
cancerosas y reducir el tamaño de los
tumores.

 Un tipo de radioterapia usada por lo regular
abarca a los fotones, o “paquetes” de energía.
Los rayos X fueron la primera forma de
radiación de fotones usada para tratar el
cáncer. Según la magnitud de energía que
poseen, los rayos pueden servir para destruir
células cancerosas en la superficie de una
región o penetrar los tejidos a mayor
profundidad en el cuerpo.
¿

 A medida que más alto es el valor de
energía de los rayos X, mayor será la
profundidad a la que podrán llegar en el
tejido objetivo. Los aceleradores lineales y
los betatrones son aparatos que producen
rayos X de energía cada vez mayor. El uso
de aparatos para enfocar la radiación (como
los rayos X) en un sitio canceroso recibe el
nombre de radioterapia de rayo externo. Con
el equipo moderno de radiación, mínima es
la energía de rayos X dispersa fuera del rayo
terapéutico.

 Son otra forma de fotones usados en la
radioterapia. Los rayos gamma son producidos
espontáneamente a medida que algunos
elementos (como radio, uranio y cobalto 60)
emiten radiación conforme se descomponen o
deterioran. Cada elemento se descompone a
una velocidad específica y emite energía en la
forma de rayos gamma y otras partículas. Los
rayos X y los rayos gamma poseen el mismo
efecto sobre las células cancerosas.

 Consiste en colocar implantes radiactivos
directamente en un tumor o una cavidad del
cuerpo. (La braquiterapia, la radiación intersticial y
la radiación intracavitaria son variantes de la
radioterapia interna.) En este tratamiento, la dosis
de radiación se concentra en una zona pequeña.
En ocasiones, la radioterapia interna sirve contra
los cánceres de la lengua, el útero, la próstata y el
cuello uterino. Una de las ventajas de esta clase de
tratamiento es que otras partes del cuerpo sufren
menos exposición a la radiación.

 La fase del ciclo celular es importante en el
tratamiento del cáncer debido a que
usualmente la radiación primero elimina las células
que están en división activa o que se
dividen rápidamente. No funciona tan rápidamente en
las células que se encuentran en la
etapa de reposo (G0) o que se dividen lentamente. La
cantidad y el tipo de radiación que alcanza la célula y
la velocidad del crecimiento celular afecta si la célula
morirá o
recibirá daño y cuán rápidamente ocurriría esto.

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